高考物理一轮总复习 专题十二 第1讲 光电效应 原子结构课件.ppt

专题十二近代物理初步 续表 第1讲光电效应原子结构 考点1 光电效应 1 光电效应 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应 发射出来的电子叫 图12 1 1装置中 用弧光灯照射锌板 有电子从锌板表面飞出 使 原来不带电的验电器带正电 光电子 图12 1 1 般不超过10 9秒 2 光电效应的规律 1 任何一种金属都有一个极限频率 0 入射光的频率 必须 大于这个极限频率 0 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 只随着入射 光频率的增大而增大 3 入射光照到金属上时 光电子的发射几乎是瞬时的 一 4 当入射光的频率大于极限频率时 光电流的强度与入射 光的强度成正比 3 光电效应的理解 1 光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的 金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量 只有当吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时 才能产生光电效应 而光子的能量与光的频率有关 2 在光电效应中 光电子的最大初动能随入射光频率的增 大而增大 与入射光的强度无关 4 爱因斯坦的光子说 光的能量不是连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光子 光子的能量e跟光的频率 成正比 e h h是普朗克常量 2 光电效应方程 h 极限 w0 ek是光电子的最大初动能 w0是 功 即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功 5 爱因斯坦光电效应方程 1 最大初动能和逸出功 金属表面的电子吸收光子后 克服金属原子核的引力做功 直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动能 克服金属原子核的引力逃逸出成为光电子所做的功的最小 值叫逸出功 ek h w0 逸出 跟踪训练 1 某种单色光照射某金属时不能产生光电效应 则下述措 施可能使金属产生光电效应的是 c a 延长光照时间b 增大光的强度c 换用波长较短的光照射d 换用频率较低的光照射解析 产生光电效应与入射光的频率和金属板的材料有关 对于同种金属 要发生光电效应 就只有增大入射光的频率 也就是入射光的波长变短 选项c正确 2 双选 三种不同的入射光a b c分别射在三种不同的金属a b c表面 均恰能使金属中逸出光电子 若三种入射 光的波长 a b c 则 cd a 用入射光a照射金属b和c 金属b和c均可发生光电效应现象b 用入射光a和b照射金属c 金属c可发生光电效应现象c 用入射光c照射金属a与b 金属a b均可发生光电效应现象d 用入射光b和c照射金属a 均可使金属a发生光电效应现象 3 用波长为2 0 10 7m的紫外线照射钨的表面 释放出来的光电子中最大的动能是4 7 10 19j 由此可知 钨的极限频率是 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s 结果保留两位有效数字 b a 5 5 1014hzc 9 8 1014hz b 7 9 1014hzd 1 2 1015hz 4 2011年广州一模 用能量为5 0ev的光子照射某金属的表面 金属发射光电子的最大初动能为1 5ev 则该金属的逸 出功为 a 1 5evc 5 0ev b 3 5evd 6 5ev 解析 由光电效应方程知 w0 h ek 5 0ev 1 5ev 3 5ev 选项b正确 b 考点2 卢瑟福核式结构模型 1 汤姆生的 枣糕 模型 1 1897年 发现电子 提出原子的 枣糕 模型 揭开了人类研究原子结构的序幕 汤姆生 2 枣糕 模型 原子是一个球体 正电荷 分布在整个球内 电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里 均匀 2 卢瑟福的核式结构模型 1 粒子散射实验装置 如图12 1 2所示 图12 1 2 2 粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析 绝大多数 3 原子核式结构模型 原子核 在原子的中心有一个很小的核 叫 原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外空间里绕着核旋转 4 原子核大小 从 粒子散射实验的数据估算出原子核的半径约为10 15 10 14m 原子的半径约为10 10m 3 质子和中子统称 原子核的电荷数等于其质子数 原子核的 数等于其质子数与中子数的和 具有相同 数的原子属于同一种元素 具有相同的质子数和不同的 中子数的原子互称 质量 质子 同位素 核子 跟踪训练 5 关于 粒子散射实验 下列说法中正确的是 a 绝大多数 粒子经过重金属箔后 发生了角度很大的偏转b 粒子在接近原子核的过程中 动能减少 电势能减少c 粒子在离开原子核的过程中 动能增大 电势能增大d 对 粒子散射实验的数据进行分析 可以估算出原子核的大小 解析 由于原子核很小 粒子十分接近它的机会很少 所以绝大多数 粒子基本上仍按直线方向前进 只有极少数发生大角度的偏转 故选项a错误 用极端法 设 粒子向重金属核射去 如图57所示 可知 粒子接近核时 克服电场力做功 其动能减小 电势能增加 当 粒子远离原子核时 电场力做功 其动能增加 电势能减小 故选项b