（通用版）高三物理二轮复习 第一部分 专题四 近代物理初步教师用书.doc

专题四近代物理初步第一讲光电效应_波粒二象性考点一光电效应规律和光电效应方程1考查光电效应现象(多选)(2016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考查对光电效应的理解(2014上海高考)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()a光电效应是瞬时发生的b所有金属都存在极限频率c光电流随着入射光增强而变大d入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选c光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，a项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，b项错误；光强增大时，光子数量增多，所以光电流会增大，这与波动性无关，c项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，d项错误。3考查光电效应的基本规律关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()a发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多b光电子的最大初动能跟入射光强度成正比c发生光电效应的反应时间一般都大于107 sd只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生解析：选a发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项a正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项b错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过109 s，选项c错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生，选项d错误。4考查对光电效应方程的理解(2016昆明模拟)关于光电效应，下列说法中正确的是()a发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大b不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的c金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应d如果入射光光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应解析：选d根据光电效应方程可得ekhw0，光子的能量与光照强度无关，a错误；每种金属都有自己的极限频率，b错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，c错误；当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，d正确。5考查光电效应规律及光电效应方程(多选)(2014广东高考)在光电效应实验中，用频率为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改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应d改用频率大于的光照射，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；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，大于极限频率时发生光电效应，选项c错误；由ekmhw，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项d正确。6考查光电效应方程的应用(2013北京高考)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应。换用同样频率的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压u，即将阴极k接电源正极，阳极a接电源负极，在ka之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大u，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压u可能是下列的(其中w为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()aubucu2hw du解析：选b用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。由题意知最大初动能ekeu，根据光电效应方程有：nhwekweu(n2)，得：u(n2)，则b项正确，其他选项错误。7考查光电管的工作原理及光电效应方程(多选)(2016西工大附中三模)如图所示，用某单色光照射光电管的阴板k，会发生光电效应。在阳极a和阴极k之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大加在光电管上的电压，直至电流表中电流恰为零，此时电压表的电压值u称为反向遏止电压。现分别用频率为1和2的单色光照射阴极，测得反向遏止电压分别为u1和u2，设电子的质量为m、电荷量为e，下列说法正确的是()a频率为1的光照射时，光电子的最大初速度为 b频率为2的光照射时，光电子的最大初速度为 c阴极k金属的逸出功为wd阴极k金属的极限频率是0解析：选acd在阳极a和阴极k之间加上反向电压，逸出的光电子在反向电场中做减速运动，根据动能定理可得eu0mvm2，解得光电子的最大初速度为vm ，所以频率为1的光照射时，光电子的最大初速度为 ，用频率为2的光照射时，光电子的最大初速度为 ，故a正确，b错误；根据光电效应方程可得h1eu1w，h2eu2w，联立可得w，h，阴极k金属的极限频率0，c、d正确。考点二与光电效应现象有关的图像问题8考查ek图像(多选)如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能ek与入射光频率的关系图像，由图像可知()a该金属的逸出功等于eb该金属的逸出功等于h0c入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为2ed入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为解析：选ab根据爱因斯坦光电效应方程，结合题给光电子最大初动能ek与入射光频率的关系图像知，该金属的逸出功等于e，等于h0，选项a、b正确。入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为e，入射光的频率为时，不能产生光电效应，选项c、d错误。