第16章-第1講-原子結(jié)構(gòu)和波粒2象性-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)(新高考新教材)

第十六章

近代物理

自主命題卷全國(guó)卷考情分析2021·廣東卷·T1原子核的衰變2021·全國(guó)甲卷·T17原子核的衰變2021·湖南卷·T1衰變、半衰期2021·全國(guó)乙卷·T17半衰期2021·河北卷·T1衰變、半衰期2020·全國(guó)卷Ⅰ·T19核反應(yīng)2021·浙江6月選考·T14核反應(yīng)2020·全國(guó)卷Ⅱ·T18核能2020·天津卷·T1原子核式結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)2020·全國(guó)卷Ⅲ·T19原子核的衰變2020·江蘇卷·T12(1)(2)黑體輻射、能級(jí)躍遷、光子的動(dòng)量2019·全國(guó)卷Ⅰ·T14能級(jí)躍遷2020·浙江7月選考·T14核聚變、核能2019·全國(guó)卷Ⅱ·T15核能2019·天津卷·T5光電效應(yīng)2018·全國(guó)卷Ⅱ·T17光電效應(yīng)試題情境生活實(shí)踐類(lèi)醫(yī)用放射性核素、霓虹燈、氖管、光譜儀、原子鐘、威耳遜云室、射線(xiàn)測(cè)厚儀、原子彈、反應(yīng)堆與核電站、太陽(yáng)、氫彈、環(huán)流器裝置等學(xué)習(xí)探究類(lèi)光電效應(yīng)現(xiàn)象、光的波粒二象性、原子的核式結(jié)構(gòu)模型、氫原子光譜、原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、射線(xiàn)的危害與防護(hù)、原子核的結(jié)合能、核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)等1.了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.2.知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.會(huì)利用光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功、截止頻率、最大初動(dòng)能等物理量.3.知道原子的核式結(jié)構(gòu)，掌握玻爾理論及能級(jí)躍遷規(guī)律.4.了解實(shí)物粒子的波動(dòng)性，知道物質(zhì)波的概念.目標(biāo)要求第1講原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性考點(diǎn)五玻爾理論能級(jí)躍遷內(nèi)容索引考點(diǎn)一黑體輻射及實(shí)驗(yàn)規(guī)律考點(diǎn)二光電效應(yīng)考點(diǎn)三光的波粒二象性與物質(zhì)波課時(shí)精練考點(diǎn)四原子結(jié)構(gòu)考點(diǎn)一黑體輻射及實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.熱輻射(1)定義：周?chē)囊磺形矬w都在輻射

，這種輻射與物體的

有關(guān)，所以叫熱輻射.(2)特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體

的不同而有所不同.2.黑體、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)黑體：能夠

入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體.夯實(shí)必備知識(shí)基礎(chǔ)梳理電磁波溫度溫度完全吸收(2)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律①對(duì)于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與

有關(guān)外，還與材料的

及表面狀況有關(guān).②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的

有關(guān).隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有

，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較

的方向移動(dòng)，如圖.溫度種類(lèi)溫度增加短3.能量子(1)定義：普朗克認(rèn)為，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值ε的

，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子.(2)能量子大?。害牛?/p>

，其中ν是帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率，h稱(chēng)為普朗克常量.h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s).整數(shù)倍hν1.黑體能夠反射各種波長(zhǎng)的電磁波，但不會(huì)輻射電磁波.(

)2.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng).(

)3.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(shuō).(

)√××例1

(多選)關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A.黑體能夠完全吸收照射到它上面的光波B.隨著溫度的降低，各種波長(zhǎng)的光輻射強(qiáng)

度都有所增加C.隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度極大值向波

長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)D.黑體輻射的強(qiáng)度只與它的溫度有關(guān)，與形狀和黑體材料無(wú)關(guān)√√能完全吸收照射到它上面的各種頻率的電磁輻射的物體稱(chēng)為黑體，A正確；由題圖可知，隨溫度的降低，各種波長(zhǎng)的光輻射強(qiáng)度都有所減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，還與材料的種類(lèi)及表面情況有關(guān)，但黑體輻射電磁波的情況只與它的溫度有關(guān)，選項(xiàng)D正確.例2在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長(zhǎng)λ＝6.4×10－7m，每個(gè)激光脈沖的能量E＝1.5×10－2J.求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目.(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s.計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案

