2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三4.2 光電效應(yīng)（含答案） （人教2019選擇性必修三）

2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三4.2光電效應(yīng)（含答案）（人教2019選擇性必修三）4.2光電效應(yīng)基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、光電效應(yīng)（一）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。3光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不(填“能”或“不”)發(fā)生光電效應(yīng)；(2)存在飽和電流：在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc，且滿足eq\f(1,2)mevc2＝eUc；(4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。（二）光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難1．逸出功：使電子脫離某種金屬，外界對(duì)它做功的最小值，用W0表示。不同種類的金屬，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)。2．光電效應(yīng)經(jīng)典解釋(1)不應(yīng)存在截止頻率；(2)遏止電壓Uc應(yīng)該與光的強(qiáng)弱有關(guān)；(3)電子獲得逸出表面所需的能量需要的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生光電流的時(shí)間；（三）愛因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，其中h為普朗克常量，這些能量子后來稱為光子。2．愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0，(2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的初動(dòng)能Ek。(3)Uc與ν、W0的關(guān)系①表達(dá)式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)；②圖像：Uc－ν圖像是一條斜率為eq\f(h,e)的直線。要點(diǎn)二、康普頓效應(yīng)光的波粒二象性（一）康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量1．康普頓效應(yīng)：在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。2．光子的動(dòng)量(1)表達(dá)式：p＝eq\f(h,λ).(2)說明：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量可能變小．因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變大。（二）光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。要點(diǎn)突破突破一：光電效應(yīng)1．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)截止頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)。(2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大。(3)大于截止頻率的光照射金屬時(shí)，光電流(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)的多少)與入射光強(qiáng)度成正比。(4)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過10－9s。2．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)相關(guān)概念的理解(1)光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)還是電子。(2)飽和電流金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，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)飽和值是飽和電流，在一定條件下，飽和電流與所加電壓大小無關(guān)，只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。入射光越強(qiáng)，飽和電流越大。即：入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(3)遏止電壓截止頻率逸出功①遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓．用符號(hào)Uc表示．計(jì)算方法：－eUc＝0－Ek遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)．入射光的頻率不變，遏止電壓不變，入射光的頻率改變，遏止電壓改變．這表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)。②截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的截止頻率。③逸出功：電子從金屬中掙脫出來，要克服金屬表面層的一種力做功，電子脫離某種金屬所需做功的最小值叫作這種金屬的逸出功，不同金屬的逸出功不同。3.光電效應(yīng)方程Ek（1）方程中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～（2）光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程。能量為E=hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能。如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：（3）光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件。若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek=hν-W0>0，亦即hν>4、光電效應(yīng)幾種圖像的對(duì)比圖像名稱圖線形狀由圖線直接（間接）得到的物理量最大初動(dòng)能Ek①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0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Uc②飽和電流：電流的最大值③最大初動(dòng)能：E顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc?1②飽和電流③最大初動(dòng)能Ek?1遏止電壓Uc①極限頻率νc②遏止電壓Uc③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（注：此時(shí)兩極之間接反向電壓）5、光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系（1）兩條線索（2）兩個(gè)關(guān)系光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。6、光電效應(yīng)與經(jīng)典電磁理論的矛盾按光的電磁理論，應(yīng)有：(1)不存在截止頻率，任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng)；(2)光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能越大，遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān)；(3)在光很弱時(shí)，放出電子的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于10－9s；顯然這三條與光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律相矛盾。突破二：愛因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子說：光子說的提出說明了光是由光子組成的，光子的能量ε＝hν，決定于光的頻率，光的強(qiáng)度與光子的數(shù)目有關(guān)，在頻率一定的情況下，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的光子數(shù)越多。2．光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0(1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值；(2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程；①能量為ε＝hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的初動(dòng)能；②如要克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0；3．光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋(1)飽和電流與光照強(qiáng)度的關(guān)系：同種頻率的光，光照強(qiáng)度越大，包含的光子數(shù)越多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子越多，因而飽和電流越大；(2)存在截止頻率和遏止電壓：①由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)，所以遏止電壓由入射光頻率決定，與光強(qiáng)無關(guān)；②若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光電效應(yīng)的截止頻率；突破三：康普頓效應(yīng)光的波粒二象性（一）康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。（二）光的波粒二象性1．光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光的干涉和衍射。2．光的粒子性(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)；(2)表現(xiàn)：①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)；②少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性。1.光本性學(xué)說的發(fā)展簡(jiǎn)史學(xué)說名稱微粒說波動(dòng)說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦—實(shí)驗(yàn)依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等于電磁波的速度光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)光既有波動(dòng)現(xiàn)象，又有粒子特征內(nèi)容要點(diǎn)光是一群彈性粒子光是一種機(jī)械波光是一種電磁波光是由一份一份光子組成的光是具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動(dòng)性，又有粒子性2.