高考物理二轮复习专题：第二十四讲光电效应原子和原子核课件

高三物理二轮复习第二十四讲光电效应原子和原子核1.掌握光电效应现象及规律2.掌握原子跃迁、原子核衰变规律及求解核能问题学习目标原子与原子核基本内容波粒二象性原子结构光电效应光电效应方程氢原子光谱能级结构能级公式原子核的放射性原子核衰变半衰期核反应方程结合能与质量亏损光电效应实验装置IOU考点一：光电效应——实验现象Pabcd阳极阴极光Is饱和光电流F—vFUc遏止电压强光（黄）弱光（黄）光电效应伏安特性曲线Uc′（蓝）阴极阳极光①截止频率c----极限频率c

>c

时，电子才能逸出金属表面④光电流与光强的关系（频率一定时）入射光强度(nhν)越强，饱和光电流越大考点一：光电效应——实验规律③光电效应是瞬时的IIsOU强光（黄）弱光（黄）遏止电压饱和电流②光电子的最大初动能与入射光频率的关系光电子最大初动能随入射光的频率的增大而增大，与光强无关（蓝）Uc′Uc考点一：光电效应——方程光电效应方程:截止频率：

Ek

0hν0=

W0+0hν=W0+Ek遏止压Uc:-eUc=0-EkUc

0

Ek=hν-W0-7-例1.(2018全国Ⅱ卷)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，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(

)A.1×1014Hz B.8×1014HzC.2×1015Hz D.8×1015Hz题型一：光电效应规律及方程的应用B

临界：W0=hν0

=8×1014Hz

变式.

(多选)(2017全国Ⅲ卷)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νa>νb，则一定有Ua<UbB.若νa>νb，则一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub，则一定有Eka<EkbD.若νa>νb，则一定有hνa-Eka>hνb-EkbBC题型一：光电效应规律及方程的应用由W0=hν-Ek和-eU=0-Ek逸出功W只与金属有关与入射光频率和强度无关W=hν-Ek×√√×

Ek＋eU

BD题型一：光电效应规律及方程的应用

λ2<λ0

ν2>ν0

ν0

≥截止频率ν2

＞截止频率一定能发生光电效应饱和光电流大小与入射光强度有关，电动势增大正向电压增大，达到饱和光电流后将不再增大。对调后，正向电压变成反向电压，若大于遏止电压，则光电子不能到达A板。×√×√思考：若加在光电管两端的正向电压为U,则到达阳极A的光电子最大动能为多少？-10-变式.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的频率相同且a光更弱些，b光频率最大B.单色光a和c的频率相同且a光更强些，b光频率最大C.单色光a和c的频率相同且a光更弱些，b光频率最小D.单色光a和c的频率不同且a光更强些，b光频率最小B题型一：光电效应规律及方程的应用当反向电压后临界：K→A：-Uce=0-Ekmhν=Ekm+W0→hν=Uce+W0νa=νc<νb→当正向电压时同种频率，饱和光电流和光强成正相关，a光更强-11-例3.(多选)如图是分别对两种金属甲和乙用不同频率的光照射发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数图象，下列判断正确的是（）A.甲与乙不一定平行B.乙金属的极限频率大C.图象纵轴截距由入射光强度决定D.甲与乙的斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关系题型一：光电效应规律及方程的应用Ek=hν-W00=hν0-W0→Ek=hν-hν0（一）斜率k=h（普朗克常量）（二）横轴截距即Ek=0时，入射光频率即极限频率ν0ν0乙>ν0甲（三）纵轴截距即ν=0时，Ek=-W0=-hν0

与金属本身有关与入射光无关BD×√√×-W0ν0-12-变式.金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示。则由图象可知(

)A.入射光频率越大，该金属的逸出功越大B.入射光的频率越大，则遏止电压越大C.由图可求出普朗克常量D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B题型一：光电效应规律及方程的应用

×Ek=hν-W0eUc=Ekm

√

××-13-(3)两条对应关系:入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大→遏止电压大考点一：归纳总结(2)两条线索:照射光强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε=hv光电子逸出后的最大初动能Ek——决定遏止电压光电子每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的大小(1)一条规律:hν=W+EkEk=UceW=hν0

(4)两种重要基本图像:(2018全国Ⅱ卷)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1.④光电流与光强的关系（频率一定时）单色光a和c的频率相同且a光更弱些，b光频率最小一个氢原子从n=3的激发态向低能级跃迁时，最多能产生3种频率的光子题型三：核反应方程的规律单色光a和c的频率相同且a光更弱些，b光频率最大题型三：核反应方程的规律一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线表中给出了6次实验的结果。吸收实物粒子的动能时，可以吸收一部分动能，启动能大于等于两能级间的能量差即可11＞10.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。相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确。题型二：氢原子能级跃迁相关计算①截止频率c----极限频率c①截止频率c----极限频率c掌握光效效应中相关思想和规律光电效应原子和原子核(2018全国Ⅱ卷)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.区分和注意易混淆点和易错点入射光强度(nhν)越强，饱和光电流越大25eV的钾发生光电效应入射光强度(nhν)越强，饱和光电流越大(多选)如图是分别对两种金属甲和乙用不同频率的光照射发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数图象，下列判断正确的是（）反应前质量m1=4×1.入射光强度(nhν)越强，饱和光电流越大原子结构考点二：氢原子能级跃迁