5×1016每個(gè)光子的能量為E0＝hν＝h，每個(gè)激光脈沖的能量為E，所以每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目為：N＝

，聯(lián)立且代入數(shù)據(jù)解得：N＝5×1016個(gè).考點(diǎn)二光電效應(yīng)1.光電效應(yīng)及其規(guī)律(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象照射到金屬表面的光，能使金屬中的

從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，這種電子常稱(chēng)為

.(2)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率

金屬的截止頻率.(3)光電效應(yīng)規(guī)律①每種金屬都有一個(gè)截止頻率νc，入射光的頻率必須

這個(gè)截止頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng).電子光電子大于或等于大于或等于②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度

，只隨入射光

的增大而增大.③光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9s.④當(dāng)入射光的頻率大于或等于截止頻率時(shí)，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，逸出的光電子數(shù)越

，逸出光電子的數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比，飽和電流的大小與入射光的強(qiáng)度成

.無(wú)關(guān)頻率多正比2.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)光電效應(yīng)方程①表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝

.②物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的______

.(2)逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的

，W0＝hνc＝

.(3)最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的

吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值.hν－W0最大初動(dòng)能最小值電子1.光子和光電子都不是實(shí)物粒子.(

)2.只要入射光的強(qiáng)度足夠大，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng).(

)3.要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須大于或等于金屬的逸出功.(

)4.光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比.(

)√×××1.光電效應(yīng)的分析思路提升關(guān)鍵能力方法技巧2.光電效應(yīng)圖像圖像名稱(chēng)圖線(xiàn)形狀獲取信息最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(xiàn)

①截止頻率(極限頻率)νc：圖線(xiàn)與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②逸出功W0：圖線(xiàn)與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：圖線(xiàn)的斜率k＝h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(xiàn)

①截止頻率νc：圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線(xiàn)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)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(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②飽和電流：電流的最大值；③最大初動(dòng)能：Ek＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系

①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2例3

研究光電效應(yīng)的電路圖如圖所示，關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是A.任何一種頻率的光，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，電流表

就會(huì)有示數(shù)B.若電源電動(dòng)勢(shì)足夠大，滑動(dòng)變阻器滑片向右滑，電

流表的示數(shù)能一直增大C.調(diào)換電源的正負(fù)極，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流

表的示數(shù)可能變?yōu)榱鉊.光電效應(yīng)反映了光具有波動(dòng)性√考向1光電效應(yīng)的規(guī)律能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于光的頻率，與照射時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；增加極板間電壓，會(huì)出現(xiàn)飽和電流，電流表示數(shù)不會(huì)一直增大，B錯(cuò)誤；調(diào)換電源正負(fù)極，若反向電壓達(dá)到遏止電壓，則電流表示數(shù)變?yōu)榱?，C正確；光電效應(yīng)反映了光具有粒子性，D錯(cuò)誤.例4

(多選)如圖所示，甲、乙、丙、丁是關(guān)于光電效應(yīng)的四個(gè)圖像，以下說(shuō)法正確的是A.由圖甲可求得普朗克常量h＝B.由圖乙可知虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線(xiàn)

對(duì)應(yīng)金屬的逸出功小C.由圖丙可知在光的顏色不變的情況下，入

射光越強(qiáng)，飽和電流越大D.由圖丁可知電壓越高，則光電流越大√考向2光電效應(yīng)的圖像√根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功，則實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)金屬的逸出功大，故B正確；入射光頻率一定，飽和電流由入射光的強(qiáng)度決定，即光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，光子數(shù)越多，飽和電流越大，故C正確；分析題圖丁可知，當(dāng)達(dá)到飽和電流以后，增加光電管兩端的電壓，光電流不變，故D錯(cuò)誤.例5

(多選)一定強(qiáng)度的激光(含有三種頻率的復(fù)色光)沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn)，如圖甲所示.現(xiàn)讓經(jīng)過(guò)玻璃磚后的A、B、C三束光分別照射相同的光電管的陰極(如圖乙所示)，其中C光照射時(shí)恰好有光電流產(chǎn)生，則A.若用B光照射光電管的陰極，一定有光電子逸出B.若用A光和C光分別照射光電管的陰極，A光照射時(shí)逸出的光電子的最

