章末小結(jié)與質(zhì)量評(píng)價(jià)

一、知識(shí)體系建構(gòu)——理清物理觀念

二、綜合考法融會(huì)——強(qiáng)化科學(xué)思維[典例]下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的說(shuō)法正確的是

(

)A．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”B．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子C．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性D．玻爾原子模型能很好地解釋所有原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律原子的核式結(jié)構(gòu)[解析]湯姆孫通過(guò)對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子，并提出原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”(也叫“棗糕模型”)，盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)主要是否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”，不能解釋原子的穩(wěn)定性，故A正確，B、C錯(cuò)誤；玻爾原子模型能很好地解釋原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但并不能解釋所有原子的光譜規(guī)律，故D錯(cuò)誤。[答案]

A[融會(huì)貫通]1．電子的發(fā)現(xiàn)(1)說(shuō)明了原子是可分的，是有結(jié)構(gòu)的。(2)典型的兩種原子模型：①棗糕模型，②核式結(jié)構(gòu)模型。2．原子的核式結(jié)構(gòu)物理觀念情境實(shí)驗(yàn)或模型意義電子電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明原子是可分的電子繞原子核旋轉(zhuǎn)玻爾的能級(jí)解釋和躍遷理論能較好地解釋氫原子光譜原子核α粒子散射實(shí)驗(yàn)?zāi)苡迷拥暮耸浇Y(jié)構(gòu)解釋“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”。原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，叫作原子核，原子的全部正電荷以及幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子繞核運(yùn)動(dòng)續(xù)表[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過(guò)程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是

(

)A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)解析：α粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。α粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向軌跡曲線的凹側(cè)，故只有選項(xiàng)C正確。答案：C

[典例]小明用陰極為金屬銣的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34

J·s。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)光電效應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用(1)圖甲中電極A為光電管的什么極？(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc和逸出功W0分別是多少？(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek是多少？[解析]

(1)由光電管的結(jié)構(gòu)知，A為陽(yáng)極。(2)Uc-ν圖像中橫軸的截距表示截止頻率，則νc＝5.20×1014Hz，逸出功W0＝hνc≈3.45×10－19J。(3)由愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0≈1.19×10－19J。[答案]

(1)陽(yáng)極(2)5.20×1014Hz

3.45×10－19J

(3)1.19×10－19

J[融會(huì)貫通]1．概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。(2)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，在回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值叫飽和光電流。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)，飽和光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大，這一規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的。3．光電效應(yīng)的圖像問(wèn)題圖像名稱圖像從圖像得出的結(jié)論最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)絕對(duì)值，W0＝E③普朗克常量：圖線的斜率，h＝k顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)橫坐標(biāo)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓：Uc1＞Uc2②最大初動(dòng)能Ek2＝eUc2，Ek1＝eUc1遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像①截止頻率：圖像與橫軸的交點(diǎn)橫坐標(biāo)νc②遏止電壓：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(此時(shí)光電管兩極之間接反向電壓)續(xù)表[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練](多選)如圖甲所示為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，用一定強(qiáng)度的單色光a、b分別照射陰極K，用電流表測(cè)量流過(guò)光電管的電流I，用電壓表測(cè)量光電管兩極間的電壓U，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，得到圖乙所示的光電流I與電壓U的關(guān)系圖像。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．將a、b兩種光由空氣射入水中，水對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率B．a(chǎn)、b兩種光在水中的傳播速度a光更小C．用a光照射時(shí)光電管的極限頻率高于用b光照射時(shí)光電管的極限頻率D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最左端時(shí)，光電流I為零答案：AB

[典例]

(多選)如圖所示，甲圖為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置；乙圖為用甲裝置在a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線；丙圖為氫原子的能級(jí)圖；丁表格給出了幾種金屬的逸出功和極限頻率。以下說(shuō)法正確的是