對(duì)光的波粒二象性的理解項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)說明光的波動(dòng)性干涉和衍射（1）光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小可用波動(dòng)規(guī)律來描述（2）足夠能量的光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)（1）光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的（2）光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波光的粒子性光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)（1）當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)（2）少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性（1）粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的（2）光子不同于宏觀觀念的粒子典例精析題型一：光電效應(yīng)例一．如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，顏色相同的a、b兩束光分別照射1、2兩種材料，光電流I隨電壓U變化關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（）

A．a(chǎn)、b光的頻率 B．a(chǎn)、b兩光的光照強(qiáng)度相同C．光電子的最大初動(dòng)能 D．材料1、2的截止頻率變式遷移1：關(guān)于能量，下列說法不正確的是（）A．普朗克提出“振動(dòng)者的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點(diǎn)B．我們周圍的一切物體都在以電磁波的形式向外輻射能量，這種輻射與溫度無關(guān)C．愛因斯坦指出“光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)不可分割的能量子組成的”D．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能很難被人類利用，并不違背能量守恒定律題型二：康普頓效應(yīng)光的波粒二象性例二．下列說法正確的是（）A．平均速度、瞬時(shí)速度和加速度等描述運(yùn)動(dòng)所需的概念是伽利略首先建立的B．牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并“稱”出了地球的質(zhì)量C．光電效應(yīng)現(xiàn)象由愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，并對(duì)其做出了正確的解釋D．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量變式遷移2：光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原來的方向而發(fā)生散射，康普頓對(duì)散射的解釋為（）A．雖然改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，但頻率保持不變B．由于電子受碰撞后得到動(dòng)量，散射后的光子頻率低于入射光的頻率C．入射光引起物質(zhì)內(nèi)電子做受迫振動(dòng)，而從入射光中吸收能量后再釋放，釋放出的散射光頻率不變D．光子從電子處獲得能量，因而頻率增大強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、如圖所示，用頻率為和的甲、乙兩種光分別照射同一光電管，對(duì)應(yīng)的遏止電壓分別為U1和U2.已知，則（）A．遏止電壓B．用甲、乙光分別照射時(shí)，金屬的截止頻率不同C．增加乙光的強(qiáng)度，遏止電壓U2變大D．滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端，電流表示數(shù)不為零2、為了將SI單位中的7個(gè)基本單位全部建立在不變的自然常數(shù)基礎(chǔ)上，2018年11月16日，第26屆國際計(jì)量大會(huì)通過投票，自2019年5月20日起，千克將基于普朗克常數(shù)定義，即。由所學(xué)知識(shí)，可以推斷出a、b的數(shù)值分別為（）A． B． C． D．3、下列說法不正確的是（）A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體可以向外界輻射能量C．黑體也可以看起來很明亮，是因?yàn)楹隗w也可以有較強(qiáng)的輻射D．普朗克引入能量子的概念得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元4、2015年中國發(fā)射衛(wèi)星“悟空”，用來探測(cè)暗物質(zhì)粒子和黑洞。黑洞是黑體的一種，關(guān)于黑體，下列說法正確的是（）A．外表面涂成黑色的物體就是黑體B．黑體能夠反射各種波長(zhǎng)的電磁波，但不會(huì)輻射電磁波C．在空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入孔的電磁波最終不能從空腔射出，這個(gè)帶小孔的空腔就成了黑體D．玻爾為得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，提出了能量子的假說5、下列說法不正確的是（）A．普朗克提出能量子的概念B．麥克斯韋預(yù)言并證實(shí)了電磁波的存在C．電磁波是一種物質(zhì)，可以在真空中傳播D．變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)6、電磁波在日常生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被大量應(yīng)用，下列有關(guān)電磁波的說法正確的是（）A．微波比可見光的波長(zhǎng)大B．麥克斯韋證實(shí)了電磁波的存在C．變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電磁波D．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度與溫度無關(guān)7、如圖甲所示，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，陰極K在受到光照時(shí)能夠發(fā)射光電子。陰極K與陽極A之間電壓U的大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。閉合開關(guān)后，陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流。現(xiàn)分別用藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光照射陰極K，形成的光電流與電壓的關(guān)系圖像如圖乙示，圖中a、b、c光依次為（）A．藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光 B．弱黃光、藍(lán)光、強(qiáng)黃光C．強(qiáng)黃光、藍(lán)光、弱黃光 D．藍(lán)光、強(qiáng)黃光、弱黃光8、（2021甘肅金昌一中高三月考）如圖所示為用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，現(xiàn)用頻率為ν1的光照射陰極K，電流表中有電流通過，電路中的滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭為PA.當(dāng)P移動(dòng)到a端時(shí)，電流表中一定無電流通過B.P向b端滑動(dòng)的過程，電流表示數(shù)可能不變C.改用頻率小于ν1D.改用頻率大于ν19、在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，先后用兩種不同色光照射同一光電管，所得的光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線如圖所示，下列說法正確的是()A.色光乙的頻率小、光強(qiáng)大B.色光乙的頻率大、光強(qiáng)大C.若色光乙的強(qiáng)度減為原來的一半，無論電壓多大，色光乙產(chǎn)生的光電流一定比色光甲產(chǎn)生的光電流小D.若另一光電管所加的正向電壓不變，色光甲能產(chǎn)生光電流，則色光乙一定能產(chǎn)生光電流10、某氦氖激光器發(fā)光的功率為P，發(fā)射頻率為的單色光，真空中光速為c，下列說法正確的是（）A．激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)為B．每個(gè)光子的能量為C．該單色光在真空中的波長(zhǎng)為D．單色光從空氣進(jìn)入水中后波長(zhǎng)變大11、如圖甲，合上開關(guān)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為1.5V時(shí)，逸出功W及電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能Ek為（）

4.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線．它能使對(duì)著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光。2．湯姆孫的探究根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶負(fù)電(填“正電”或“負(fù)電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷．組成陰極射線的粒子被稱為電子。3．密立根實(shí)驗(yàn)：電子電荷的精確測(cè)定是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”做出的．目前公認(rèn)的電子電荷的值為e＝1.6×10－19C(保留兩位有效數(shù)字)。4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。5．電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg(保留兩位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為eq\f(mp,me)＝1836。要點(diǎn)二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。2．粒子散射實(shí)驗(yàn)：(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置由粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)；②少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來”。(3)實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。3．