大初動(dòng)能較大C.若入射光的入射角從0開(kāi)始增大，C光比B光先消失D.若是激發(fā)態(tài)的氫原子直接躍遷到基態(tài)輻射出B光、C光，則C光對(duì)應(yīng)的

能級(jí)較低√√由題圖甲可得，B光和C光為單色光，C光的折射率大，頻率高；A光除了B、C光的反射光線(xiàn)外，還含有第三種頻率的光，為三種光的復(fù)合光.C光照射光電管恰好有光電流產(chǎn)生，用B光照射同一光電管，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；A光為三種頻率的復(fù)合光，但A光中某頻率的光發(fā)生了全反射，其臨界角最小，折射率最大，頻率最高，則A光和C光分別照射光電管的陰極時(shí)，A光照射時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能較大，故B正確；根據(jù)sinC＝

可知，C光的臨界角比B光小，若入射光的入射角從0開(kāi)始增大，C光比B光先消失，故C正確；C光的頻率比B光高，根據(jù)能級(jí)躍遷規(guī)律可知，若是激發(fā)態(tài)的氫原子直接躍遷到基態(tài)輻射出B光、C光，則C光對(duì)應(yīng)的能級(jí)較高，故D錯(cuò)誤.考點(diǎn)三光的波粒二象性與物質(zhì)波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有

.(2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有

.(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的

.2.物質(zhì)波(1)概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率

的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率

的地方，因此光波又叫概率波.夯實(shí)必備知識(shí)基礎(chǔ)梳理波動(dòng)性粒子性波粒二象性大小(2)物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝

，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量.1.光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性.(

)2.法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性.(

)√√例6

(2022·上海師大附中高三學(xué)業(yè)考試)用極微弱的可見(jiàn)光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)(b)(c)所示的圖像，則A.圖像(a)表明光具有波動(dòng)性B.圖像(c)表明光具有粒子性C.用紫外線(xiàn)觀察不到類(lèi)似的圖像D.實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波√題圖(a)只有分散的亮點(diǎn)，表明光具有粒子性；題圖(c)呈現(xiàn)干涉條紋，表明光具有波動(dòng)性，A、B錯(cuò)誤；紫外線(xiàn)也具有波粒二象性，也可以觀察到類(lèi)似的圖像，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波，D正確.考點(diǎn)四原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家

發(fā)現(xiàn)了電子.2.α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，英國(guó)物理學(xué)家

和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿

方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái).3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的_______和幾乎全部

都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).夯實(shí)必備知識(shí)基礎(chǔ)梳理湯姆孫盧瑟福原來(lái)正電荷質(zhì)量1.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是由于它跟金原子中的電子發(fā)生了碰撞.(

)2.原子中絕大部分是空的，原子核很小.(

)3.核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的.(

)×√√例7

關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的下述說(shuō)法中正確的是A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前

進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至被彈回接

近180°B.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來(lái)自帶正電的核及核外電子，當(dāng)α粒子接近

核時(shí)是核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)α粒子接近電子時(shí)，是電

子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)

驗(yàn)事實(shí)肯定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質(zhì)量√在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至被彈回接近180°，所以A正確；使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來(lái)自帶正電的核，當(dāng)α粒子接近核時(shí)，核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)α粒子的影響忽略不計(jì)，所以B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，所以C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及絕大部分質(zhì)量，所以D錯(cuò)誤.考點(diǎn)五玻爾理論能級(jí)躍遷1.玻爾理論(1)定態(tài)假設(shè)：電子只能處于一系列

的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中電子繞核的運(yùn)動(dòng)是

的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不產(chǎn)生電磁輻射.(2)躍遷假設(shè)：電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m<n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝

.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng).原子的定態(tài)是

，因此電子的可能軌道也是

.夯實(shí)必備知識(shí)基礎(chǔ)梳理不連續(xù)穩(wěn)定En－Em不連續(xù)的不連續(xù)的2.氫原子的能量和能級(jí)躍遷(1)能級(jí)和半徑公式：①能級(jí)公式：En＝

