高考物理总复习课件第十二章波粒二象性原子结构原子核

教育配套资料K12

教育配套资料K12 第1讲 光电效应 波粒二象性

[高考命题解读]

分析

年份

高考(全国卷)四年命题情况对照分析

题

号 命题点

2013年 Ⅰ卷35题 第(1)问填空题，考查了核反应前后质量数和电荷数守恒 1.考查方式

高考对本部分内容考查形式比较固定，一般比较单一的考查某个知识点，且知识点相对比较单一，题型为选择题和填空题．

2．命题趋势

由于本部分内容涉及点较多，且已经改为必考内容，今后的命题应该向着多个考点融合的方向发展. Ⅱ卷35题 第(1)问选择题，考查了原子核的结合能

2014年 Ⅰ卷35题 第(1)问选择题，考查了天然放射现象和半衰期

Ⅱ卷35题 第(1)问选择题，考查了原子和原子核

2015年 Ⅰ卷35题 第(1)问填空题，考查了光电效应

Ⅱ卷35题 第(1)问选择题，考查了光电效应和波粒二象性

2016年 Ⅰ卷35题 第(1)问选择题，考查了光电效应

Ⅱ卷35题 第(1)问选择题，考查了核反应方程

Ⅲ卷35题 第(1)问选择题，考查了核反应与质能关系

1．光电效应及其规律

(1)光电效应现象

在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．

(2)光电效应的产生条件

入射光的频率大于等于金属的极限频率．

(3)光电效应规律

①每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效教育配套资料K12

教育配套资料K12 应．

②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．

③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.

④当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．

2．爱因斯坦光电效应方程

(1)光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν.

(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值．

(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．

1.原子的核式结构模型

(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。

(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。

(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子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。

2.氢原子的能级结构

(1)玻尔理论

①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能

量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。

②跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=Em-En。(h是普朗克常量,h=6.626×10-34 J·s)

③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。

(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。

3.原子核的组成

(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。

(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。

(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。同位素在元素周期表中的位置相同。

4.天然放射现象

(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。

(2)三种射线

放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。

(3)半衰期

①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。

②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。

- 1 - 第十二章 波粒二象性 原子结构 原子核

第1讲 波粒二象性

【课程标准】

1.通过实验，了解光电效应现象。能根据实验结论说明光的波粒二象性。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

2．知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化现象。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。

【素养目标】

物理观念：实物粒子具有波动性，光的波粒二象性；建立物质观。

科学思维：利用科学推理得出实物粒子也具有波粒二象性。

科学探究：通过实验探究光电效应现象的规律。

一、光电效应及其规律

1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。

2．光电效应规律：

(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个极限频率才能产生光电效应。

(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。

(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

3．爱因斯坦光电效应方程：

(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫作一个光子。光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s。

(2)光电效应方程：Ek＝hν－W0。

其中hν为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功。

(3)发光功率与单个光子能量的关系：

发光功率P＝n·ε，其中n为单位时间发出的光子数目，ε为单个光子的能量。

命题·科技情境

智能手机的感光功能是通过光线传感器这一元件实现的。光线传感器其实是根据光电效应的原理起作用的。在光线照射下，电子能够从物质的内部向外发射而产生电力作用，以实现手机的感光调节。如果仅降低光线的强度到一定程度，会不会可能没有电子从物质内部发射出来，从而无法实现感光调节？ - 2 -

提示：不会；电子能否从物质内部飞出，取决于入射光的频率，与入射光的强度无关。

基础课 1 波粒二象性

一、选择题

1．(多选)(2019届汕头模拟)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线灯照射锌板时，发生的现象是(

)

A．有光子从锌板逸出

B．有电子从锌板逸出

C．验电器指针张开一个角度

D．锌板带负电

解析：选BC 用紫外线灯照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误．

2．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )

A．增大入射光的强度，光电流增大

B．减小入射光的强度，光电效应现象消失

C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应

D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大

解析：选AD 增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；能否发生光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误；当照射光的频率小于ν，但仍大于极限频率时发生光电效应，选项C错误；由Ekm＝hν－W，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确．

3．(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是(

)

A．图甲体现了电子的粒子性

B．图乙体现了电子的粒子性

C．单个电子运动轨道是确定的

D．图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小

解析：选AD 题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A正确，C错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B错误；题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D正确．