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(共39张PPT)
光电效应、原子结构和原子核
专题五
2023
内容索引
01
02
核心考点聚焦
微专题 热考命题突破
【知识网络建构】
核心考点聚焦
考点一
光电效应与光的粒子性
核心归纳
命题角度1　光电效应规律的理解及应用
(1)研究光电效应的两条思路
①两条线索:
②两条对应关系:
入射光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大;　
本质是电子,不是光子
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
(2)光电效应中三个重要关系
①爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。
②光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc。
③逸出功W0与截止频率νc的关系:W0=hνc。
命题角度2　光电效应的图像问题
(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像
(2)遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像
(3)光电流与电压的关系图像
典例剖析
例1(命题角度1)(2022山东潍坊一模)如图所示,分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P,当光电流恰好减小到零时,a、b对应的电压表示数分别为Ua、Ub,已知Ua下列说法正确的是(　　)
A.a光束比b光束弱
B.a光子动量小于b光子动量
C.经过同一单缝,b光产生的衍射现象更明显
D.经过同一双缝干涉装置得到的图样,
a光条纹间距小
B
对点训练
1.(命题角度1)(2022广东江门一模)入射光照射到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则(　　)
A.从光照至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D.有可能不发生光电效应
C
解析 光的强弱影响的是单位时间内发出的光电子的数目,不影响发射出光电子的时间间隔,故A错误;根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,入射光的频率不变,则最大初动能不变,故B错误;单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,故C正确;入射光频率不变,则仍然能发生光电效应,故D错误。
2.(命题角度2)图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置,使用a、b、c三束单色光在同一光电管中实验,得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是(　　)
A.a光频率最大,c光频率最小
B.a光与c光为同种色光,但a光强度大
C.a光波长小于b光波长
D.a光与c光照射同一金属,逸出光电子
的初动能都相等
B
解析 根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和eUc=Ek可知,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大,分析图像可知,a、c光的遏止电压比b光小,则a、c光的频率小于b光,故A错误;分析图像可知,a光和c光的遏止电压相等,则频率相等,a光与c光为同种色光,a光的饱和电流大,则a光的光强大于c光,故B正确;a光的遏止电压小于b光的遏止电压,则a光的频率小于b光的频率,根据频率和波长的关系λ= 可知,b光的波长小于a光的波长,故C错误;a光的遏止电压等于c光的遏止电压,由Ek=eUc可知,a光产生的光电子的最大初动能等于c光产生的光电子的最大初动能,但并不是逸出光电子的初动能都相等,故D错误。
考点二
原子结构和能级跃迁
核心归纳
命题角度1　原子的核式结构模型
　　　　　　　　 原子核
在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
温馨提示原子核式结构模型是由卢瑟福α粒子散射实验得出的。
命题角度2　氢原子能级结构及跃迁
(1)两类能级跃迁
a.光照(吸收光子):光子的能量必须恰好等于能级差hν=Em-En。
b.碰撞、加热等:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E外≥Em-En。
c.大于电离能的光子被吸收,将原子电离。
(2)电离
①电离态:n=∞,E=0。
②电离能:指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。
深化拓展　一个和一群氢原子跃迁的区别
(1)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n-1。
(2)一群处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。
②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。
典例剖析
例2(命题角度2)(2022山东济南二模)处于基态的一群氢原子被一束单色光照射后,最多能发出6种频率的光,氢原子的能级图如图所示,如果用这束光照射某一金属,测得从该金属中射出电子的最大初动能为10.54 eV,则该金属的逸出功是(　　)
A.12.75 eV B.12.1 eV
C.2.21 eV D.1.56 eV
C
解析 因受到激发后的氢原子最多能辐射出6种不同频率的光子,故氢原子是从n=4能级跃迁,所以此束光的光子能量ε=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,用此种光子照射该金属,可得逸出功W0=ε-Ek=2.21 eV,故C正确。
