高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十二 第1講 光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)課件.ppt

專題十二 近代物理初步 第1講光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu) 考點(diǎn)1 光電效應(yīng) 1 光電效應(yīng) 圖12 1 1 在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng) 發(fā)射出來的電子叫 圖12 1 1裝置中 用弧光燈照射鋅板 有電子從鋅板表面飛出 使原來不帶電的驗(yàn)電器帶正電 光電子 般不超過秒 2 光電效應(yīng)的規(guī)律 1 任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率 入射光的頻率必須 大于這個(gè)極限頻率 才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 只隨著入射 光頻率的增大而增大 3 入射光照到金屬上時(shí) 光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的 一 4 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí) 光電流的強(qiáng)度與入射 光的強(qiáng)度成正比 3 光電效應(yīng)的理解 1 光電效應(yīng)是單個(gè)光子和單個(gè)電子之間的相互作用產(chǎn)生 的 金屬中的某個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量 只有當(dāng)吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時(shí) 才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 而光子的能量與光的頻率有關(guān) 2 在光電效應(yīng)中 光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增 大而增大 與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 4 愛因斯坦的光子說 光是不連續(xù)的 是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光子 光子的能量e跟光的頻率成正比 ek h h是普朗克恒量 5 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1 最大初動(dòng)能和逸出功 金屬表面的電子吸收光子后 克服金屬原子核的引力做功 直接從金屬表面逸出的電子所具有的最大動(dòng)能稱為最大初動(dòng)能 克服金屬原子核的引力所做的功的最小值叫逸出功 2 光電效應(yīng)方程 h w ek是光電子的最大初動(dòng)能 w是 功 即從金屬表面直接飛出的光電子克服原子核引力所做的功 ek h w 逸出 1 單選 某種單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng) 則 c 下述措施可能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是 a 延長光照時(shí)間b 增大光的強(qiáng)度c 換用波長較短的光照射d 換用頻率較低的光照射 解析 產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的頻率和金屬板的材料有關(guān) 對于同種金屬 要發(fā)生光電效應(yīng) 就只有增大入射光的頻率 也就是入射光的波長變短 c正確 e等于 h為普朗克常量 c 為真空中的光速和波長 a a h c b h c c h d h 2 單選 2010年上海卷 根據(jù)愛因斯坦光子說 光子能量 放出來的光電子中最大的動(dòng)能是4 7 10 極限頻率是 普朗克常量h 6 63 10 3 單選 用波長為2 0 10m的紫外線照射鎢的表面 釋 19 j 由此可知 鎢的 34 j s 光速c 3 0 10 m s 結(jié)果取兩位有效數(shù)字 a 5 5 10hzc 9 8 10hz b 7 9 10hzd 1 2 10hz b 7 8 34 14 14 15 4 單選 2011年廣州一模 用能量為5 0ev的光子照射某金屬的表面 金屬發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能為1 5ev 則該金 屬的逸出功為 b a 1 5ev b 3 5ev c 5 0ev d 6 5ev 解析 由光電效應(yīng)方程知 w h ek 5 0ev 1 5ev 3 5ev b正確 考點(diǎn)2 盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型 1 湯姆生的 棗糕 模型 1 1897年 發(fā)現(xiàn)電子 提出原子的 棗糕 模型 揭開了人類研究原子結(jié)構(gòu)的序幕 2 棗糕 模型 原子是一個(gè)球體 正電荷 分布在整個(gè)球內(nèi) 電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里 湯姆生 均勻 2 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 1 粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置 如圖12 1 2所示 圖12 1 2 2 粒子散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律及盧瑟福對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析 絕大多數(shù) 徑約為10 10 m 原子的半徑約為10 m 3 原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核 叫 原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里 帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn) 4 原子核大小 從 粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的半 15 14 10 3 質(zhì)子和中子統(tǒng)稱 原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù) 原子核的 數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和 具有相同 數(shù)的原子屬于同一種元素 具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱 原子核 核子 質(zhì)量 質(zhì)子 同位素 5 單選 關(guān)于 粒子散射實(shí)驗(yàn) 下列說法中正確的是 d a 絕大多數(shù) 粒子經(jīng)過重金屬箔后 發(fā)生了角度很大的偏轉(zhuǎn)b 粒子在接近原子核的過程中 動(dòng)能減少 電勢能減少c 粒子在離開原子核的過程中 動(dòng)能增大 電勢能增大d 對 粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 可以估算出原子核的大小 解析 由于原子核很小 粒子十分接近它的機(jī)會(huì)很少 所以絕大多數(shù) 粒子基本上仍按直線方向前進(jìn) 只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn) 