高考物理一轮复习 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 第1讲光电效应原子结构 考点1 光电效应 1 光电效应 图12 1 1 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 般不超过秒 2 光电效应的规律 1 任何一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 光是不连续的 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 ek h h是普朗克恒量 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所做的功的最小值叫逸出功 2 光电效应方程 h w ek是光电子的最大初动能 w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 ek h w 逸出 1 单选 某种单色光照射某金属时不能产生光电效应 则 c 下述措施可能使金属产生光电效应的是 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 c正确 e等于 h为普朗克常量 c 为真空中的光速和波长 a a h c b h c c h d h 2 单选 2010年上海卷 根据爱因斯坦光子说 光子能量 放出来的光电子中最大的动能是4 7 10 极限频率是 普朗克常量h 6 63 10 3 单选 用波长为2 0 10m的紫外线照射钨的表面 释 19 j 由此可知 钨的 34 j s 光速c 3 0 10 m s 结果取两位有效数字 a 5 5 10hzc 9 8 10hz b 7 9 10hzd 1 2 10hz b 7 8 34 14 14 15 4 单选 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 b a 1 5ev b 3 5ev c 5 0ev d 6 5ev 解析 由光电效应方程知 w h ek 5 0ev 1 5ev 3 5ev b正确 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 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 汤姆生 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 径约为10 10 m 原子的半径约为10 m 3 原子核式结构模型 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 15 14 10 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 原子核 核子 质量 质子 同位素 5 单选 关于 粒子散射实验 下列说法中正确的是 d 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 粒子在向重金属核射去 如图45所示 可知 粒子接近核时 克服电场力做功 其动能减小 势能增加 当 粒子远离原子核时 电场力做功 其动能增加 势能减小 故选项b c是错误的 图45 6 单选 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 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 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 7 单选 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 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子核里 电子在核外绕核高速旋转 故选b 8 单选 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 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 4 氢原子能级图 如图12 1 3所示 图12 1 3 9 单选 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 单选 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 图12 1 4 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 故b对 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 3的三条谱线 且 3 2 1 则 b 11 单选 2010年新课标卷 用频率为 0的光照射大量处于基态的氢原子 在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 1 2 热点氢原子的能级跃迁 例1 双选 2009年全国卷 用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子 观测到了一定数目的光谱线 调高电子的能量再次进行观测 发现光谱线的数目比原来增加了5条 用 n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差 e表示调高后电子的能量 根据氢原子的能级图 12 1 5可以判断 n和e的可能值为 图12 1 5 a n 1 13 22ev e 13 32evb n 2 13 22ev e 13 32evc n 1 12 75ev e 13 06evd n 2 12 75ev e 13 06ev ad 解析 当量子数为n时 产生的光子频率的个数为 n n 1 2 可以列出下面的表格 由表格中可以发现光谱线的数目比原来增加了5条所对应的量子数为n 2和n 4 n 6和n 5 经检验 其他的量子数不存在光谱线的数目比原来增加了5条这一情况 显然 对于量子数为n 6和n 5 n 1 调高后电子的能量e大于e6 e1 13 22ev 而小于e7 e1 13 32ev 故a正确 同理 对于量子数为n 4和n 2 n 2 调高后电子的能量e大于e4 e1 12 75ev 而小于e5 e1 13 06ev 故d正确 1 双选 2010年深圳二模 氢原子吸收能量后从低能级向 ad 较高能级跃迁 在这个过程中 a 核外电子的动能减小b 原子的电势能减小c 原子的总能量减小d 电子绕核旋转的半径增大 易错点 氢原子的能级 图12 1 6 力常量k 9 0 10n m2 c2 电子电量e 1 6 10 朗克常量h 6 63 10 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 2 计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长 其中静电 19 c 普 34 j s