2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十二 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)課件.ppt

《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十二 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十二 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)課件.ppt（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

專題十二近代物理初步 第1講 光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu) 考點(diǎn)1 光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng) 光電子 如圖12 1 1所示 在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng) 發(fā)射出來的電子叫 圖12 1 1 2 光電效應(yīng)的規(guī)律 0 1 任何一種金屬都有一個極限頻率 0 入射光的頻率 才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度 關(guān) 隨入射 光頻率的增大而 無 增大 瞬時 3 入射光照到金屬上時 光電子的發(fā)射幾乎是 的 一般不超過10 9s 4 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時 入射光越強(qiáng)光電流 越大 3 愛因斯坦的光子說 光的能量 連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫做一個光子 光子的能量E跟光的頻率 成正比 E h是普朗克常量 不是 h 4 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1 最大初動能和逸出功金屬表面的電子吸收光子后 克服金屬原子核的引力做功 直接從金屬表面逸出的電子所具有的最大動能稱為最大初動能 克服金屬原子核的引力逃逸出而成為光電子所做的功的最 小值叫 逸出功 Ek h W0 2 光電效應(yīng)方程 h 極限 W0 Ek是光電子的最大初動能 W0是 即從金屬表面直接飛出 的光電子克服原子核的引力所做的功 逸出功 考點(diǎn)2 盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型 1 湯姆生的 棗糕 模型 湯姆生 1 1897年 發(fā)現(xiàn)電子 提出原子的 棗糕 模 型 揭開了人類研究原子結(jié)構(gòu)的序幕 均勻 2 棗糕 模型 原子是一個球體 正電荷 分布在整個球內(nèi) 電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里 2 盧瑟福的 核式結(jié)構(gòu) 模型 1 粒子散射實(shí)驗裝置 如圖12 1 2所示 圖12 1 2 2 粒子散射實(shí)驗規(guī)律及盧瑟福對實(shí)驗現(xiàn)象的分析 絕大多數(shù) 3 原子核式結(jié)構(gòu)模型 原子核 在原子的中心有一個很小的核 叫 原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里 帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn) 4 原子核的大小 從 粒子散射實(shí)驗的數(shù)據(jù)估算出原子核的半徑約為10 15 10 14m 原子的半徑約為10 10m 3 質(zhì)子和中子統(tǒng)稱 原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù) 原子核的 數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和 具有相同 數(shù)的原子屬于同一種元素 具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱 核子 質(zhì)量 質(zhì)子 同位素 考點(diǎn)3 玻爾原子模型 不連續(xù) 穩(wěn)定 1 定態(tài) 原子只能處于一系列 的能量狀態(tài)中 在這些能量狀態(tài)中原子是 的 電子雖然繞核運(yùn)動 但并 不向外輻射能量 輻射 吸收 Em En 2 躍遷 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時 它 或 一定頻率的光子 光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定 即h h是普朗克常量 h 6 626 10 34J s 3 軌道 原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng) 原子的定態(tài)是不連續(xù)的 因此電子的可能軌道也 是 的 不連續(xù) 4 氫原子的能級 能級公式 1 氫原子的能級圖 如圖12 1 3所示 圖12 1 3 2 氫原子的能級和軌道半徑 氫原子的能級公式 En n 1 2 3 其中 E1為基態(tài)能量 其數(shù)值為E1 13 6eV 氫原子的半徑公式 rn n 1 2 3 其中r1為基態(tài)半徑 又稱玻爾半徑 其數(shù)值為r1 n2r1 0 53 10 10m 基礎(chǔ)自測 1 關(guān)于 粒子散射實(shí)驗 下列說法正確的是 A 絕大多數(shù) 粒子經(jīng)過重金屬箔后 發(fā)生了角度很大的偏轉(zhuǎn)B 粒子在接近原子核的過程中 動能減少 電勢能減少C 粒子在離開原子核的過程中 動能增大 電勢能增大D 對 粒子散射實(shí)驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 可以估算出原子核的大小答案 D 2 2016年北京卷 處于n 3能級的大量氫原子 向低能級 躍遷時 輻射光的頻率有 A 1種 B 2種 C 3種 D 4種 答案 C3 多選 2015年新課標(biāo) 卷 實(shí)物粒子和光都具有波粒二 象性 下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是 A 電子束通過雙縫實(shí)驗后可以形成干涉圖樣B 射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C 