高考物理二轮复习第部分专题整合突破专题近代物理初步教案

1 专题十二 近代物理初步

——————[知识结构互联]——————[核心要点回扣]——————

1．能级和能级跃迁

(1)轨道量子化：核外电子只能在一些分立的轨道上运动rn＝n2r1(n＝1,2,3，„)

(2)能量量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态En＝E1n2(n＝1,2,3，„)

(3)辐射条件：hν＝Em－En.

(4)辐射光谱线条数：一群处于量子数为n的激发态的氢原子，可辐射出的光谱线条数N＝C2n.

2．光电效应

(1)光电效应规律．

(2)光电效应方程：hν＝Ek＋W0.

3．核反应、核能的计算

(1)两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒．

(2)核反应过程中释放(或吸收)的核能：①ΔE＝Δmc2.

②ΔE＝Δm×931.5 MeV，Δm以原子质量单位u为单位．

考点1 光电效应与原子结构

(对应学生用书第63页)

■品真题·感悟高考„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„·

[考题统计] 五年4考：

2017年Ⅲ卷T19 2016年Ⅰ卷T35(1) 2 2015年Ⅰ卷T35(1)、Ⅱ卷T35(1)

[考情分析]

1．该考点考查的重点是光电效应规律及爱因斯坦光电效应方程的应用．

2．复习中要注意掌握有关光电效应现象的四类图象的特点及图线的斜率、截距的意义．

3．不清楚光电效应的发生是光的频率决定还是光的强度决定易出错．

4．光电流、饱和光电流与光的强度、光电管两端的正向电压大小的关系不清易出错．

5．不明白能级之间跃迁与处于某能级的原子发生电离的区别易出错．

1．(光电效应及方程)(多选)(2017·Ⅲ卷T19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是( )

A．若νa>νb，则一定有Ua＜Ub

B．若νa>νb，则一定有Eka＞Ekb

C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb

D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb

[题眼点拨] ①“同种金属”说明逸出功相同；②“遏止电压为Ua和Ub、最大初动能分别为Eka和Ekb”说明Uae＝Eka，Ube＝Ekb.

BC [光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，

若νa＞νb，则Eka＞Ekb，Ua＞Ub，选项A错误，选项B正确；

若Ua＜Ub，则Eka＜Ekb，选项C正确；

由光电效应方程可得W0＝hν－Ek，则hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项D错误．]

(2016·Ⅰ卷T35(1)改编)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

AC [产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确．减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误．] 3 2．(光的波粒二象性)(多选)(2015·Ⅱ卷T35(1)改编)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是________．

A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

ACD [电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确．电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D正确．]

■释疑难·类题通法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„·

1．光电效应的“两条线索”和“两个对应关系”

(1)两条线索：

(2)两条对应关系：

2．用图象表示光电效应方程

(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0.

(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E.

(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.

3．原子能级跃迁的三个关键问题

(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝4 hν＝|E初－E末|.

(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一级能量的绝对值．

(3)一群氢原子和一个氢原子不同．只有大量的处于n能级上的氢原子，发射光子的种类才有：N＝C2n＝nn－12.

■对考向·高效速练„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..·

考向1 光电效应

1．(2017·泰安市高三第一轮复习质量检测)如图12­1所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则(

)

图12­1

A．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

B．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

C．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

D．若换用波长为λ2(λ2

D [光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，则光电流也不会增大了，故A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减小，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为λ2(λ2

(多选)(2017·衡水中学七调)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示．已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，遏止电压为UC，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是(

)

A．甲光的强度大于乙光的强度

B．甲光的频率大于乙光的频率 5 C．甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc

D．乙光的频率为W0＋eUch

AD [根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A正确；由光电效应方程12mv2＝hν－W0，12mv2＝Uce，由图可知，甲、乙的截止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为eUc，选项C错误；根据12mv2＝hν－W0＝Uce，可得ν＝Uce＋W0h，选项D正确．故选A、D.]

考向2 光的波粒二象性

2．(多选)(2017·天津市红桥区期末)下列说法正确的是( )

【导学号：19624147】

A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性

B．光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量

C．康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量

D．黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的

ABC [光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，故A正确．光电效应现象、康普顿效应说明光具有粒子性；光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，故B、C正确．黑体辐射的实验规律说明宏观世界里能量是量子化的，不连续的，故D错误．故选A、B、C.]

考向3 氢原子能级结构及跃迁

3．(2017·甘肃省高三第二次诊断考试)如图12­2为氢原子的能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是(

)

图12­2

A．最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的

B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的

C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 6 D [由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，因此最容易表现出衍射现象，故A错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，故B错误；处于n＝4能级的氢原子能发射nn－12＝6种频率的光，故C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光的能量为ΔE＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，大于6.34 eV，能使金属发生光电效应，故D正确．]

1.(2016·北京市丰台区二模)关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是( )

A．氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大

B．氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子

C．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小

D．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小

C [氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故A错误；由hν＝Em－En知氢原子在不同能量态之间跃迁时只可以吸收特定频率的光子，故B错误；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，C正确；氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子距离氢原子核的距离增大，电场力做负功，电势能增大，D错误．]

2.(多选)(2016·黑龙江省实验中学二模)如图1为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有(

)

A．电子轨道半径减小，动能增大

B．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线

C．由n＝4跃迁到n＝1时发出光子的频率最小

D．金属钾的逸出功为2.21 eV，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条

AD [氢原子从第4能级向低能级跃迁时，原子的能量减小，电子的轨道半径减小，动能增大，电势能减小，故A正确；能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，则氢原子跃迁时，发出不连续的光谱线，故B错误；由n＝4跃迁到n＝1时辐射的光子能量最大，发出光子的频率最大，故C错误；一群处于第4能级的氢原子跃迁到较低能级时可以放出6条光谱线，能量大于2.21 eV的光谱线有4条，故D正确．]

考点2 核反应方程及核能的计算