核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。4.原子核的電荷與尺度（1）原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來排列的。（2）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)。（3）原子核的大小：用核半徑描述核的大?。灰话愕脑雍?，實(shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10m，兩者相差十萬倍之多。要點(diǎn)突破突破一：電子的發(fā)現(xiàn)1．對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)(1)對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)——兩種觀點(diǎn)①電磁波說，代表人物——赫茲，他認(rèn)為這種射線是一種電磁輻射；②粒子說，代表人物——湯姆孫，他認(rèn)為這種射線是一種帶電粒子流；(2)陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法①方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過打在熒光屏上的亮點(diǎn)位置的變化和電場(chǎng)的情況確定陰極射線的帶電性質(zhì)；②方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場(chǎng)，根據(jù)熒光屏上亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定陰極射線的帶電性質(zhì)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж?fù)電。2．電子發(fā)現(xiàn)的意義(1)電子發(fā)現(xiàn)以前人們認(rèn)為物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子是不可再分的最小微粒；(2)現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)里都有電子，而且電子是原子的組成部分；(3)電子帶負(fù)電，而原子是電中性的，說明原子是可再分的。突破二：原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析(1)核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變；(2)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量比它本身大得多的物質(zhì)的作用．湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射；(3)絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在體積很小的核內(nèi)；2．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(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)。（1）原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的比較核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲?，正電荷集中在一個(gè)很小的核原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)（2）核式結(jié)構(gòu)模型對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋①當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運(yùn)動(dòng)方向改變很小，因?yàn)樵雍撕苄。越^大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。②只有當(dāng)α粒子十分接近原子核時(shí)，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機(jī)會(huì)很少。③如果α粒子正對(duì)著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°3.原子核的電荷與尺度原子內(nèi)的電荷關(guān)系原子核的電荷數(shù)即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，與核外的電子數(shù)相等原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)原子核的大小原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-10m，原子核半徑的數(shù)量級(jí)是典例精析題型一：電子的發(fā)現(xiàn)例一．電子的發(fā)現(xiàn)揭示了（）A．原子可再分 B．原子具有核式結(jié)構(gòu)C．原子核可再分 D．原子核由質(zhì)子和中子組成變式遷移1：物理學(xué)史的學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)中很重要的一部分，下列關(guān)于物理學(xué)史敘述中正確的是（）A．湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而證明了原子核可再分B．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，并提出了光量子理論成功解釋了光電效應(yīng)D．玻爾首先把能量子引入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念題型二：原子的核式結(jié)構(gòu)例二．引力波也被稱為“時(shí)空的漣漪”，是愛因斯坦根據(jù)廣義相對(duì)論做出的預(yù)言之一。對(duì)于引力波概念的提出過程，我們大致可以這樣理解：麥克斯韋認(rèn)為，電荷周圍有電場(chǎng)，當(dāng)電荷加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)輻射電磁波；愛因斯坦認(rèn)為，物體周圍存在引力場(chǎng)，當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)也輻射出引力波。在中學(xué)物理學(xué)習(xí)過程中，你認(rèn)為可能用到與愛因斯坦上述思想方法類似的是（）A．盧瑟福預(yù)言中子的存在B．庫侖預(yù)測(cè)兩點(diǎn)電荷間的相互作用力與萬有引力有相似的規(guī)律C．法拉第猜想：電能生磁，磁也一定能生電D．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后猜測(cè)原子中存在帶正電的物質(zhì)變式遷移2：如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的棗糕模型的正確性B．只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．根據(jù)該實(shí)驗(yàn)估算出原子核的半徑約為10－10mD．α粒子與金原子中的電子碰撞可能會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、人們?cè)谘芯吭咏Y(jié)構(gòu)時(shí)提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖所示．下列說法中正確的是（）A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)與棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型的建立無關(guān)B．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型C．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型D．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型2、如圖所示是粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。從粒子源發(fā)射的粒子射向金箔，利用觀測(cè)裝置觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上熒光屏仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角粒子束度甚至大于90°。下列說法正確的是（）A．粒子是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子流B．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明原子中的正電荷彌漫性地均勻分布在原子內(nèi)C．粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是金箔中的電子對(duì)粒子的作用引起的D．粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是帶正電的原子核對(duì)粒子的斥力引起的3、在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（）A．原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B．正電荷在原子中是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中4、如圖所示為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說法中正確的是（）A．在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進(jìn)行觀察，屏上觀察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈5、在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，我們并沒有考慮電子對(duì)α粒子偏轉(zhuǎn)角度的影響，這是因?yàn)椋ǎ〢．電子的體積非常小，以致α粒子碰不到它B．電子的質(zhì)量遠(yuǎn)比α粒子的小，所以它對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響極其微小C．α粒子使各個(gè)電子碰撞的效果相互抵消D．電子在核外均勻分布，所以α粒子受電子作用的合外力為零6、1911年，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。他提出這種模型的依據(jù)是（）A．粒子散射實(shí)驗(yàn) B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) C．天然放射現(xiàn)象 D．核聚變反應(yīng)7、α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因?yàn)椋ǎ〢．α粒子與電子根本無相互作用B．α粒子受電子作用的合力為零，是因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉腃．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì)D．電子很小，α粒子碰撞不到電子8、分子運(yùn)動(dòng)是看不見、摸不著的，其運(yùn)動(dòng)特征不容易研究，但科學(xué)家可以通過布朗運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)它，這種方法叫做“轉(zhuǎn)換法”.下面給出的四個(gè)研究實(shí)例，其中采取的方法與上述研究分子運(yùn)動(dòng)的方法相同的是（）A．牛頓通過對(duì)天體現(xiàn)象的研究，總結(jié)出萬有引力定律B．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了元電荷的電荷量C．歐姆在研究電流與電壓、電阻關(guān)系時(shí)，先保持電阻不變研究電流與電壓的關(guān)系；然后再保持電壓不變研究電流與電阻的關(guān)系D．奧斯特通過放在通電直導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)得出通電導(dǎo)線的周圍存在磁場(chǎng)的結(jié)論9、．對(duì)圖中的甲、乙、丙、丁圖，下列說法中正確的是（）A．圖甲中，盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B．圖乙是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后不會(huì)再有光線從bb′面射出C．圖丙是用干涉法檢測(cè)工件表面平整程度時(shí)得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測(cè)的平面在此處是凸起的D．圖丁中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動(dòng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)N時(shí)，光屏P上的光亮度將發(fā)生變化，此現(xiàn)象表明光是橫波10、下列四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，其中說法不正確的是（）A．原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行軌道的半徑是任意的B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明了光具有粒子性C．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣證實(shí)了電子具有波動(dòng)性D．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小空間11、．1909年，英籍物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生蓋革·馬斯頓一起進(jìn)行了著名的“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)中大量的粒子穿過金屬箔前后的運(yùn)動(dòng)情形如圖所示，下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的描述正確的是（）A．“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”現(xiàn)象中觀察到絕大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”現(xiàn)象能夠說明原子中帶正電的物質(zhì)占據(jù)的空間很小C．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)不可以估算原子核的大小D．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性12、．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說法正確的是：（）A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到的庫侖斥力較小C．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中電勢(shì)能先變小后變大D．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小13、．1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用α粒子轟擊金箔，研究α粒子被散射的情況，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)是由于它跟電子發(fā)生了碰撞B．α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子中有一個(gè)帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量D．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)還可以估計(jì)原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10-10m4.2光電效應(yīng)基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、光電效應(yīng)（一）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。3光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不(填“能”或“不”)發(fā)生光電效應(yīng)；(2)存在飽和電流：在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc，且滿足eq\f(1,2)mevc2＝eUc；(4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。（二）光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難1．逸出功：使電子脫離某種金屬，外界對(duì)它做功的最小值，用W0表示。不同種類的金屬，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)。2．光電效應(yīng)經(jīng)典解釋(1)不應(yīng)存在截止頻率；(2)遏止電壓Uc應(yīng)該與光的強(qiáng)弱有關(guān)；(3)電子獲得逸出表面所需的能量需要的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生光電流的時(shí)間；（三）愛因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，其中h為普朗克常量，這些能量子后來稱為光子。2．愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0，(2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的初動(dòng)能Ek。(3)Uc與ν、W0的關(guān)系①表達(dá)式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)；②圖像：Uc－ν圖像是一條斜率為eq\f(h,e)的直線。要點(diǎn)二、康普頓效應(yīng)光的波粒二象性（一）康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量1．康普頓效應(yīng)：在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。2．光子的動(dòng)量(1)表達(dá)式：p＝eq\f(h,λ).(2)說明：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量可能變?。虼耍行┕庾由⑸浜蟛ㄩL(zhǎng)變大。（二）光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。要點(diǎn)突破突破一：光電效應(yīng)1．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)截止頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)。(2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大。(3)大于截止頻率的光照射金屬時(shí)，光電流(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)的多少)與入射光強(qiáng)度成正比。(4)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過10－9s。2．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)相關(guān)概念的理解(1)光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)還是電子。(2)飽和電流金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，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)飽和值是飽和電流，在一定條件下，飽和電流與所加電壓大小無關(guān)，只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。入射光越強(qiáng)，飽和電流越大。即：入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(3)遏止電壓截止頻率逸出功①遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓．用符號(hào)Uc表示．計(jì)算方法：－eUc＝0－Ek遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)．入射光的頻率不變，遏止電壓不變，入射光的頻率改變，遏止電壓改變．這表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)。②截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的截止頻率。③逸出功：電子從金屬中掙脫出來，要克服金屬表面層的一種力做功，電子脫離某種金屬所需做功的最小值叫作這種金屬的逸出功，不同金屬的逸出功不同。3.光電效應(yīng)方程Ek（1）方程中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～（2）光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程。能量為E=hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能。如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：（3）光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件。