2023届高考二轮总复习课件 物理（适用于老高考旧教材） 专题5 光电效应、原子结构和原子核39

光电效应、原子结构和原子核专题五2023内容索引0102核心考点聚焦微专题•热考命题突破【知识网络建构】

核心考点聚焦考点一光电效应与光的粒子性核心归纳命题角度1

光电效应规律的理解及应用(1)研究光电效应的两条思路①两条线索:②两条对应关系:入射光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大;

本质是电子,不是光子光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。(2)光电效应中三个重要关系①爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。②光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc。③逸出功W0与截止频率νc的关系:W0=hνc。命题角度2

光电效应的图像问题(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像(2)遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像

(3)光电流与电压的关系图像

典例剖析例1(命题角度1)(2022山东潍坊一模)如图所示,分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P,当光电流恰好减小到零时,a、b对应的电压表示数分别为Ua、Ub,已知Ua<Ub,下列说法正确的是(

)A.a光束比b光束弱B.a光子动量小于b光子动量C.经过同一单缝,b光产生的衍射现象更明显D.经过同一双缝干涉装置得到的图样,a光条纹间距小B对点训练1.(命题角度1)(2022广东江门一模)入射光照射到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则(

)A.从光照至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C解析

光的强弱影响的是单位时间内发出的光电子的数目,不影响发射出光电子的时间间隔,故A错误;根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,入射光的频率不变,则最大初动能不变,故B错误;单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,故C正确;入射光频率不变,则仍然能发生光电效应,故D错误。2.(命题角度2)图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置,使用a、b、c三束单色光在同一光电管中实验,得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是(

)A.a光频率最大,c光频率最小B.a光与c光为同种色光,但a光强度大C.a光波长小于b光波长D.a光与c光照射同一金属,逸出光电子的初动能都相等B解析

根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和eUc=Ek可知,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大,分析图像可知,a、c光的遏止电压比b光小,则a、c光的频率小于b光,故A错误;分析图像可知,a光和c光的遏止电压相等,则频率相等,a光与c光为同种色光,a光的饱和电流大,则a光的光强大于c光,故B正确;a光的遏止电压小于b光的遏止电压,则a光的频率小于b光的频率,根据频率和波长的关系λ=可知,b光的波长小于a光的波长,故C错误;a光的遏止电压等于c光的遏止电压,由Ek=eUc可知,a光产生的光电子的最大初动能等于c光产生的光电子的最大初动能,但并不是逸出光电子的初动能都相等,故D错误。考点二原子结构和能级跃迁核心归纳命题角度1

原子的核式结构模型

原子核在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。温馨提示原子核式结构模型是由卢瑟福α粒子散射实验得出的。命题角度2

氢原子能级结构及跃迁(1)两类能级跃迁a.光照(吸收光子):光子的能量必须恰好等于能级差hν=Em-En。b.碰撞、加热等:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E外≥Em-En。c.大于电离能的光子被吸收,将原子电离。(2)电离①电离态:n=∞,E=0。②电离能:指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。深化拓展一个和一群氢原子跃迁的区别(1)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n-1。(2)一群处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。典例剖析例2(命题角度2)(2022山东济南二模)处于基态的一群氢原子被一束单色光照射后,最多能发出6种频率的光,氢原子的能级图如图所示,如果用这束光照射某一金属,测得从该金属中射出电子的最大初动能为10.54eV,则该金属的逸出功是(

)A.12.75eV B.12.1eVC.2.21eV D.1.56eVC解析

因受到激发后的氢原子最多能辐射出6种不同频率的光子,故氢原子是从n=4能级跃迁,所以此束光的光子能量ε=-0.85

eV-(-13.6

eV)=12.75

eV,用此种光子照射该金属,可得逸出功W0=ε-Ek=2.21

eV,故C正确。对点训练3.(命题角度1)1909年,物理学家卢瑟福和他的助手用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验,下列说法正确的是(

)A.α粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C.α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量D.通过α粒子散射实验还可以估算原子核半径的数量级是10-10mα粒子散射实验装置示意图C解析

当α粒子穿过原子时,电子对α粒子影响很小,影响α粒子运动的主要是原子核,离核远则α粒子受到的库仑斥力很小,运动方向改变小,只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,所以只有极少数发生大角度的偏转,而绝大多数基本按直线方向前进。α粒子发生偏转是由于它受到原子核的斥力,并不是跟电子发生了碰撞,A错误;造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大,B错误;从绝大多数α粒子几乎不发生偏转可以推测使α粒子受到排斥力的核体积极小,实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和几乎全部质量,C正确;α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-15

m,D错误。4.(命题角度2)(2022广东卷)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=,其中E1=-13.6eV。下图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是(

)A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子A解析

要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子,则需要吸收光子的能量为E=0-eV=0.034

eV,则被吸收的光子是红外线波段的光子,选项A正确。考点三核反应和核能的计算核心归纳命题角度1

原子核的衰变及半衰期(1)对半衰期的理解①半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。(2)衰变次数的计算方法

命题角度2

核反应方程与核能的计算核能的计算方法(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”。爱因斯坦质能方程表明质量和能量有着紧密联系,但不是相互转化(2)根据ΔE=Δm×931.5MeV计算时,Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子比结合能×核子数。比结合能越大,原子核结合得越牢固典例剖析

A对点训练5.(命题角度2)(2022四川绵阳三模)2021年4月,中国科学院研究团队首次合成新核素铀

,并在重核区首次发现强的质子—中子相互作用导致α粒子形成的概率显著增强的现象,这有助于促进对原子核α衰变过程中α粒子预形成物理机制的理解。以下说法正确的是(

)C6.(命题角度1、2)(2022宁夏二模)元素周期表上已经列有超过110种不同的化学元素,各种元素所具有的各不相同的物理、化学性质,造就了我们这则下列说法正确的是(

)C微专题•热考命题突破命题篇新情境、新考向近代物理在科技中的应用情境解读涉及近代物理的STSE情境主要有关于光电效应、玻尔能级跃迁理论、原子核衰变、核反应等考点,如非接触式体温测量仪、霓虹灯发光原理、我国自主研发的氢原子钟、月球探测器“嫦娥五号”中的“核电池”、

“人造太阳”等。考向分析本部分主要考查光电效应方程及图像、氢原子能级跃迁规律、原子核的衰变、核反应和核能的计算等考点。案例探究例题(2022湖南益阳平高学校模拟)月球探测器嫦娥五号中有一块“核电池”,“核电池”在月球上寒冷的夜晚提供电能的同时还能提供一定能量用于舱D角度拓展(2022辽宁模拟)霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色,如图所示为氢原子的能级示意图,已知可见光的光子能量范围为1.6