9考查uc图像(2016北京市朝阳区模拟)从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压uc(即图甲所示的电路中电流表的读数减小到零时加在电极k、a之间的反向电压)与入射光的频率，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的uc图像如图乙所示。下列说法正确的是()a该金属的截止频率约为4271014 hzb该金属的截止频率约为5501014 hzc该图线的斜率为普朗克常量d该图线的斜率为这种金属的逸出功解析：选a设金属的逸出功为w0，截止频率为c，则w0hc。光电子的最大初动能ek与遏止电压uc的关系是ekeuc，光电效应方程为ekhw0，联立两式可得：uc，故uc图像的斜率为，c、d错误；当uc0时，可解得c，此时读图可知，431014 hz，即金属的截止频率约为431014 hz，在误差允许范围内，可以认为a正确，b错误。10考查光电流i与电压u的关系图像(多选)(2016济宁一模)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极k和阳极a上的电压的关系图像，下列说法正确的是()a由图线、可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大b由图线、可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定c只要增大电压，光电流就会一直增大d遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大解析：选abd由图线、可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故a正确；根据光电效应方程知，ekmhw0euc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故b正确；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故c错误；根据ekmeuc中，遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大，故d正确。考点三光的波粒二象性和物质波11考查光的波粒二象性与光子数量的关系用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()a光只有粒子性没有波动性b光只有波动性没有粒子性c少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性d少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析：选d由这些照片可以看出，少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故d正确。12考查对物质的波粒二象性的理解(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是()a不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性b运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道c波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的d实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选abc由德布罗意波可知a、c正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，b正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，d错误。13考查实物粒子的波动性(多选)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是()a亮条纹是电子到达概率大的地方b该实验说明物质波理论是正确的c该实验再次说明光子具有波动性d该实验说明实物粒子具有波动性解析：选abd电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，b、d正确，c错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，a正确。14考查德布罗意波波长的计算(2016宁波期末)一个德布罗意波波长为1的中子和另一个德布罗意波波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为()a bc d解析：选a中子的动量p1，氘核的动量p2，同向正碰后形成的氚核的动量p3p2p1，所以氚核的德布罗意波波长3，a正确。考点一光电效应规律和光电效应方程本考点主要考查光电效应现象、规律及爱因斯坦的光电效应方程的有关应用，试题难度一般，多为选择题。在二轮复习中，注意打牢基础知识，细化审题，就可轻松取分。建议考生适当关注即可先记牢 再用活 1能否发生光电效应，由入射光的频率大小决定，与入射光的强度和照射时间无关。如诊断卷第5题，减小入射光的强度，光电效应现象不会消失，减小入射光的频率，只要其不小于极限频率，光电效应仍能发生。2光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，但二者间不是正比关系。3饱和光电流与入射光的强度有关，入射光的强度越大，饱和光电流也越大，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目也越多。如诊断卷第3题中的a选项。4光电子的最大初动能与反向遏止电压的关系：ekmeuc，因此光电效应方程可以写为：euchw0。如诊断卷第6题，有电子同时吸收几个光子的情况下：eunhw，则u，因n2，故选项b正确。1某激光器能发射波长为的激光，发射功率为p，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为()abc dphc解析：选a每个光量子的能量h，每秒发射的总能量为pt，则n，故a正确。2入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()a从光照到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加b逸出的光电子的最大初动能将减小c单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少d有可能不发生光电效应解析：选c根据光电效应的实验规律知，从光照到金属表面上到产生光电效应时间间隔极短，与入射光的强度无关，a错误；逸出光电子的最大初动能与入射光频率有关，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，故b、d错误，c正确。