若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek=hν-W0>0，亦即hν>4、光電效應(yīng)幾種圖像的對(duì)比圖像名稱圖線形狀由圖線直接（間接）得到的物理量最大初動(dòng)能Ek①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0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Uc②飽和電流：電流的最大值③最大初動(dòng)能：E顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc?1②飽和電流③最大初動(dòng)能Ek?1遏止電壓Uc①極限頻率νc②遏止電壓Uc③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（注：此時(shí)兩極之間接反向電壓）5、光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系（1）兩條線索（2）兩個(gè)關(guān)系光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。6、光電效應(yīng)與經(jīng)典電磁理論的矛盾按光的電磁理論，應(yīng)有：(1)不存在截止頻率，任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng)；(2)光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能越大，遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān)；(3)在光很弱時(shí)，放出電子的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于10－9s；顯然這三條與光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律相矛盾。突破二：愛因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子說：光子說的提出說明了光是由光子組成的，光子的能量ε＝hν，決定于光的頻率，光的強(qiáng)度與光子的數(shù)目有關(guān)，在頻率一定的情況下，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的光子數(shù)越多。2．光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0(1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值；(2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程；①能量為ε＝hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的初動(dòng)能；②如要克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0；3．光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋(1)飽和電流與光照強(qiáng)度的關(guān)系：同種頻率的光，光照強(qiáng)度越大，包含的光子數(shù)越多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子越多，因而飽和電流越大；(2)存在截止頻率和遏止電壓：①由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)，所以遏止電壓由入射光頻率決定，與光強(qiáng)無關(guān)；②若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光電效應(yīng)的截止頻率；突破三：康普頓效應(yīng)光的波粒二象性（一）康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。（二）光的波粒二象性1．光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光的干涉和衍射。2．光的粒子性(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)；(2)表現(xiàn)：①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)；②少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性。1.光本性學(xué)說的發(fā)展簡(jiǎn)史學(xué)說名稱微粒說波動(dòng)說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦—實(shí)驗(yàn)依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等于電磁波的速度光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)光既有波動(dòng)現(xiàn)象，又有粒子特征內(nèi)容要點(diǎn)光是一群彈性粒子光是一種機(jī)械波光是一種電磁波光是由一份一份光子組成的光是具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動(dòng)性，又有粒子性2.對(duì)光的波粒二象性的理解項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)說明光的波動(dòng)性干涉和衍射（1）光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小可用波動(dòng)規(guī)律來描述（2）足夠能量的光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)（1）光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的（2）光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波光的粒子性光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)（1）當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)（2）少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性（1）粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的（2）光子不同于宏觀觀念的粒子典例精析題型一：光電效應(yīng)例一．如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，顏色相同的a、b兩束光分別照射1、2兩種材料，光電流I隨電壓U變化關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（）

A．a(chǎn)、b光的頻率 B．a(chǎn)、b兩光的光照強(qiáng)度相同C．光電子的最大初動(dòng)能 D．材料1、2的截止頻率【答案】D【解析】A．a(chǎn)、b兩束光顏色相同，所以頻率相同，故A錯(cuò)誤；B．飽和光電流越大，光照強(qiáng)度越大，所以a光的光照強(qiáng)度比b光的大，故B錯(cuò)誤；C．光電子的最大初動(dòng)能為由圖可知所以故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得所以故D正確。故選D。變式遷移1：關(guān)于能量，下列說法不正確的是（）A．普朗克提出“振動(dòng)者的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點(diǎn)B．我們周圍的一切物體都在以電磁波的形式向外輻射能量，這種輻射與溫度無關(guān)C．愛因斯坦指出“光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)不可分割的能量子組成的”D．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能很難被人類利用，并不違背能量守恒定律【答案】B【解析】A．根據(jù)“黑體輻射”以及對(duì)黑體輻射的研究普朗克提出“振動(dòng)者的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點(diǎn)，A正確；B．我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤；C．愛因斯坦提出了光子的概念，指出“光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)不可分割的能量子組成的”，C正確；D．能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化過程中有一部分以內(nèi)能的形式被周圍環(huán)境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品質(zhì)降低，D正確。本題選不正確的，故選B。題型二：康普頓效應(yīng)光的波粒二象性例二．下列說法正確的是（）A．平均速度、瞬時(shí)速度和加速度等描述運(yùn)動(dòng)所需的概念是伽利略首先建立的B．牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并“稱”出了地球的質(zhì)量C．光電效應(yīng)現(xiàn)象由愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，并對(duì)其做出了正確的解釋D．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量【答案】A【解析】A．平均速度、瞬時(shí)速度和加速度等描述運(yùn)動(dòng)所需的概念是伽利略首先建立的。故A正確；B．牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪什用試驗(yàn)的方法測(cè)量出萬有引力常量，第一個(gè)“稱”出了地球的質(zhì)量。故B錯(cuò)誤；C．光電效應(yīng)現(xiàn)象由赫茲發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦對(duì)其做出了正確的解釋。故C錯(cuò)誤；D．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，康普頓效應(yīng)證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量。故D錯(cuò)誤。故選A。變式遷移2：光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原來的方向而發(fā)生散射，康普頓對(duì)散射的解釋為（）A．雖然改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，但頻率保持不變B．由于電子受碰撞后得到動(dòng)量，散射后的光子頻率低于入射光的頻率C．入射光引起物質(zhì)內(nèi)電子做受迫振動(dòng)，而從入射光中吸收能量后再釋放，釋放出的散射光頻率不變D．光子從電子處獲得能量，因而頻率增大【答案】B【解析】ABD．光子與電子碰撞將部分動(dòng)量、能量轉(zhuǎn)移給電子，動(dòng)量減小，能量減小，根據(jù)則頻率減小，故AD錯(cuò)誤，B正確；C．從入射光中吸收能量后再釋放，處于激發(fā)態(tài)電子釋放出的散射光頻率與不同軌道之間能量差有關(guān)，故頻率可能不同，故C錯(cuò)誤。故選B。強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、如圖所示，用頻率為和的甲、乙兩種光分別照射同一光電管，對(duì)應(yīng)的遏止電壓分別為U1和U2.