故選項(xiàng)a錯(cuò)誤 用極端法 設(shè) 粒子在向重金屬核射去 如圖45所示 可知 粒子接近核時(shí) 克服電場力做功 其動(dòng)能減小 勢能增加 當(dāng) 粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí) 電場力做功 其動(dòng)能增加 勢能減小 故選項(xiàng)b c是錯(cuò)誤的 圖45 6 單選 2010年上海卷 盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模 型 這一模型建立的基礎(chǔ)是 a a 粒子散射實(shí)驗(yàn)b 對陰極射線的研究c 天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)d 質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) a 伽利略最早提出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因b 法拉第最早發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場c 普朗克為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象 在量子理論的基礎(chǔ)上提出了光子說d 湯姆生提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 后來盧瑟福用 粒子散射實(shí)驗(yàn)給予了證實(shí) 7 單選 2011年廣東三校聯(lián)考 在物理學(xué)發(fā)展的過程中 許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了人類歷史的進(jìn)步 下列說法正確的是 a a 原子的中心有個(gè)核 叫做原子核 b 原子的正負(fù)電荷都均勻分布在整個(gè)原子中 c 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里d 帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn) 解析 核式模型指出 原子的幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷都集中在原子核里 電子在核外繞核高速旋轉(zhuǎn) 故選b 8 單選 下列說法中不是盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容的有 b 考點(diǎn)3 玻爾原子模型 1 玻爾原子模型為解決原子核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和原子發(fā)光的連續(xù)性 玻爾提出了三條假設(shè) 1 定態(tài)假設(shè) 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 在這些狀態(tài)中 電子雖做變速運(yùn)動(dòng) 但并不向外輻射電磁波 這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài) 2 躍遷假設(shè) 電子繞核運(yùn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射電磁波 但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí) 卻要輻射 或吸收 光子 其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值決定h e2 e1 4 氫原子能級圖 如圖12 1 3所示 圖12 1 3 9 單選 氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核 較遠(yuǎn)的軌道過程中 d a 原子要吸收光子 電子的動(dòng)能增大 原子的電勢能增大b 原子要放出光子 電子的動(dòng)能減小 原子的電勢能減小c 原子要吸收光子 電子的動(dòng)能增大 原子的電勢能減小d 原子要吸收光子 電子的動(dòng)能減小 原子的電勢能增大 10 單選 2011年深圳一模 已知金屬鉀的逸出功為2 22ev 氫原子的能級如圖12 1 4所示 一群處在n 3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí) 能夠從金屬鉀的表面打出光電子的光波共 有 b a 一種 b 兩種 c 三種 d 四種 圖12 1 4 解析 氫原子從激發(fā)態(tài)n 3向低能級躍遷可能發(fā)出3種光子 其中3 1和2 1所發(fā)出的光子能量高于2 22ev 故b對 解析 大量氫原子躍遷時(shí)只有三個(gè)頻率的光譜 這說明是從n 3能級向低能級躍遷 根據(jù)能量守恒有 h 3 h 2 h 1 解得 3 2 1 選項(xiàng)b正確 3的三條譜線 且 3 2 1 則 b 11 單選 2010年新課標(biāo)卷 用頻率為 0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子 在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為 1 2 熱點(diǎn)氫原子的能級躍遷 例1 雙選 2009年全國卷 用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子 觀測到了一定數(shù)目的光譜線 調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測 發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條 用 n表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差 e表示調(diào)高后電子的能量 根據(jù)氫原子的能級圖 12 1 5可以判斷 n和e的可能值為 圖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 當(dāng)量子數(shù)為n時(shí) 產(chǎn)生的光子頻率的個(gè)數(shù)為 n n 1 2 可以列出下面的表格 由表格中可以發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條所對應(yīng)的量子數(shù)為n 2和n 4 n 6和n 5 經(jīng)檢驗(yàn) 其他的量子數(shù)不存在光譜線的數(shù)目比原來增加了5條這一情況 顯然 對于量子數(shù)為n 6和n 5 n 1 調(diào)高后電子的能量e大于e6 e1 13 22ev 而小于e7 e1 13 32ev 故a正確 同理 對于量子數(shù)為n 4和n 2 n 2 調(diào)高后電子的能量e大于e4 e1 12 75ev 而小于e5 e1 13 06ev 故d正確 1 雙選 2010年深圳二模 氫原子吸收能量后從低能級向 ad 較高能級躍遷 在這個(gè)過程中 a 核外電子的動(dòng)能減小b 原子的電勢能減小c 原子的總能量減小d 電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 易錯(cuò)點(diǎn) 氫原子的能級 圖12 1 6 力常量k 9 0 10n m2 c2 電子電量e 1 6 10 朗克常量h 6 63 10 1 有一群氫原子處于量子數(shù)n 3的激發(fā)態(tài) 畫一能級躍遷圖 在圖12 1 6上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線 2 計(jì)算這幾條光譜線中波長最短的一條的波長 其中靜電 19 c 普 34 j s