E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝

eV.－13.6②半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)軌道半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.(2)氫原子的能級(jí)圖，如圖所示1.處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為11eV的光子而躍遷到高能級(jí).(

)2.氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是hν＝En－Em(m<n).(

)3.氫原子各能級(jí)的能量指電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能.(

)4.玻爾理論能解釋所有元素的原子光譜.(

)×√××1.兩類(lèi)能級(jí)躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)射光子.提升關(guān)鍵能力方法技巧(2)受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量.吸收光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hν＝ΔE.2.光譜線(xiàn)條數(shù)的確定方法(1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線(xiàn)條數(shù)最多為n－1.(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線(xiàn)條數(shù)N＝3.電離(1)電離態(tài)：n＝∞，E＝0.(2)電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量.例如：氫原子從基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV(3)若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能.例8

(2019·全國(guó)卷Ⅰ·14)氫原子能級(jí)示意圖如圖所示.光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見(jiàn)光.要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見(jiàn)光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為A.12.09eV B.10.20eVC.1.89eV D.1.51eV√因?yàn)榭梢?jiàn)光光子的能量范圍是1.63eV～3.10eV，所以處于基態(tài)的氫原子至少要被激發(fā)到n＝3能級(jí)，要給氫原子提供的能量最少為E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，故選項(xiàng)A正確.例9氫原子的能級(jí)圖如圖所示.用氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑，下列說(shuō)法正確的是A.產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為6.41eVB.產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為12.75eVC.氫原子從n＝2能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)

輻射的光不能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)D.氫原子從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)

輻射的光也能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)√從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子能量為－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν－W0＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故A正確，B錯(cuò)誤；氫原子從n＝2能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子能量為10.2eV，能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；氫原子從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子能量小于金屬鉑的逸出功，故不能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤.課時(shí)精練1.(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說(shuō)法正確的有A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)也相等√必備基礎(chǔ)練1234567891011√2.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是A.截止頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多√12345678910111234567891011逸出功W0＝hνc，W0∝νc，A正確；只有照射光的頻率ν大于或等于金屬截止頻率νc，才能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，入射光頻率ν不確定時(shí)，無(wú)法確定Ek與W0的關(guān)系，C錯(cuò)誤；頻率一定，入射光的光強(qiáng)越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，D錯(cuò)誤.3.頻率為ν的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm.改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)A.Ekm－h(huán)ν

B.2EkmC.Ekm＋hν

D.Ekm＋2hν1234567891011√根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選項(xiàng)C正確.4.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，下列說(shuō)法正確的是A.用能量為9.0eV的電子激發(fā)n＝1能級(jí)的大量氫原子，

可以使氫原子躍遷到高能級(jí)B.n＝2能級(jí)的氫原子可以吸收能量為3.3eV的光子而

發(fā)生電離C.大量處于n＝4能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)放出的所有光子中，n＝4能級(jí)

躍遷到n＝1能級(jí)釋放的光子的粒子性最顯著D.大量處于基態(tài)的氫原子吸收12.09eV的光子后，只可以放出兩種頻率

的光子√12345678910111234567891011n＝1能級(jí)與n＝2能級(jí)的能量差為10.2eV，由于9.0eV<10.2eV，因此用能量為9.0eV的電子激發(fā)n＝1能級(jí)的大量氫原子，不能使氫原子躍遷到高能級(jí)，故A錯(cuò)誤；n＝2能級(jí)的氫原子的能量為－3.40eV，因此欲使其發(fā)生電離，吸收的能量至少為3.40eV，故B錯(cuò)誤；光子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)波動(dòng)性越顯著，光子的頻率越高，粒子性越顯著，由玻爾理論可知，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)釋放的光子能量最大，由E＝hν可知，該光子的頻率最高，該光子的粒子性最顯著，故C正確；1234567891011大量處于基態(tài)的氫原子吸收12.09eV的光子后，由躍遷規(guī)律可知，大量的氫原子可以躍遷到n＝3能級(jí)，則放出