已知，則（）A．遏止電壓B．用甲、乙光分別照射時(shí)，金屬的截止頻率不同C．增加乙光的強(qiáng)度，遏止電壓U2變大D．滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端，電流表示數(shù)不為零【答案】D【解析】AC．根據(jù)結(jié)合可知，遏止電壓且與光照強(qiáng)度無關(guān)，故AC錯(cuò)誤；B．金屬的截止頻率由金屬本身的性質(zhì)決定，與照射光無關(guān)，故B錯(cuò)誤；D．滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端，遏止電壓為零，光電子不受反向電壓的作用力，電流表示數(shù)不為零，故D正確。故選D。2、為了將SI單位中的7個(gè)基本單位全部建立在不變的自然常數(shù)基礎(chǔ)上，2018年11月16日，第26屆國際計(jì)量大會(huì)通過投票，自2019年5月20日起，千克將基于普朗克常數(shù)定義，即。由所學(xué)知識(shí)，可以推斷出a、b的數(shù)值分別為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由可知其中能量E的單位是焦耳，，頻率的單位是赫茲，，可得ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。3、下列說法不正確的是（）A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體可以向外界輻射能量C．黑體也可以看起來很明亮，是因?yàn)楹隗w也可以有較強(qiáng)的輻射D．普朗克引入能量子的概念得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元【答案】A【解析】A．任何物體在任何溫度下都存在輻射，溫度越高輻射的能量越多，故A錯(cuò)誤；BC．能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體，黑體不反射電磁波，但可以向外輻射電磁波，有些黑體有較強(qiáng)的輻射，看起來也可以很明亮，故BC正確；D．普朗克引入能量子的概念得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元，故D正確。故選A。4、2015年中國發(fā)射衛(wèi)星“悟空”，用來探測(cè)暗物質(zhì)粒子和黑洞。黑洞是黑體的一種，關(guān)于黑體，下列說法正確的是（）A．外表面涂成黑色的物體就是黑體B．黑體能夠反射各種波長(zhǎng)的電磁波，但不會(huì)輻射電磁波C．在空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入孔的電磁波最終不能從空腔射出，這個(gè)帶小孔的空腔就成了黑體D．玻爾為得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，提出了能量子的假說【答案】C【解析】AB．黑體是能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體，A、B錯(cuò)誤；C．在空腔壁上開一個(gè)很小的孔，射入孔的電磁波在空腔內(nèi)表面發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)帶小孔的空腔就成了黑體，C正確；

D．普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元，D錯(cuò)誤。故選C。5、下列說法不正確的是（）A．普朗克提出能量子的概念B．麥克斯韋預(yù)言并證實(shí)了電磁波的存在C．電磁波是一種物質(zhì)，可以在真空中傳播D．變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)【答案】B【解析】A．普朗克提出能量子的概念，故A正確；B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲證實(shí)了電磁波的存在，故B錯(cuò)誤；C．電磁波是一種物質(zhì)，可以在真空中傳播，故C正確；D．變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)，故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B。6、電磁波在日常生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被大量應(yīng)用，下列有關(guān)電磁波的說法正確的是（）A．微波比可見光的波長(zhǎng)大B．麥克斯韋證實(shí)了電磁波的存在C．變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電磁波D．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度與溫度無關(guān)【答案】A【解析】A．根據(jù)電磁波譜可知，微波比可見光的波長(zhǎng)大，選項(xiàng)A正確；B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，而穩(wěn)定的磁場(chǎng)周圍不產(chǎn)生電場(chǎng)，不會(huì)產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選A。7、如圖甲所示，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，陰極K在受到光照時(shí)能夠發(fā)射光電子。陰極K與陽極A之間電壓U的大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。閉合開關(guān)后，陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流?，F(xiàn)分別用藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光照射陰極K，形成的光電流與電壓的關(guān)系圖像如圖乙示，圖中a、b、c光依次為（）A．藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光 B．弱黃光、藍(lán)光、強(qiáng)黃光C．強(qiáng)黃光、藍(lán)光、弱黃光 D．藍(lán)光、強(qiáng)黃光、弱黃光【答案】C【解析】設(shè)遏止電壓為，由動(dòng)能定理可知，對(duì)于同一種金屬不變，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。對(duì)于一定頻率的光，無論光的強(qiáng)弱如何，截止電壓都是一樣的，故a、c是同種顏色的光，在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，a為強(qiáng)黃光，c為弱黃光。b的遏止電壓最大，故b光的頻率最大，為藍(lán)光。故選C。8、（2021甘肅金昌一中高三月考）如圖所示為用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，現(xiàn)用頻率為ν1的光照射陰極K，電流表中有電流通過，電路中的滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭為PA.當(dāng)P移動(dòng)到a端時(shí)，電流表中一定無電流通過B.P向b端滑動(dòng)的過程，電流表示數(shù)可能不變C.改用頻率小于ν1D.改用頻率大于ν1答案：B解析：當(dāng)P移動(dòng)到a端時(shí)，由光電效應(yīng)，仍然有光電流產(chǎn)生，電流表中仍有電流通過，A項(xiàng)錯(cuò)誤；滑動(dòng)觸頭向b端滑動(dòng)的過程，陽極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)射出的所有光電子都能到達(dá)陽極A時(shí)，光電流達(dá)到最大，即飽和電流，若在滑動(dòng)P前，光電流已經(jīng)達(dá)到飽和，則P向b端滑動(dòng)的過程中，電流表示數(shù)不變，B項(xiàng)正確；因?yàn)椴恢狸帢OK的截止頻率，所以改用頻率小于ν1的光照射時(shí)，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表中不一定有電流通過，C項(xiàng)錯(cuò)誤；改用頻率大于ν1的光照射時(shí)，依然能夠發(fā)生光電效應(yīng)，電流表中一定有電流通過，9、在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，先后用兩種不同色光照射同一光電管，所得的光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線如圖所示，下列說法正確的是()A.色光乙的頻率小、光強(qiáng)大B.色光乙的頻率大、光強(qiáng)大C.若色光乙的強(qiáng)度減為原來的一半，無論電壓多大，色光乙產(chǎn)生的光電流一定比色光甲產(chǎn)生的光電流小D.若另一光電管所加的正向電壓不變，色光甲能產(chǎn)生光電流，則色光乙一定能產(chǎn)生光電流答案：D解析：由題中圖像可得用色光乙照射光電管時(shí)遏止電壓大，所以色光乙的頻率大。由題中圖像可知，色光甲的飽和光電流大于色光乙的飽和光電流，故色光甲的光強(qiáng)大于色光乙的光強(qiáng)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；如果使色光乙的強(qiáng)度減半，則只是色光乙的飽和光電流減小，在特定的電壓下，色光乙產(chǎn)生的光電流不一定比色光甲產(chǎn)生的光電流小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因色光乙的頻率大于色光甲的，故另一個(gè)光電管加一定的正向電壓，如果色光甲能使該光電管產(chǎn)生光電流，則色光乙一定能使該光電管產(chǎn)生光電流，D項(xiàng)正確。10、某氦氖激光器發(fā)光的功率為P，發(fā)射頻率為的單色光，真空中光速為c，下列說法正確的是（）A．激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)為B．每個(gè)光子的能量為C．該單色光在真空中的波長(zhǎng)為D．單色光從空氣進(jìn)入水中后波長(zhǎng)變大【答案】A【解析】A．經(jīng)時(shí)間發(fā)出的光子能量為則激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)為故A正確；B．根據(jù)愛因斯坦的光子說可知，一個(gè)光子的能量為故B錯(cuò)誤；C．該單色光在真空中的波長(zhǎng)為故C錯(cuò)誤；D．單色光從空氣進(jìn)入水中后，頻率不變，而波速減小，由知波長(zhǎng)變小，故D錯(cuò)誤；故選A。11、如圖甲，合上開關(guān)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為1.5V時(shí)，逸出功W及電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能Ek為（）