人們利用中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D 人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)答案 ACD 4 2016年河北邢臺模擬 用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬 均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 下列判斷正確的是 A 用紅光照射時 該金屬的逸出功小 用藍(lán)光照射時該金屬的逸出功大B 用紅光照射時 該金屬的截止頻率低 用藍(lán)光照射時該金屬的截止頻率高C 用紅光照射時 逸出光電子所需時間長 用藍(lán)光照射時逸出光電子所需時間短D 用紅光照射時 逸出的光電子最大初動能小 用藍(lán)光照射時逸出的光電子最大初動能大答案 D 熱點(diǎn)1 光電效應(yīng)及其方程 熱點(diǎn)歸納 1 光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì) 光子照射到金屬表面 某個電子吸收光子的能量后動能變大 當(dāng)電子的動能增大到足以克服原子核的引力時 便飛出金屬表面成為光電子 光電效應(yīng)現(xiàn)象中 每個電子只能吸收一個光子的能量 2 對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 1 光照射金屬時 電子吸收一個光子 形成光電子 的能量后 動能立即增大 不需要積累能量的過程 2 電子從金屬表面逸出 首先需克服金屬表面原子核的引力做功 逸出功W0 要使照射光子的能量不小于W0 對應(yīng)頻率 c W0h 為極限頻率 3 光電子的最大初動能只隨照射光頻率的增大而增大 4 照射光越強(qiáng) 單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)越多 產(chǎn)生的光電子越多 射出的光電子做定向移動時形成的光電流越大 3 概念辨析 4 用圖象表示光電效應(yīng)方程 1 最大初動能Ek與入射光頻率 的關(guān)系圖線如圖12 1 4所 示 圖12 1 4 2 由圖線可以得到的物理量 極限頻率 圖線與 軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo) c 逸出功 圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0 E E 普朗克常量 圖線的斜率k h 考向1 光電效應(yīng)現(xiàn)象 典題1 多選 如圖12 1 5所示 用導(dǎo)線把驗電器與鋅板 相連接 當(dāng)用紫外線照射鋅板時 發(fā)生的現(xiàn)象是 圖12 1 5 A 有光子從鋅板逸出C 驗電器指針張開一個角度 B 有光電子從鋅板逸出D 鋅板帶負(fù)電 解析 用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的 鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出 稱之為光電子 故A錯誤 B正確 鋅板與驗電器相連 帶有相同電性的電荷 鋅板失去電子應(yīng)該帶正電 且失去電子越多 帶正電的電荷量越多 驗電器指針張角越大 故C正確 D錯誤 答案 BC 考向2 光電效應(yīng)的規(guī)律 典題2 入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng) 若入射 光的強(qiáng)度減弱 而頻率保持不變 則下列說法正確的是 A 從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B 逸出的光電子的最大初動能減小C 單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D 有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析 光電效應(yīng)瞬時 一般不超過10 9s 發(fā)生 與光強(qiáng)無關(guān) A錯誤 光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān) 入射光的頻率越大 最大初動能越大 B錯誤 光電子數(shù)目多少與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 光強(qiáng)減弱 單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少 C正確 能否發(fā)生光電效應(yīng) 只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率 與光強(qiáng)無關(guān) D錯誤 答案 C 考向3 光子說 典題3 2017年北京卷 2017年初 我國研制的 大連光源 極紫外自由電子激光裝置 發(fā)出了波長在100nm 1nm 10 9 m 附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖 大連光源因其光子的能量大 密度高 可在能源利用 光刻技術(shù) 霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子 但又不會把分子打碎 據(jù)此判斷 能夠電離一個分子的能量約為 取普朗克常量h 6 6 10 34J s 真空光速c 3 108m s A 10 21JB 10 18JC 10 15JD 10 12J 2 10 18 J 由題意可知 光子的能量應(yīng)比電離一個分子的能量 稍大 因此數(shù)量級應(yīng)相同 故選B 答案 B 考向4 光電效應(yīng)方程 典題4 多選 2017年新課標(biāo) 卷 在光電效應(yīng)實(shí)驗中 分別用頻率為 a b的單色光a b照射到同種金屬上 測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub 光電子的最大初動能分別為Eka 和Ekb h為普朗克常量 下列說法正確的是 A 若 a b 則一定有Ua b 則一定有Eka EkbC 若Ua b 則一定有h a Eka h b Ekb 解析 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm h W 又由動能定理有Ekm eU 當(dāng) a b時 則Eka Ekb Ua Ub A錯誤 B正確 若Ua Ub 則有Eka Ekb C正確 同種金屬的逸出功不變 則W h Ekm不變 D錯誤 答案 BC 遷移拓展 愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎 某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率 的關(guān)系如圖12 1 6所 示 其中 0為截止頻率 從圖中可以確定的是 A 逸出功與 有關(guān)B Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C 當(dāng) 0時 會逸出光電子D 圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān) 圖12 1 6 解析 逸出功由金屬材料本身決定 A錯誤 由Ekm h W0可知B錯誤 D正確 由圖象可知 當(dāng) 0時會逸出光電子 C錯誤 答案 D 熱點(diǎn)2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 熱點(diǎn)歸納 粒子散射實(shí)驗結(jié)果分析 1 核外電子不會使 粒子的速度發(fā)生明顯改變 2 湯姆生模型不能解釋 粒子的大角度散射 3 絕大多數(shù) 粒子沿直線穿過金箔 說明原子中絕大部分是空的 少數(shù) 粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn) 反映了原子內(nèi)部集中存在著對 粒子有斥力的正電荷 極少數(shù) 粒子甚至被 撞了回來 反映了個別 粒子正對著質(zhì)量比 粒子大得多的物體運(yùn)動時 受到該物體很大的斥力作用 典題5 盧瑟福的 粒子散射實(shí)驗裝置如圖12 1 7所示 在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙 它發(fā)出的 粒子從鉛盒的小孔射出 形成很細(xì)的一束射線 射到金箔上 最后打在 熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn) 下列說法正確的是 圖12 1 7 A 該實(shí)驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B 該實(shí)驗證實(shí)了湯姆生原子模型的正確性 C 粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D 絕大多數(shù)的 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 解析 盧瑟福根據(jù) 粒子散射實(shí)驗 提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 選項A正確 B錯誤 電子質(zhì)量太小 對 粒子的影響不大 選項C錯誤 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后 基本上仍沿原方向前進(jìn) D錯誤 答案 A 熱點(diǎn)3 氫原子能級及能級躍遷 熱點(diǎn)歸納 1 兩類能級躍遷 1 自發(fā)躍遷 高能級 低能級 釋放能量 發(fā)出光子 光子的頻率 Eh E高 E低h 2 受激躍遷 低能級 高能級 吸收能量 光照 吸收光子 光子的能量必須恰等于能級差h E 碰撞 加熱等 只要入射粒子能量大于或等于能級差即可 E外 E 大于電離能的光子被吸收 將原子電離 2 譜線條數(shù)的確定方法 1 一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為 n 1 2 一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法 利用能級圖求解 在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出 然后相加 考向1 氫原子躍遷過程中的特點(diǎn) 典題6 多選 氫原子能級如圖12 1 8所示 當(dāng)氫原子從n 3躍遷到n 2的能級時 輻射光的波長為656nm 以下判斷 正確的是 圖12 1 8 A 氫原子從n 2躍遷到n 1的能級時 輻射光的波長大 于656nm B 用波長為325nm的光照射 可使氫原子從n 1躍遷到 n 2的能級 C 一群處于n 3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn) 生3種譜線 D 用波長為633nm的光照射 不能使氫原子從n 2躍遷 到n 3的能級 解析 根據(jù)氫原子的能級圖和能級躍遷規(guī)律 當(dāng)氫原子從n 2能級躍遷到n 1的能級時 輻射光的波長一定小于656nm 因此A選項錯誤 根據(jù)發(fā)生躍遷只能吸收和輻射一定頻率的光子 可知B選項錯誤 D選項正確 一群處于n 3能級上的氫原子向低能級躍遷時可以產(chǎn)生3種頻率的光子 所以C選項正確 答案 CD 考向2 氫原子躍遷過程中光譜線的能量關(guān)系 典題7 處于激發(fā)態(tài)的氫原子從n 4躍遷到n 3時 輻射的光子波長為 1 從n 3躍遷到n 2時 輻射的光子波 長為 2 那么從n 4躍遷到n 2時輻射的光子的波長為 答案 A 熱點(diǎn)4 對波粒二象性的理解 熱點(diǎn)歸納 分析波粒二象性應(yīng)注意的 三個 問題 1 個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性 大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性 2 頻率越低波動性越顯著 越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 頻率越高粒子性越顯著 越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 貫穿本領(lǐng)越強(qiáng) 3 光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性 在與物質(zhì)發(fā)生作用時 往往表現(xiàn)為粒子性 典題8 用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗 把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在 圖12 1 9是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片 這些照 片說明 圖12 1 9A 光只有粒子性沒有波動性B 光只有波動性沒有粒子性C 少量光子的運(yùn)動顯示波動性 大量光子的運(yùn)動顯示粒子性D 少量光子的運(yùn)動顯示粒子性 大量光子的運(yùn)動顯示波動性 解析 光具有波粒二象性 這些照片說明少量光子的運(yùn)動顯示粒子性 大量光子的運(yùn)動顯示波動性 故D正確 答案 D