＝3種頻率的光子，故D錯(cuò)誤.5.(多選)(2017·全國(guó)卷Ⅲ·19)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說(shuō)法正確的是A.若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB.若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD.若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb√1234567891011√1234567891011由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得，Ek＝hν－W0，由動(dòng)能定理得，Ek＝eU，用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同.當(dāng)νa＞νb時(shí)，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0＝

hνa－

Eka＝

hνb－

Ekb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.(2020·江蘇卷·12(1)(2))(1)“測(cè)溫槍”(學(xué)名“紅外線(xiàn)輻射測(cè)溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點(diǎn).它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來(lái)的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示.若人體溫度升高，則人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ的變化情況是____.A.I增大，λ增大

B.I增大，λ減小C.I減小，λ增大

D.I減小，λ減小1234567891011B若人體溫度升高，則人體的熱輻射強(qiáng)度I增大，由ε＝hν，故對(duì)應(yīng)的頻率ν變大，由c＝λν知對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ變小，選項(xiàng)B正確.(2)大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線(xiàn)，其中最長(zhǎng)和最短波長(zhǎng)分別為λ1和λ2，則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為_(kāi)_____，波長(zhǎng)為λ1的光子的動(dòng)量為_(kāi)__.(已知普朗克常量為h，光速為c)1234567891011該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差ΔE對(duì)應(yīng)著輻射最短波長(zhǎng)的光子，故能量差為ΔE＝hν＝

；波長(zhǎng)為λ1的光子的動(dòng)量p＝

.7.(多選)對(duì)于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示.用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功B.圖中直線(xiàn)的斜率為C.在得到這兩條直線(xiàn)時(shí)，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光

頻率較高1234567891011能力綜合練√√1234567891011根據(jù)Uce＝Ek＝hν－W0，即Uc＝

，則由題圖可知鈉的逸出功小于鈣的逸出功，選項(xiàng)A正確；題圖中直線(xiàn)的斜率為

，選項(xiàng)B正確；在得到這兩條直線(xiàn)時(shí)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)Ek＝hν－W0，若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光頻率較低，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.8.用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖甲所示，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，圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.則下列說(shuō)法中正確的是A.欲測(cè)遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B.當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑

片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C.增大照射光的強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D.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)能約為Ek＝1.2×10－19J1234567891011√遏止電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)電子起阻礙作用，則電源的右端為正極，故A錯(cuò)誤；當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，加速電場(chǎng)增強(qiáng)，電流1234567891011增加但增加到一定值后不再增加，故B錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0可知，最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc，νc＝5.15×1014Hz，代入數(shù)值求得Ek≈1.2×10－19J，故D正確.9.(多選)(2020·浙江1月選考·14)由玻爾原子模型求得氫原子能級(jí)如圖所示，已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，則A.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能輻射出γ射線(xiàn)B.氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紅外線(xiàn)C.處于n＝3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線(xiàn)并

發(fā)生電離D.大量氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出2種頻率的可見(jiàn)光1234567891011√√1234567891011γ射線(xiàn)是放射性元素的原子核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來(lái)的，氫不是放射性元素，A錯(cuò)誤；氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的能量E＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV,1.62eV<1.89eV<3.11eV，故氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光為可見(jiàn)光，B錯(cuò)誤；根據(jù)E＝hν及題給條件可知，紫外線(xiàn)光子的能量大于3.11eV，要使處于n＝3能級(jí)的氫原子發(fā)生電離，需要的能量至少為1.51eV，故C正確；1234567891011大量氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子能量有0.66eV、2.55eV、12.75eV、1.89eV、12.09eV、10.2eV，故大量氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出2種頻率的可見(jiàn)光，D正確.10.如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，則關(guān)于氫原子在能級(jí)躍遷過(guò)程中輻射或吸收光子的特征，下列說(shuō)法中正確的是A.一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能輻

射出5種不同頻率的光子1234567891011B.一群處于n＝3能級(jí)的氫原子吸收能量為0.9eV的光子可以躍遷到n＝4能級(jí)C.處于基態(tài)的氫原子吸收能量為13.8eV的光子可以發(fā)生電離D.若氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照在某種金屬表面上

能發(fā)生光電效應(yīng)，則從n＝5能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出的光也一定能