3(多选)(2016河北保定一模)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是()a只调换电源的极性，移动滑片p，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压uc的数值b保持光照条件不变，滑片p向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大c不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大d图中入射光束的频率减小到某一数值0时，无论滑片p怎样滑动，电流表示数都为零，则0是阴极k的极限频率解析：选acd只调换电源的极性，移动滑片p，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有qumv20，那么电压表示数为遏止电压uc的数值，故a正确；保持光照条件不变，滑片p向右滑动的过程中，导致电压增大，则电场力做功增大，则电流表示数会增大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不再增大，故b错误；不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，则光电子数目增多，那么电流表示数会增大，故c正确；入射光束的频率减小到某一数值0时，无论滑片p怎样滑动，电流表示数都为零，则不会发生光电效应，可知0是阴极k的极限频率，故d正确。考点二与光电效应现象有关的图像问题本考点在高考中所设计的题目，知识综合性较强，难度较大，但只要清楚四类图像的特点及图线斜率、截距等的意义，问题便可轻松解决。建议考生灵活掌握先记牢 四类图像对比图像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与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标c逸出功：图线与ek轴交点的纵坐标的绝对值w0|e|e普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压uc：图线与横轴的交点饱和光电流im：电流的最大值最大初动能：ekmeuc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压uc1、uc2饱和光电流最大初动能ek1euc1，ek2euc2遏止电压uc与入射光频率的关系图线截止频率c：图线与横轴的交点遏止电压uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即hke。(注：此时两极之间接反向电压)再用活 1ek图线是一条倾斜直线，但不过原点，其与横轴、纵轴交点的坐标值分别表示极限频率和金属逸出功。由此可知诊断卷第8题中，a、b选项正确。2在iu图线上可以得出的结论：同一频率的光，即使强度不同，反向遏止电压也相同，不同频率的光，反向遏止电压不同，且频率越高，反向遏止电压越大。3由iu图线可以看出，光电流并不是随加速电压的增大而一直增大。如诊断卷第10题，当光电流达到饱和值时，电压再增大，电流也不再增大了。故选项c错误。1(2016西工大附中模拟)爱因斯坦提出了光量子概念并成功的解释了光电效应的规律，因此而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是()a逸出功与有关bekm与入射光强度成正比c0时，才会有光电子逸出，c错误；根据爱因斯坦光电效应方程ekhw0，可知ekm图线的斜率与普朗克常量有关，d正确。2用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能ek随入射光频率变化的ek图像。已知钨的逸出功是328 ev，锌的逸出功是324 ev，若将二者的图线画在同一个ek坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是选项图中的()解析：选b图像斜率代表普朗克常量h，因此两条线应平行；横截距代表了极限频率0，0，因此钨的0大些，故b正确。3用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中a、k两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，调节a、k间的电压u，得到光电流i与电压u的关系如图乙所示。由图可知()a单色光a和c的频率相同，但a光强度更强些b单色光a和c的频率相同，但a光强度更弱些c单色光b的频率小于a的频率d改变电源的极性不可能有光电流产生解析：选a由题图乙可知，a、c的遏止电压相同，根据光电效应方程可知单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明a光的强度大，选项a正确，b错误；b的遏止电压大于a、c的遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，选项c错误；只要光的频率不变，改变电源的极性，仍可能有光电流产生，选项d错误。考点三光的波粒二象性和物质波本考点主要考查对光的波粒二象性的理解和对物质波的理解与计算，题型为选择题，难度一般，只要考生多记忆并理解相关知识，便可轻松应对高考中的相关问题。建议考生自学为主先记牢 1对光的波粒二象性的理解实验基础说明光的波动性干涉、衍射和偏振现象光的波动性不同于宏观观念的波光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述光的粒子性光电效应、康普顿效应当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性，粒子性的含义是“不连续”光子不同于宏观观念的粒子波动性和粒子性的对立、统一大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强光子说并未否定波动说，ehhc/中，和就是波的概念波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的2物质波(1)定义：任何一个运动着的物体，都有一种波与之对应，这种波称为物质波。(2)公式：物质波的波长，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。再用活 1少量光子具有粒子性，大量光子具有波动性。如诊断卷第11题，通过实验可以证明光既具有粒子性，也具有波动性，只是在不同情形下，呈现出了不同的特性。2实物粒子也具有波动性，只是因其波长太小，不易观察到，但并不能否定其具有波粒二象性。如诊断卷第12题，选项d显然是错误的。3电子属于实物粒子，诊断卷第13题中，电子衍射实验就证实了电子具有波动性，是物质波理论的强有力的证据。4在计算物质波的波长时，关键是求运动物体的动量大小p，然后由，便可求得结果。如诊断卷第14题，由动量守恒可知，氚核的动量为中子和氘核动量之和，结合p便得出：3，a正确。1(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是()a使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样b使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样c大量光子的运动显示光的波动性d光只有波动性没有粒子性解析：选ac单个光子的运动具有不确定性，但其落点的概率分布还是遵循一定的统计规律的，根据统计规律可以显示出光的波动性的一面。