(

)氫原子光譜和能級(jí)躍遷A．若b光為綠光，c光可能是紫光B．若a光為綠光，c光可能是紫光C．若b光光子能量為2.81eV，用它照射由金屬銣構(gòu)成的陰極，所產(chǎn)生的大量具有最大初動(dòng)能的光電子去撞擊大量處于n＝3能級(jí)的氫原子，可以輻射出6種不同頻率的光D．若b光光子能量為2.81eV，用它直接照射大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，可以輻射出6種不同頻率的光[解析]由圖可知b光和c光的遏止電壓相等，且大于a光的遏止電壓，根據(jù)eUc＝Ek可知，b光和c光照射產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能相等，大于a光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，逸出功相等，b光和c光的頻率相等，大于a光的頻率，若a光為綠光，b光和c光可能是紫光，故A錯(cuò)誤，B正確；用b光照射金屬銣時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝hν－W0＝(2.81－2.13)eV＝0.68eV，去撞擊大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子時(shí)，光電子與氫原子碰撞，可以使氫原子吸收ΔE＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV的能量躍遷到n＝4的能級(jí)，這時(shí)大量氫原子處在n＝4的能級(jí)上，可輻射出C42＝6種不同頻率的光，故C正確；若用b光直接照射大量處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，氫原子只能吸收能量恰好等于能級(jí)能量之差的光子，可知?dú)湓硬荒芪?.81eV的能量發(fā)生躍遷，不會(huì)輻射出其他頻率的光，故D錯(cuò)誤。[答案]

BC[融會(huì)貫通]1．光譜、能級(jí)、能級(jí)躍遷的對(duì)比分析2．關(guān)鍵詞語(yǔ)聯(lián)想[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練](多選)如圖所示為氫原子能級(jí)圖，可見(jiàn)光的能量范圍為1.62～3.11eV，用可見(jiàn)光照射大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，可觀察到多條譜線，若是用能量為E的實(shí)物粒子轟擊大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，至少可觀察到兩條具有顯著熱效應(yīng)的紅外線，已知紅外線的頻率比可見(jiàn)光小，則實(shí)物粒子的能量E(

)A．一定有4.73eV＞E

＞1.62eVB．E的值可能使處于基態(tài)的氫原子電離C．E一定大于2.86eVD．E的值可能使基態(tài)氫原子產(chǎn)生可見(jiàn)光解析：紅外線光子的能量小于可見(jiàn)光光子的能量，即紅外線光子的能量小于1.62eV，用實(shí)物粒子轟擊大量處于第2能級(jí)的氫原子，至少可觀察到兩種紅外線光子，則說(shuō)明處于第2能級(jí)的氫原子受激發(fā)后至少躍遷到第5能級(jí)。所以實(shí)物粒子的最小能量為E＝E5－E2＝－0.54eV－(－3.4eV)＝2.86eV，A、C錯(cuò)誤；因?yàn)镋可以取大于或等于2.86eV的任意值，則B、D正確。答案：BD

三、價(jià)值好題精練——培樹(shù)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任1．(2022·吉林長(zhǎng)春實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光

電效應(yīng)，即一個(gè)電子極短時(shí)間內(nèi)能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸

出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射

金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成

為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖。用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，換同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽(yáng)極A接電源負(fù)極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)，逐漸增大U，光電流會(huì)逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是下列的(其中W0為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量) (

)答案：B

答案：C

3．(多選)光刻機(jī)是生產(chǎn)芯片的核心設(shè)備，其作用主要是讓光源發(fā)出的光

通過(guò)物鏡把設(shè)計(jì)好的電路圖樣打在涂抹了光刻膠的硅晶圓上，將電路

雕刻在上面。光的波長(zhǎng)越小，能雕刻的尺寸越小，制造的芯片就越精

密。目前世界上生產(chǎn)的光刻機(jī)主要是利用紫外線作為光源，紫外線的

光子能量范圍為3～124eV。如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。現(xiàn)有一群

處于n＝4能級(jí)的氫原子，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．這群氫原子輻射的光中，有四種頻率的光為紫外線B．這群氫原子輻射的光中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子能量為0.66eVC．這群氫原子輻射的光中，能使光刻機(jī)雕刻尺寸最小的光子能量為12.75eVD．在光刻機(jī)的物鏡和硅晶圓之間充滿水，打在硅晶圓上的光的波長(zhǎng)將變短解析：根據(jù)能級(jí)躍遷知識(shí)，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)和從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)以及從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子能量均小于3eV，而從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)和從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)以及從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子能量均大于3eV且小于124eV,所以這群氫原子輻射的光中，有三種頻率的光為紫外線，故A錯(cuò)誤；這群氫原子輻射的光中，當(dāng)氫原子從n＝4能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，此光子能量為E＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51)eV＝0.