A．W=3.1eVEk=4.5eV B．W=1.9eVEk=2.leVC．W=1.7eVEk=1.9eV D．W=1.5eVEk=0.6eV【答案】B【解析】甲圖中所加的電壓為反向電壓，根據(jù)題意可知，遏止電壓為0.60eV，根據(jù)可知，光電子的最大初動(dòng)能為0.60eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程解得逸出功乙圖中所加的電壓為正向電壓，根據(jù)動(dòng)能定理解得電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能為二、解答題12、如圖所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的電路，圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)_______（選填“增大”、“不變”或“減小”），當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V；則光電管陰極材料的逸出功為________eV，現(xiàn)保持滑片P位置不變，增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)__________。(選填“為零”、或“不為零”)

【答案】減小4.5為零【解析】[1]光電管上加反向電壓，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，反向電壓增大，光電流減小，電流計(jì)的讀數(shù)變?。籟2]當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V，說明遏止電壓為6V。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程根據(jù)動(dòng)能定理得解得解得光電管陰極材料的逸出功為[3]現(xiàn)保持滑片P位置不變，增大入射光的強(qiáng)度，光子數(shù)增多，光電子數(shù)也增多，但沒有光電子到達(dá)陽極，所以電流計(jì)的讀數(shù)為零。13、利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)光電效應(yīng)，已知實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某種金屬的遏止電壓Uc與入射頻率v之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為，求：（1）普朗克常量h；（2）該金屬的逸出功W0；（3）若電流表的示數(shù)為10，則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為多少？【答案】（1）；（2）；（3）6.25×1013個(gè)?！窘馕觥浚?）由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知知題圖乙圖線的斜率則普朗克常量（2）該金屬的逸出功為（3）每秒內(nèi)發(fā)出的光電子的電荷量為而故每秒內(nèi)至少發(fā)出個(gè)光電子。A．W=3.1eVEk=4.5eV B．W=1.9eVEk=2.leVC．W=1.7eVEk=1.9eV D．W=1.5eVEk=0.6eV二、解答題12、如圖所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的電路，圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)_______（選填“增大”、“不變”或“減小”），當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V；則光電管陰極材料的逸出功為________eV，現(xiàn)保持滑片P位置不變，增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)__________。(選填“為零”、或“不為零”)

13、利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)光電效應(yīng)，已知實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某種金屬的遏止電壓Uc與入射頻率v之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為，求：（1）普朗克常量h；（2）該金屬的逸出功W0；（3）若電流表的示數(shù)為10，則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為多少？4.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線．它能使對(duì)著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光。2．湯姆孫的探究根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶負(fù)電(填“正電”或“負(fù)電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷．組成陰極射線的粒子被稱為電子。3．密立根實(shí)驗(yàn)：電子電荷的精確測(cè)定是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”做出的．目前公認(rèn)的電子電荷的值為e＝1.6×10－19C(保留兩位有效數(shù)字)。4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。5．電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg(保留兩位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為eq\f(mp,me)＝1836。要點(diǎn)二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。2．粒子散射實(shí)驗(yàn)：(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置由粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)；②少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來”。(3)實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。3．核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。4.原子核的電荷與尺度（1）原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來排列的。（2）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)。（3）原子核的大小：用核半徑描述核的大?。灰话愕脑雍?，實(shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10m，兩者相差十萬倍之多。要點(diǎn)突破突破一：電子的發(fā)現(xiàn)1．對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)(1)對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)——兩種觀點(diǎn)①電磁波說，代表人物——赫茲，他認(rèn)為這種射線是一種電磁輻射；②粒子說，代表人物——湯姆孫，他認(rèn)為這種射線是一種帶電粒子流；(2)陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法①方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過打在熒光屏上的亮點(diǎn)位置的變化和電場(chǎng)的情況確定陰極射線的帶電性質(zhì)；②方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場(chǎng)，根據(jù)熒光屏上亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定陰極射線的帶電性質(zhì)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж?fù)電。2．電子發(fā)現(xiàn)的意義(1)電子發(fā)現(xiàn)以前人們認(rèn)為物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子是不可再分的最小微粒；(2)現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)里都有電子，而且電子是原子的組成部分；(3)電子帶負(fù)電，而原子是電中性的，說明原子是可再分的。突破二：原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析(1)核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變；(2)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量比它本身大得多的物質(zhì)的作用．湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射；(3)絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在體積很小的核內(nèi)；2．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(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)。（1）原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的比較核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲?，正電荷集中在一個(gè)很小的核原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)（2）核式結(jié)構(gòu)模型對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋①當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運(yùn)動(dòng)方向改變很小，因?yàn)樵雍撕苄。越^大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。②只有當(dāng)α粒子十分接近原子核時(shí)，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機(jī)會(huì)很少。③如果α粒子正對(duì)著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°3.原子核的電荷與尺度原子內(nèi)的電荷關(guān)系原子核的電荷數(shù)即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，與核外的電子數(shù)相等原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)原子核的大小原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-10m，原子核半徑的數(shù)量級(jí)是典例精析題型一：電子的發(fā)現(xiàn)例一．電子的發(fā)現(xiàn)揭示了（）A．原子可再分 B．原子具有核式結(jié)構(gòu)C．原子核可再分 D．原子核由質(zhì)子和中子組成【答案】A【分析】電子的發(fā)現(xiàn)，不僅揭示了電的本質(zhì)，而且打破了幾千年來人們認(rèn)為原子是不可再分的陳舊觀念，證實(shí)原子也有其自身的構(gòu)造，揭開了人類向原子進(jìn)軍的第一幕，迎來了微觀粒子學(xué)（基本粒子物理學(xué)）的春天；故選A。