选项a、c正确。2(多选)关于物质波，下列说法错误的是()a任何运动的物体都伴随着一种波，这种波叫做物质波bx射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的c电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的d宏观物体尽管具有波动性，但它们不具有干涉、衍射等现象解析：选bd据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，a选项是正确的；由于x射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故x射线的衍射实验，并不能证实物质波理论的正确性，即b选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故c选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落的位置是散乱的、无规律的，但大量电子穿过铝箔后所落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故d选项错误。3(多选)利用金属晶格(大小约1010m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为u，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()a该实验说明了电子具有波动性b实验中电子束的德布罗意波波长为c加速电压u越大，电子的衍射现象越明显d若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：选ab得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，a正确；由德布罗意波波长公式，而动量p，两式联立得，b正确；从公式可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，c错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故d错误。一、练高考典题每练一次都有新发现1(2015上海高考)某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()材料钠铜铂极限波长(nm)541268196a仅钠能产生光电子b仅钠、铜能产生光电子c仅铜、铂能产生光电子d都能产生光电子解析：选d由题图可知，该光源发出的光的波长大约在20 nm到440 nm之间，而三种材料中，极限频率最大的铂的极限波长是196 nm，大于20 nm，所以该光源能使三种材料都产生光电效应，选项d正确。2(2014江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7731014 hz和5441014 hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()a波长b频率c能量 d动量解析：选a金属的逸出功wh0，根据爱因斯坦光电效应方程ekhw可知，从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能较金属钙的大，金属钙表面飞出的光电子能量e小，因，所以从钙表面逸出的光电子具有较大的波长，选项a正确。3(多选)(2016全国乙卷)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e遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：选ace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。遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法e正确。4(2015全国卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_。解析：根据光电效应方程ekmhw0及ekmeuc得uc，故k，b，得hek，w0eb。答案：ekeb二、练名校模拟好题一题能通一类题5(2016龙海联考)关于光的理解，下列说法正确的是()a光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性b光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子c德布罗意是历史上第一个实验验证了物质波存在的人d牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的解析：选a物体在光的照射下发射出电子的现象叫光电效应，根据爱因斯坦光子说的理论可知，光电效应说明了光具有粒子性，康普顿效应也揭示了光具有粒子性，a正确；光同时具有波粒二象性，b错误；德布罗意是历史上第一个提出物质波的人，c错误；牛顿认为光是一种实物，是一些硬的小球，是按照牛顿运动定律运动的。爱因斯坦的光子说认为，光子是一种不连续的，分离的粒子状的波动，d错误。6(多选)(2016琼海模拟)如图所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外灯照射锌板，验电器金属箔张开。下列说法正确的是()a紫外线是不连续的b验电器金属箔带正电c从锌板逸出电子的动能都相等d改用红外灯照射，验电器金属箔一定张开解析：选ab根据普朗克量子理论，在空间传播的光是一份一份的不连续的，选项a正确；从锌板中打出电子，故锌板带正电，所以验电器金属箔带正电，选项b正确；从锌板逸出电子的动能不都是相等的，选项c错误；因红外线的频率小于紫外线的频率，而且已经小于锌板的截止频率，故改用红外灯照射不会发生光电效应，验电器金属箔不会张开，选项d错误。7(多选)(2016新乡月考)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()a光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子b用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率c对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关d石墨对x射线散射时，部分x射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应解析：选bd光电效应中，金属板向外发射的电子又可以叫做光电子，不是光子，选项a错误；用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属发生光电效应的极限频率，也叫截止频率，选项b正确；对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率有关，因为入射光的频率越大，则光电子的最大初动能越大，则遏止电压也越大，选项c错误；石墨对x射线散射时，部分x射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，选项d正确。