c错误 图57 答案 d 6 2010年上海卷 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 这 一模型建立的基础是 a 粒子散射实验 b 对阴极射线的研究 c 天然放射性现象的发现d 质子的发现7 2011年广东三校联考 在物理学发展的过程中 许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步 下列说法正确的是 a 伽利略最早提出力不是维持物体运动的原因b 法拉第最早发现电流周围存在磁场c 普朗克为了解释光电效应现象 在量子理论的基础上提出了光子说d 汤姆生提出了原子的核式结构学说 后来卢瑟福用 粒子散射实验给予了证实 a a 8 下列说法中不是卢瑟福原子核式结构理论的主要内容的 有 b a 原子的中心有个核 叫做原子核b 原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中c 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里d 带负电的电子在核外绕核旋转解析 核式模型指出 原子的几乎全部质量和全部正电荷都集中在原予核里 电子在核外绕核高速旋转 故选b 考点3 玻尔原子模型 1 玻尔原子模型为解决原子核结构的稳定性和原子发光的不连续性 玻尔提出了三条假设 1 定态假设 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 在这些状态中 电子虽做变速运动 但并不向外辐射电磁波 这样的相对稳定的状态称为定态 2 跃迁假设 电子绕核运动处于定态时不辐射电磁波 但电子在两个不同定态间发生跃迁时 却要辐射 或吸收 光子 其频率由两个定态的能量差值决定h e2 e1 3 轨道量子化假设 原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应 轨道半径也是不连续的 2 氢原子能级 1 氢原子的能级 原子各个定态的能量值叫做原子的能 级 3 光子的吸收与发射原子从一种定态 能量为e初 跃迁到另一种定态 能量为e终 它辐射或吸收一定频率的光子 光子的能量由这两种定态 的能级差决定 即h e初 e终 若e初 e终 则辐射光子 若e初 e终 则吸收光子 5 一群氢原子处于量子数为n的激发态时 可能辐射的光 图12 1 3 4 氢原子能级图 如图12 1 3所示 跟踪训练 9 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的 轨道过程中 d a 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能增大b 原子要放出光子 电子的动能减小 原子的电势能减小c 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能减小d 原子要吸收光子 电子的动能减小 原子的电势能增大 10 2011年深圳一模 已知金属钾的逸出功为2 22ev 氢原子的能级如图12 1 4所示 一群处在n 3能级的氢原子向低能级跃迁时 能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有 b a 一种b 两种c 三种 d 四种 解析 氢原子从激发态n 3向低能级跃迁可能发出3种光子 其中3 1和2 1所发出的光子能量高于2 22ev 选项b正确 图12 1 4 解析 大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱 这说明是从n 3能级向低能级跃迁 根据能量守恒有h 3 h 2 h 1 解得 3 2 1 选项b正确 b 热点1 光电效应及其方程 例1 双选 2011年广东卷 光电效应实验中 下列表述 正确的是 a 光照时间越长光电流越大b 入射光足够强就可以有光电流c 遏止电压与入射光的频率有关d 入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析 光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关 a错 由h w0 ek和uq ek知 选项c d正确 cd 触类旁通 1 一束绿光照射某金属发生了光电效应 对此 以下说法 中正确的是 c a 若增加绿光的照射强度 则单位时间内逸出的光电子数目不变b 若增加绿光的照射强度 则逸出的光电子最大初动能增加c 若改用紫光照射 则逸出光电子的最大初动能增加d 若改用紫光照射 则单位时间内逸出的光电子数目一定增加 热点2 氢原子的能级跃迁 电离 需要的能量至少为 e 0 e2 h 根据波长 频率与波速的关系c 由两式即可得到正确答案 答案 c 触类旁通 2 2011年广州模拟 氢原子的部分能级如图12 1 5所示 氢原子吸收以下能量可以从基态跃迁到n 2能级的是 a 10 2evb 3 4evc 1 89ev d 1 51ev 解析 氢原子基态能量为 13 6ev n 2能级的能量为 3 4ev 两者的差值10 2ev即为需要吸收的能量 图12 1 5 a 易错点 氢原子的能级 1 有一群氢原子处于量子数n 3的激发态 画一能级跃迁图 在图12 1 6上用箭 头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线 图12 1 6 2 计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 电子电量e 1 6 10 19c 普朗克常量h 6 63 10 34j s 真空中光速c 3 0 108m s