对点训练
3.(命题角度1)1909年,物理学家卢瑟福和他的助手用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验,下列说法正确的是(　　)
A.α粒子发生偏转是由于它跟
电子发生了碰撞
B.α粒子大角度散射是由于它
跟电子发生了碰撞
C.α粒子散射实验说明原子中
有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D.通过α粒子散射实验还可以估算原子核半径的数量级是10-10 m
α粒子散射实验装置示意图
C
解析 当α粒子穿过原子时,电子对α粒子影响很小,影响α粒子运动的主要是原子核,离核远则α粒子受到的库仑斥力很小,运动方向改变小,只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,所以只有极少数发生大角度的偏转,而绝大多数基本按直线方向前进。α粒子发生偏转是由于它受到原子核的斥力,并不是跟电子发生了碰撞,A错误;造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大,B错误;从绝大多数α粒子几乎不发生偏转可以推测使α粒子受到排斥力的核体积极小,实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和几乎全部质量,C正确;α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-15 m,D错误。
4.(命题角度2)(2022广东卷)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En= ,其中E1=-13.6 eV。下图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是(　　)
A.红外线波段的光子
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子
D.X射线波段的光子
A
解析 要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子,则需要吸收光子的能量为E=0- eV=0.034 eV,则被吸收的光子是红外线波段的光子,选项A正确。
考点三
核反应和核能的计算
核心归纳
命题角度1　原子核的衰变及半衰期
(1)对半衰期的理解
①半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。
(2)衰变次数的计算方法
命题角度2　核反应方程与核能的计算
核能的计算方法
(1)根据ΔE=Δmc2计算时,Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。
爱因斯坦质能方程表明质量和能量有着紧密联系,但不是相互转化
(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算时,Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据核子比结合能来计算核能:原子核
的结合能=核子比结合能×核子数。
比结合能越大,原子核结合得越牢固
典例剖析
A
对点训练
5.(命题角度2)(2022四川绵阳三模)2021年4月,中国科学院研究团队首次合成新核素铀 ,并在重核区首次发现强的质子—中子相互作用导致α粒子形成的概率显著增强的现象,这有助于促进对原子核α衰变过程中α粒子预形成物理机制的理解。以下说法正确的是(　　)
C
6.(命题角度1、2)(2022宁夏二模)元素周期表上已经列有超过110种不同的化学元素,各种元素所具有的各不相同的物理、化学性质,造就了我们这
则下列说法正确的是(　　)
C
微专题 热考命题突破
命题篇
新情境、新考向 近代物理在科技中的应用
情境解读
涉及近代物理的STSE情境主要有关于光电效应、玻尔能级跃迁理论、原子核衰变、核反应等考点,如非接触式体温测量仪、霓虹灯发光原理、我国自主研发的氢原子钟、月球探测器“嫦娥五号”中的“核电池”、 “人造太阳”等。
考向分析
本部分主要考查光电效应方程及图像、氢原子能级跃迁规律、原子核的衰变、核反应和核能的计算等考点。
案例探究
例题(2022湖南益阳平高学校模拟)月球探测器嫦娥五号中有一块“核电池”,
“核电池”在月球上寒冷的夜晚提供电能的同时还能提供一定能量用于舱
D
角度拓展 (2022辽宁模拟)霓虹灯发光原理是不同气
体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光
子而呈现五颜六色,如图所示为氢原子的能级示意图,
已知可见光的光子能量范围为1.63~3.10 eV,若一群
氢原子处于n=4能级,则下列说法正确的是(　　)
A.这群氢原子自发跃迁时能辐射出6种不同频率
的可见光
B.氢原子从n=4能级向n=1能级跃迁过程中发出可见光
C.这群氢原子辐射出的光中,从n=2能级跃迁到n=1能级发出光的频率最大
D.用氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁过程中发出的光去照射逸出功为3.2 eV的金属钙,不能使金属钙发生光电效应
D
解析 这群氢原子自发跃迁时能发出光子频率的种类为=6,即能辐射出6种不同频率的光子,而这6种光子中从n=4能级跃迁到n=3能级、从n=4能级跃迁到n=1能级,从n=3能级跃迁到n=1能级、从n=2能级跃迁到n=1能级时辐射出的光子能量不在可见光范围内,A错误;这群氢原子中从n=4能级跃迁到n=1能级时辐射出的光子能量为12.75 eV,不在可见光光子能量范围之内,B错误;这群氢原子辐射出的光中,从n=4能级跃迁到n=1能级发出光的频率最大,C错误;这群氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出的能量为2.55 eV,小于钙的逸出功3.2 eV,所以不能发生光电效应,D正确。

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