8(多选)(2016大庆期末)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是()a通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性b通过测试多种物质对x射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分c通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象d利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性解析：选cd选项a解释光电效应现象，不能说明粒子的波动性；选项b是康普顿效应，说明x射线具有粒子性；选项c干涉现象说明电子具有波动性；选项d衍射现象说明电子具有波动性。9(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为25 ev的光照射到光电管上时，电流表g的示数为02 ma。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于07 v时，电流表示数为0。则()a光电管阴极的逸出功为18 evb开关k断开后，没有电流流过电流表gc光电子的最大初动能为07 evd改用能量为15 ev的光子照射，电流表g也有电流，但电流较小解析：选ac该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于07 v时，电流表示数为0，则知光电子的最大初动能为07 ev，根据光电效应方程 ek0hw0，得逸出功w018 ev，故a、c正确；当开关k断开后，用光子能量为25 ev的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故b错误；改用能量为15 ev的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，d错误。10下表给出了一些金属材料的逸出功。现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h661034 js，光速c300108 m/s)()材料铯钙镁铍钛逸出功(1019 j)3043596266a2种 b.3种c4种 d5种解析：选a光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，入射光的能量大于金属的逸出功，光子的能量为hh，代入计算得661034 j4951019 j，可以看出光子能量大于逸出功的金属有两种，所以a项正确。11(2016海南文昌中学模拟)如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 ev的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示。则光电子的最大初动能为_ j，金属的逸出功为_ j。解析：由图线可知，光电子的截止电压为2 v，由动能定理可知光电子的最大初动能为ekmue2161019 j321019 j；金属的逸出功为whekm3 ev481019 j。答案：32101948101912小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h6631034 js。(1)图甲中电极a为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_ hz，逸出功w0_ j；(3)如果实验中入射光的频率7001014 hz，则产生的光电子的最大初动能ek_ j。解析：(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电子从k极发射出来，故k为光电管的阴极，a为光电管的阳极。(2)遏止电压对光电子做负功，根据爱因斯坦光电效应方程有eucekhw0。结合题图乙可知，当uc0时，5151014 hz，故铷的截止频率c5151014 hz，逸出功w0hc3411019 j。(3)若入射光的频率7001014 hz，则产生的光电子的最大初动能ekhw01231019 j。答案：(1)阳极(2)51510143411019(3)1231019第二讲原子结构与原子核考点一原子结构与原子光谱1.考查粒子散射实验装置及结论如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是()a该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据b该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性c粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转d绝大多数的粒子发生大角度偏转解析：选a卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项a正确，b错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，选项c错误；绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，d错误。2考查粒子散射实验轨迹分析(2016北京市通州模拟)关于粒子散射实验，粒子的运动轨迹如图所示，在其中一条粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点。原子核对粒子的作用力在哪个点最大()aa点bb点cc点 d三个点一样大解析：选b粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成反比，故在b点位置作用力最大，b正确。3考查对玻尔氢原子模型的理解(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，系统的电势能减小解析：选c氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故a错误；由hemen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。4考查氢原子能级分布图(2016龙岩模拟)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成。反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示。