變式遷移1：物理學(xué)史的學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)中很重要的一部分，下列關(guān)于物理學(xué)史敘述中正確的是（）A．湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而證明了原子核可再分B．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，并提出了光量子理論成功解釋了光電效應(yīng)D．玻爾首先把能量子引入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念【答案】B【分析】A．湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而證明了原子可再分，A錯(cuò)誤；B．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B正確；C．愛因斯坦提出了光量子理論成功解釋了光電效應(yīng)，但不是愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；D．普朗克最早提出了量子化理論，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。D錯(cuò)誤。故選B。題型二：原子的核式結(jié)構(gòu)例二．引力波也被稱為“時(shí)空的漣漪”，是愛因斯坦根據(jù)廣義相對(duì)論做出的預(yù)言之一。對(duì)于引力波概念的提出過程，我們大致可以這樣理解：麥克斯韋認(rèn)為，電荷周圍有電場(chǎng)，當(dāng)電荷加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)輻射電磁波；愛因斯坦認(rèn)為，物體周圍存在引力場(chǎng)，當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)也輻射出引力波。在中學(xué)物理學(xué)習(xí)過程中，你認(rèn)為可能用到與愛因斯坦上述思想方法類似的是（）A．盧瑟福預(yù)言中子的存在B．庫侖預(yù)測(cè)兩點(diǎn)電荷間的相互作用力與萬有引力有相似的規(guī)律C．法拉第猜想：電能生磁，磁也一定能生電D．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后猜測(cè)原子中存在帶正電的物質(zhì)【答案】B【分析】根據(jù)相似的特點(diǎn)，把物體類比于電荷，引力波類比于電磁波，故采用類比法，而ABCD選項(xiàng)中只有庫侖預(yù)測(cè)兩點(diǎn)電荷間的相互作用力與萬有引力有相似的規(guī)律采用類比法。故選B。變式遷移2：如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的棗糕模型的正確性B．只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．根據(jù)該實(shí)驗(yàn)估算出原子核的半徑約為10－10mD．α粒子與金原子中的電子碰撞可能會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)【答案】B【分析】AB．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的角度偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，被反彈回來)，粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，故A錯(cuò)誤B正確；C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)估算出原子核半徑數(shù)量級(jí)約為10-15m，故C錯(cuò)誤；D．發(fā)生α粒子偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要是由于α粒子和金原子的原子核發(fā)生碰撞的結(jié)果，與電子碰撞時(shí)不會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。故選B。強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、人們?cè)谘芯吭咏Y(jié)構(gòu)時(shí)提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖所示．下列說法中正確的是（）A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)與棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型的建立無關(guān)B．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型C．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型D．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型【答案】B【解析】盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫的棗糕模型，建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選B。2、如圖所示是粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。從粒子源發(fā)射的粒子射向金箔，利用觀測(cè)裝置觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上熒光屏仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角粒子束度甚至大于90°。下列說法正確的是（）A．粒子是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子流B．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明原子中的正電荷彌漫性地均勻分布在原子內(nèi)C．粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是金箔中的電子對(duì)粒子的作用引起的D．粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是帶正電的原子核對(duì)粒子的斥力引起的【答案】D【解析】A．粒子是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的氦核，A錯(cuò)誤；B．若原子中的正電荷彌漫性地均勻分布在原子內(nèi)，粒子穿過原子時(shí)受到的各方向正電荷的斥力基本上會(huì)相互平衡，對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的影響不會(huì)很大，不會(huì)出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，B錯(cuò)誤；C．電子對(duì)粒子速度的大小和方向的影響可以忽略，C錯(cuò)誤；D．原子核帶正電，體積很小，但幾乎占有原子的全部質(zhì)量，電子在核外運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粒子進(jìn)入原子區(qū)域后，大部分離原子核很遠(yuǎn)，受到的庫侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變，只有極少數(shù)粒子在穿過時(shí)離原子核很近，因此受到很強(qiáng)的庫侖斥力，發(fā)生大角度散射，D正確。故選D。3、在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（）A．原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B．正電荷在原子中是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【答案】A【解析】在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，從而使α粒子在經(jīng)過時(shí)受到很強(qiáng)的斥力，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn).故選A。4、如圖所示為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說法中正確的是（）A．在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進(jìn)行觀察，屏上觀察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈【答案】C【解析】AB．α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子有大角度散射，所以A處觀察到的α粒子多，B處觀察到的α粒子少，故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；C．選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似，故C正確；D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子打入到金原子內(nèi)部受到金原子核的斥力作用從而改變運(yùn)動(dòng)方向，故D錯(cuò)誤。故選C。5、在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，我們并沒有考慮電子對(duì)α粒子偏轉(zhuǎn)角度的影響，這是因?yàn)椋ǎ〢．電子的體積非常小，以致α粒子碰不到它B．電子的質(zhì)量遠(yuǎn)比α粒子的小，所以它對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響極其微小C．α粒子使各個(gè)電子碰撞的效果相互抵消D．電子在核外均勻分布，所以α粒子受電子作用的合外力為零【答案】B【解析】A．電子體積非常小，α粒子碰到它像子彈碰到灰塵，損失的能量極少，不改變運(yùn)動(dòng)的軌跡，故A錯(cuò)誤；B．電子質(zhì)量遠(yuǎn)比α粒子的小，所以它對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響極其微小，故B正確；C．α粒子跟各個(gè)電子碰撞的效果像子彈碰到很多灰塵小顆粒，損失的能量極少，不改變運(yùn)動(dòng)的軌跡，但不能說相互抵消，各個(gè)電子對(duì)α粒子的作用力對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)形成阻礙，故C錯(cuò)誤；D．α粒子受到不同電子的作用不全是同一時(shí)刻受到的，所以說合外力為零錯(cuò)誤，故D錯(cuò)誤。故選B。6、1911年，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。他提出這種模型的依據(jù)是（）A．粒子散射實(shí)驗(yàn) B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) C．天然放射現(xiàn)象 D．核聚變反應(yīng)【答案】A【解析】1911年，通過粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)