2020高考物理二轮复习 专题十一 波粒二象性 原子结构与原子核课件

专题十一波粒二象性原子结构与原子核-2-高考命题规律2020年高考必备2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷考点一波粒二象性光电效应35(1)35(1)35(1)1917考点二原子结构14考点三原子核及核能35(1)35(1)17151415-3-波粒二象性光电效应命题角度1光电效应的理解高考真题体验·对方向1.(2018全国Ⅱ·17)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J,已知普朗克常量为6.63×10-34J·s,真空中的光速为3.00×108m·s-1,能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1×1014HzB.8×1014HzC.2×1015HzD.8×1015Hz答案:B解析:对逸出电子,根据光电方程有,hν=Ek+W,ν=,W=hν0,其中,Ek=1.28×10-19J,λ=300nm=3×10-7m,得ν0≈8×1014Hz,选项B正确.𝑐𝜆-4-2.(多选)(2017全国Ⅲ·19)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νaνb,则一定有UaUbB.若νaνb,则一定有EkaEkbC.若UaUb,则一定有EkaEkbD.若νaνb,则一定有hνa-Ekahνb-Ekb答案:BC解析:根据光电效应方程Ek=hν-W和光电子的最大初动能与遏止电压的关系-eU=0-Ek,得eU=hν-W,A错,B、C正确;若νaνb,则一定有hνa-Eka=hνb-Ekb=W,D错.-5-光电效应问题的研究思路(1)(2)两条对应关系:光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大-6-典题演练提能·刷高分1.(2019辽宁大连二模)用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面,均发生了光电效应.下列说法正确的是()A.蓝光照射金属时,逸出的光电子最大初动能更大B.蓝光照射金属时,单位时间内逸出的光电子数更多C.增加光照强度,逸出的光电子最大初动能增大D.如果换用红光照射,一定能使该金属发生光电效应答案:A解析:因为蓝光频率更高,根据爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0,知蓝光照射时光电子最大初动能更大,A正确;单位时间逸出的光电子数与光照强度有关,由于不知道光照强度,所以无法确定光电子数,B错误;根据:Ek=hν-W0,可知最大初动能与光照强度无关,C错误;因为红光的频率比绿光的还小,无法确定是否会发生光电效应,D错误.-7-2.(2019北京东城二模)研究光电效应的实验规律的电路如图所示,加正向电压时,图中光电管的A极接电源正极,K极接电源负极时,加反向电压时,反之.当有光照射K极时,下列说法正确的是()A.K极中有无光电子射出与入射光频率无关B.光电子的最大初动能与入射光频率有关C.只有光电管加正向电压时,才会有光电流D.光电管加正向电压越大,光电流强度一定越大答案:B-8-解析:K极中有无光电子射出与入射光频率有关,只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出,选项A错误;根据光电效应的规律,光电子的最大初动能与入射光频率有关,选项B正确;光电管加反向电压时,只要反向电压小于遏止电压,就会有光电流产生,选项C错误;在未达到饱和光电流之前,光电管加正向电压越大,光电流强度一定越大,达到饱和光电流后,光电流的大小与正向电压无关,选项D错误.-9-3.图甲所示为氢原子能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光,其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,则()A.改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光,一定能使阴极K发生光电效应B.改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光,不能使阴极K发生光电效应C.改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射,逸出光电子的最大初动能不变D.入射光的强度增大,逸出光电子的最大初动能也增大-10-答案:A解析:在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差,ΔE42=-0.85eV-(-3.40)eV=2.55eV=hν,此种光的频率大于金属的极限频率,故发生了光电效应.ΔE41=-0.85eV-(-13.6)eV=12.75eVΔE42,光的频率一定大于金属的极限频率,故一定发生了光电效应,则A正确.ΔE31=-1.51eV-(-13.6)eV=12.09eVΔE41,也能让金属发生光电效应,则B错误;由光电效应方程Ekm=hν-W0,入射光的频率变大,飞出的光电子的最大初动能也变大,故C错误;由Ekm=hν-W0知光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定,而与入射光的光强无关,则D错误.故选A.-11-4.(多选)2017年度中国10项重大科学进展中,位列榜首的是实现千公里级量子纠缠和密钥分发,创新性地突破了多项国际领先的关键技术.下列与量子理论有关的说法正确的是()A.德布罗意首先提出了量子理论B.玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论C.爱因斯坦认为光子能量是量子化的,光子能量E=hνD.根据量子理论,增大光的照射强度光电子的最大初动能增加答案:BC解析:普朗克首先提出了量子理论,选项A错误;玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论,成功揭示了氢原子光谱,选项B正确;爱因斯坦认为光子能量是量子化的,光子能量E=hν,选项C正确;根据爱因斯坦光电效应理论,增大光的频率光电子的最大初动能增加,选项D错误.故选BC.-12-命题角度2(储备)光电效应方程和光电效应图象【典题】如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路,阴极K受到光照时可以发射光电子,电源正负极可以对调.实验中得到如图乙所示的实验规律,下列表述错误的是()-13-A.在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,光电流趋于一个饱和值B.在光的频率不变的情况下,入射光越强饱和电流越大C.一定频率的光照射光电管,不论光的强弱如何,遏止电压不变D.蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度-14-答案:D解析:在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,则从K极发射出的电子射到阳极的电子越来越多,则光电流趋于一个饱和值,选项A正确;在光的频率不变的情况下,入射光越强,则单位时间射出的光电子数越多,则饱和电流越大,选项B正确;一定频率的光照射光电管,不论光的强弱如何,根据光电效应的规律可知射出的光电子的最大初动能不变,则遏止电压不变,选项C正确;因为蓝光的频率大于黄光的频率,逸出的光电子最大初动能蓝光的大于黄光的,则蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压,故选项D错误.故选D.-15-1.明确三个关系(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可以利用光电管用实验的方法测得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止电压.(3)光电效应方程中的W0为逸出功,它与极限频率νc的关系是W0=hνc-16-2.分清四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①极限频率:图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0=|-E|=E③普朗克常量:图线的斜率k=h颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系①遏止电压Uc:图线与横轴的交点②饱和光电流Im:电流的最大值③最大初动能:Ekm=eUc-17-图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量颜色不同时,光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流Im③最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc:图线与横轴的交点②遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h:等于图线的斜率与电子电量的乘积,即h=ke.(注:此时两极之间接反向电压)-18-典题演练提能·刷高分1.(多选)如图甲所示,在光电效应实验中,某同学用相同频率的单色光,分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管,结果都能发生光电效应.图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图象.对于这两个光电管,下列判断正确的是()-19-A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压Uc不同B.光电子的最大初动能不同C.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同D.两个光电管的Uc-ν图象的斜率可能不同-20-答案:ABC解析:根据光电效应方程Ekm=hν-W0和eUc=Ekm得出,相同频率,不同逸出功,则遏止电压不同,A正确;根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,相同的频率,不同的逸出功,则光电子的最大初动能也不同,B正确;虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,而饱和光电流不一定相同,C正确;因为Uc=ℎ𝜈𝑒−𝑊0𝑒知图线的斜率为ℎ𝑒,即只与h和e有关,为常数,一定相同,D错误.故选ABC.-21-2.(2019云南二模)某金属发生光电效应,光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν之间的关系如图所示.已知h为普朗克常量,e为电子电荷量的绝对值,结合图象所给信息,下列说法正确的是()A.入射光的频率小于ν0也可能发生光电效应现象B.该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C.若用频率是2ν0的光照射该金属,则遏止电压为D.遏止电压与入射光的频率无关ℎ𝜈0𝑒-22-答案:C解析:由图象可知金属的极限频率为ν0,入射光的频率必须要大于ν0才能发生光电效应现象,选项A错误;金属的逸出功与入射光的频率无关,选项B错误;若用频率是2ν0的光照射该金属,则光电子的最大初动能为Ekm=2hν0-hν0=hν0=Ue,则遏止电压为U=,选项C正确;遏止电压与入射光的频率有关,入射光的频率越大,则最大初动能越大,遏制电压越大,选项D错误.ℎ𝜈0𝑒-23-3.如图所示,为研究光电效应的装置和图象.下列关于甲、乙、丙各图的描述,正确的是()甲乙丙-24-A.甲图中,弧光灯照射锌板,验电器的锡箔张开,说明锌板带负电B.乙图中,可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关C.丙图中,强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点,说明光电子最大初动能与光的强度无关D.丙图中,黄光和紫光曲线交于U轴不同点,说明不同金属发生光电效应的极限频率不同答案:C解析:甲图中,弧光灯照射锌板,会有光电子从锌板中飞出,验电器的锡箔张开,锌板带正电,选项A错误;乙图中,光电管两端加的是反向电压,所以不可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关,选项B错误;丙图中,强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点,说明光电子最大初动能与光的强度无关,选项C正确;丙图中,黄光和紫光曲线交于U轴不同点,说明用不同频率的光照射相同的金属产生光电子的最大初动能不同,选项D错误.故选C.-25-原子结构命题角度原子结构高考真题体验·对方向(2019全国Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图所示.光子能量在1.63eV~3.10eV的光为可见光.要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV-26-答案:A解析:氢原子从能级2向能级1跃迁时,辐射的光子能量为10.2eV,不是可见光.氢原子从能级3向能级2跃迁时,辐射的光子能量为1.89eV,是可见光,所以只要把氢原子跃迁到能级3就可以辐射可见光.氢原子从能级1向能级3跃迁时,吸收的光子能量为12.09eV,A正确,B、C、D错误.-27-处理原子跃迁问题的五点技巧(1)若是在光子的激发下引起原子跃迁,则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差:原子从低能级向高能级跃迁:吸收一定能量的光子,当一个光子的能量满足hν=E末-E初时,才能被某一个原子吸收,