汤姆孙模型卢瑟福模型α

粒子散射实验玻尔模型氢原子光谱原子的稳定性氢原子能级图12345-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54E/eV轨道越高，能级越高，势能越大，动能越小

能级跃迁

大量氢原子处于激发态例1.(2019全国Ⅰ卷)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题型二：氢原子能级跃迁相关计算A

|E2-E1|=10.2eV|E3-E1|>|E2-E1|>|E3-E1|跃迁到高能级后自发往低能级跃迁10.2eV12.09eV1.89eV例2.2017年7月，我国“北斗三号”全球组网卫星进行首次发射，采用星载氢原子钟。如图为氢原子的能级图，以下判断正确的是（）A.一个氢原子从n=3的激发态向低能级跃迁时，最多能产生3种频率的光子B.氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量减小C.当氢原子与一动能为11eV的实物粒子碰撞，可以使处于基态的氢原子发生跃迁D.从氢原子的能级图可知原子发射光子的频率也是连续的题型二：氢原子能级跃迁相关计算

吸收实物粒子的动能时，可以吸收一部分动能，启动能大于等于两能级间的能量差即可11＞10.2玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以发射光子的频率不连续×××√C例3.氢原子能级图如图所示，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm，下列判断正确的是（）A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nmB.当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应C.一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用能量为1.0eV的光子照射处于n=4能级上的氢原子，可以使氢原子电离D题型二：氢原子能级跃迁相关计算××√×

考点二：归纳总结

（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一1)种不同频率的光。（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。考点三：核反应和核能的计算

原子核天然放射现象三种射线α衰变XZAYZ-2A-4+He24β衰变YZ+1A+He-10XZAγ辐射半衰期

tTm0人工核转变N714+He24O817+H11Be49+He24O612+n01质子的发现中子的发现核能质能方程重核裂变轻核裂变

U92235+n01Ba56144+Kr3689+n013H12+H13He24+n01Al1327+He24P1530+n01P1530Si1430+e10原子核的组成放射性同位素组成同位素质子中子原子核组成原子核有复杂结构

题型三：核反应方程的规律B

题型三：核反应方程的规律AA：聚变B、C：人工核转变D：重核裂变衰变

题型三：核反应方程的规律Bα衰变质量数-4电荷数-2β衰变质量数不变电荷数+1

××√×核越稳定比结合能越大，衰变产物稳定，比结能大结合能=比结合能×核子数半衰期：与环境、温度、压强无关。与单个原子核状态无关是统计规律。

题型三：核反应方程的规律B××√×m1v1=m2v2

反冲模型：

α粒子v1v2新核β粒子v1v2新核

题型四：质量方程核能的计算C忽略正电子质量（题中未明确）反应前质量m1=4×1.0078u反应后质量m2=4.0026u质量亏损∆m=m1－m2=0.0286u根据质能方程可计算：释放核能∆E=931×0.0286MeV≈26.6266MeV考点三：归纳总结（1）根据ΔE=Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。（2）根据ΔE=Δm×931.5MeV计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。1.衰变：形式：α衰变β衰变实质：核内部核子反应特点：放射性元素符合半衰期统计规律，与外部因素无关2.应用质能方程解题：书写核反应方程计算质量亏损Δm利用ΔE=Δmc2计算释放的核能课堂小结1.掌握光效效应中相关思想和规律2.掌握原子和原子核问题中相关计算方法和技巧3.区分和注意易混淆点和易错点|E2-E1|=10.(4)两种重要基本图像:掌握原子和原子核问题中相关计算方法和技巧(2018全国Ⅱ卷)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.单色光a和c的频率不同且a光更强些，b光频率最小1×1014Hz B.题型二：氢原子能级跃迁相关计算题型一：光电效应规律及方程的应用0286MeV≈26.掌握光电效应现象及规律λ2<λ0ν2>ν0ν0≥截止频率ν2＞截止频率一定能发生光电效应(2018全国Ⅱ卷)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.吸收实物粒子的动能时，可以吸收一部分动能，启动能大于等于两能级间的能量差即可11＞10.题型一：光电效应规律及方程的应用原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供入射光强度(nhν)越强，饱和光电流越大题型三：核反应方程的规律0286MeV≈26.>c时，电子才能逸出金属表面由hν＝W＋Ek，逸出功W＝3.同种频率，饱和光电流和光强成正相关，a光更强λ2<λ0ν2>ν0ν0≥截止频率ν2＞截止频率一定能发生光电效应题型四：质量方程核能的计算特点：放射性元素符合半衰期统计规律，与外部因素无关饱和光电流大小与入射光强度有关，电动势增大正向电压增大，达到饱和光电流后将不再增大。1.(2019·北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。由表中数据得出的论断中不正确的是(

)课后作业B由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W＋Ek，逸出功W＝3.1eV可知，若入