（新课标）2020版高考物理二轮复习 专题五 光电效应 原子结构 原子核课件

专题五光电效应原子结构原子核[做真题·明考向][研考向·提能力][建体系·记要点]目录ONTENTSC4[限时练·通高考][网络构建][要点熟记]1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．2．光电效应中的“四组”概念、“三类”图象(1)概念：截止频率、遏止电压、饱和电流、逸出功．(2)图象：Ek­ν、I­U、Uc­ν.3．能级跃迁(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．(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．(3)一群处于量子数为n的激发态的氢原子向基态跃迁时发射光子的种类N＝C2n＝nn－12.4．核反应及核能(1)半衰期公式N余＝N原·(12)tτ，m余＝m原·(12)tτ(t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关．(2)核反应的两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒．(3)质能方程：E＝mc2.[真题再做]1．(2018·高考全国卷Ⅲ，T14)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30D．17和31解析：将核反应方程式改写成42He＋2713Al→10n＋X，由电荷数和质量数守恒知，X应为3015X.答案：B2．(2019·高考全国卷Ⅰ，T14)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解析：可见光光子能量范围为1.63eV～3.10eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1能级差为10.20eV，此值大于可见光光子的能量；3、2能级差为1.89eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意，即处于基态的氢原子至少被激发到n＝3能级才可辐射出可见光光子．氢原子处于基态，要使氢原子达到第3能级，需提供的能量为－1.51eV－(－13.60eV)＝12.09eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，选项A正确．答案：A3．(2019·高考全国卷Ⅱ，T15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2γ已知11H和42He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV解析：因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计．质量亏损Δm＝4mp－mα由质能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV.答案：C4．(2018·高考全国卷Ⅱ，T17)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解析：设单色光的最低频率为ν0，由Ek＝hν－W0知Ek＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又知ν1＝cλ，整理得ν0＝cλ－Ekh，代入数据解得ν0≈8×1014Hz.答案：B5．(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ，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解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，同种金属的W0不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W0，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W0，W0相同，则D项错误．答案：BC[考情分析]■命题特点与趋势——怎么考1．从近几年高考试题可以看出高考对本专题的考查，题型都以选择题为主，命题点多集中在光电效应、能级跃迁、核反应方程、核能的计算，难度不大，多以识记型为主．2．从近四年高考题可以看出，选择题的命题思想为集中考查某一知识点．如2019全国卷Ⅱ第15题只集中考查核能的计算，2017年全国卷Ⅲ第19题和2018全国卷Ⅱ第17题只集中考查光电效应方程，2018年全国卷Ⅲ第14题集中考查核反应方程，2019年全国卷Ⅰ第14题集中考查了原子的跃迁．■解题要领——怎么做2020年备考要熟悉教材中常见实验现象及理论解释，加强基本概念、规律的理解和记忆，注重核反应方程、核能中的简单计算题的训练，同时核反应与动量守恒相结合的题目也应该引起足够的重视．考向一原子的能级跃迁1．玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子能级En＝E1n2(n＝1,2,3，…)，n为量子数．跃迁假设：hν＝Em－En(mn)．轨道量子化假设：氢原子的电子轨道半径rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n为量子数．2．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n小)――→跃迁高能级(n大)―→吸收能量，hν＝En大－En小．(2)从高能级(n大)――→跃迁低能级(n小)―→放出能量，hν＝En大－En小．3．氢原子电离电离态：n＝∞，E＝0.基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV.n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV.如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能．1.(多选)(2019·天津静海区三校联考)如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是()A．氢原子可以辐射出6种波长的光B．氢原子跃迁时辐射光的最大能量小于吸收的光子能量C．辐射光中，光子能量为0.66eV的光波长最长D．用光子能量为14.2eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离解析：用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，跃迁到第4能级，根据C24＝6知，可以辐射出6种波长的光，故A正确．氢原子跃迁时辐射的光最大能量等于吸收的光子能量，故B错误．从n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量最小，波长最长，光子能量为0.66eV，故C正确．用光子能量为14.2eV的光照射基态的氢原子，因电离能为13.6eV，则原子被电离，还剩下0.6eV是自由电子的动能，故D正确．答案：ACD2．(多选)(2019·天津高三3月月考)如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当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()A．能容易表现出衍射现象的光是由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6种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应解析：由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最大，波长最短，不容易发生衍射，故A错误；辐射出光子的能量是跃迁两轨道能级之差，所以由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子频率最小，故B错误；大量的氢原子处于n＝4的激发态，可能发出光子频率的种数为C24＝6，故C正确；n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量E＝(13.6－3.40)eV＝10.2eV，大于逸出功，能发生光电效应，故D正确．答案：CD3．(2019·浙江杭州高三模拟)氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法错误的是()A．Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量B．甲图所示的四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级解析：Hα谱线的波长大于Hβ谱线的波长，故Hα谱线的频率较小，Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量，故A正确；可见光的波长范围在380～780nm左右，故B正确；Hβ谱线对应光子的能量E＝hcλ＝6.63×10－34×3.0×108486.27×10－9≈4.09×10－19J≈2.56eV，故C错误；Hα谱线对应光子的能量为E＝hcλ≈3.03×10－19J≈1.89eV，从n＝3能级到n＝2能级释放的光子能量为(－1.51eV)－(－3.40eV)＝1.89eV，则Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级，故D正确．答案：C易错警示能级跃迁问题的四点注意———————————————————————————(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝C2n＝nn－12(如第2题C选项)．(2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)条光谱线．(3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要其动能大于(或等于)两能级间的能量差即可．(4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收．考向二光电效应问题1．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这个极限频率才能产生光电效应．(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间的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．3．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc.4．光电效应的四类图象分析图象名称图线形状由图线直接(或间接)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νc(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h图象名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标(2)饱和光电流Im：电流的最大值(3)最大初动能：Ek＝eUc图象名称图线形状由图线直接(或间接)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、Uc2(2)饱和光电流(3)最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2图象名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线(1)极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值(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荷量的乘积，即h＝ke4.(2019·北京怀柔区高三理综)如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上．当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，则()A．锌板带正电，验电器带负电B．从锌板逸出电子的动能都相等C．撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发现验电器指针偏角不变D．撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发现验电器指针偏角会变小解析：用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针都带正电，选项A错误；从锌板逸出电