下列说法中正确的是()a反氢原子光谱与氢原子光谱不相同b基态反氢原子的电离能是13.6 evc基态反氢原子能吸收11 ev的光子发生跃迁d在反氢原子谱线中，从n2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长解析：选b反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故a错误；处于基态的氢原子的电离能是13.6 ev，具有大于等于13.6 ev能量的光子可以使氢原子电离，故b正确；基态的反氢原子吸收11 ev光子，能量为13.6 ev11 ev2.6 ev，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故c错误；在反氢原子谱线中，从n2能级跃迁到基态辐射光子能量很大，频率很大，波长很小，故d错误。5考查玻尔氢原子模型的应用许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。已知氢原子的基态能量为e1，激发态能量为en，其中n2,3,4，。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写作r，n3,4,5，。式中r叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量r可以表示为()a b.c d.解析：选c氢原子若从n2的能级跃迁到n2的能级，由玻尔理论可得：h，按照巴尔末公式，原子由n2的能级跃到n2的能级，放出的谱线的波长满足：r，以上两式相比较可得：e1hcr，故里德伯常量r可表示为r，c选项正确。考点二原子核的衰变半衰期6.考查三种射线的特性如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度e和磁感应强度b的大小，使得在mn上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是()a射到b点的一定是射线b射到b点的一定是射线c射到b点的一定是射线或射线d射到b点的一定是射线解析：选c射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项d错误；调整e和b的大小，既可以使带正电的射线沿直线前进，也可以使带负电的射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qeqbv。已知粒子的速度比粒子的速度小得多，当粒子沿直线前进时，速度较大的粒子向右偏转；当粒子沿直线前进时，速度较小的粒子也向右偏转，故选项c正确，a、b错误。7考查、衰变次数的计算(2013上海高考)在一个u原子核衰变为一个pb原子核的过程中，发生衰变的次数为()a6次b10次c22次 d32次解析：选a一个u原子核衰变为一个pb原子核的过程中，发生衰变的次数为(238206)48次，发生衰变的次数为28(9282)6次，选项a正确。8考查对半衰期概念的理解将半衰期为5天、质量为64 g的铋分成四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4，则()am1m2m3m44 gbm1m2m34 g，m4m2m3m4，m14 gdm14 g，其余无法知道解析：选a放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环境无关，故四种情况下铋剩余的质量相等，剩余的铋的质量为m余16g4 g，所以a正确。9考查半衰期公式的应用14c是碳的一种半衰期为5 730年的放射性同位素，2010年2月科学家发现了曹操墓，若考古工作者探测到其棺木中14c的含量约为原来的，则该古木死亡的时间距今大约为()a22 900年 b11 400年c5 700年 d1 900年解析：选d假设古木死亡时14c的质量为m0，现在的质量为m，从古木死亡到现在所含14c经过了n个半衰期，由题意可知：()n，所以n，即古木死亡的时间距今约为5 730年1 910年，d正确。考点三核反应方程与核能计算10.考查核反应的分类对下列各原子核变化的方程，表述正确的是()a.hhhen是核聚变反应b.hhhen是衰变c.sekr2e是核裂变反应d.unxesr2n是衰变解析：选ahhhen，属于核聚变反应，a正确，b错误；sekr2e是衰变，c错误；unxesr2n是核裂变反应，d错误。11考查核反应方程遵守的规律及核能的理解(多选)(2015广东高考)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：xyheh4.9 mev和hhhex17.6 mev，下列表述正确的有()ax是中子by的质子数是3，中子数是6c两个核反应都没有质量亏损d氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选ad核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，则由hhhex17.6 mev知x为n，由xyheh4.9 mev知y为li，其中y的质子数是3，中子数也是3，选项a正确，选项b错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项c错误；xyheh4.9 mev是原子核的人工转变，hhhen17.6 mev为轻核聚变，选项d正确。12考查核反应方程的书写和质能方程的应用(2016黄冈高三期末)某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生或衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核发生一次衰变生成新核钋(po)，并放出一个能量为e00.09 mev的光子。已知放出的粒子动能为e5.55 mev；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u931.5 mev/c2。(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)解析：(1)衰变方程为：86rn84pohe；(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0pppo即新核钋(po)的动量与粒子的动量大小相等，又ek，可求出新核钋(po)的动能为epoe，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为eeepoe0mc2故衰变过程中总的质量亏损是m0.006 16 u。答案：(1)86rn84pohe(2)0.006 16 u13考查核能的计算设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量。(氘核h的质量为2.013 6 u，氚核h的质量为3.016 6 u，氦核he的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u)。解析：氢弹内装的氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为hhhen。当一个氘核h与一个氚核h发生反应时放出的能量为emc2(2.013 63.016 64.002 61