专题七-光电效应-原子结构与原子核x课件.pptx

1、1创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破2创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破“物理观念物理观念”构建构建一、光电效应及其规律一、光电效应及其规律1.爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦光电效应方程：EkhW0。2.最大初动能与遏止电压的关系：最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。3.逸出功与极限频率的关系：逸出功与极限频率的关系：W0hc。4.Ek图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。(1)横轴截距表示极限频率；横轴截距表示极限频率；(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；纵轴截距的绝对值表示逸出功；(3)图线的斜率表示普朗克常量图线的斜

2、率表示普朗克常量h。3创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破二、原子结构与玻尔理论二、原子结构与玻尔理论知识体系知识体系4创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破三、原子核及其衰变三、原子核及其衰变知识体系知识体系5创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破四、核反应核能的计算四、核反应核能的计算 知识知识体系体系6创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破“科学思维科学思维”展示展示一、光电效应的研究思路一、光电效应的研究思路二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别7创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破三、计算核能

3、的几种方法三、计算核能的几种方法1.根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平的平方，即方，即Emc2。2.根据根据1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于931.5兆电子伏兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即，即Em931.5 MeV。3.如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。即为释放的核能。8创新

4、设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破光电效应问题光电效应问题考向一爱因斯坦光电效应方程考向一爱因斯坦光电效应方程【典例【典例1】(2019北京卷，北京卷，19)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。次实验的结果。组组次次入射入射光子的光子的能量能量/Ev相对光强相对光强光电流光电流大小大小/mA逸出光电子的最大动能逸出光电子的最大动能/eV第一组第一组1234.04040弱弱中中强强2943600.90909第二组第二组4566.

5、06060弱弱中中强强2740552.929299创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破由表中数据得出的论断中不正确的是由表中数据得出的论断中不正确的是()A.两组实验采用了不同频率的入射光两组实验采用了不同频率的入射光B.两组实验所用的金属板材质不同两组实验所用的金属板材质不同C.若入射光子的能量为若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD.若入射光子的能量为若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大，相对光强越强，光电流越大解析解析光子的能量光子的能量Eh，入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，入射光子的能量不同，故

6、入射光子的频率不同，A正确；正确；由爱因斯坦的光电效应方程由爱因斯坦的光电效应方程hW0Ek，可求出两组实验的逸出功，可求出两组实验的逸出功W0均为均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；由错误；由hW0Ek，W03.1 eV；当；当h5.0 eV时，时，Ek1.9 eV，C正确；光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单正确；光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。正确。答案答案B10创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破考向二光电效应的图

7、象问题考向二光电效应的图象问题【典例【典例2】小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图图如图1甲所示。已知普朗克常量甲所示。已知普朗克常量h6.631034 Js。图图1(1)图甲中电极图甲中电极A为光电管的为光电管的“阴极阴极”还是还是“阳极阳极”；(2)实验中测得铷的遏止电压实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率与入射光频率之间的关系如图乙所示，求铷的截止频之间的关系如图乙所示，求铷的截止频率及逸出功；率及逸出功；(3)如果实验中入射光的频率如果实验中入射光的频率7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动

8、能是多少。，则产生的光电子的最大初动能是多少。11创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破解析解析(1)在光电效应中，电子向在光电效应中，电子向A极运动，故电极极运动，故电极A为光电管的阳极。为光电管的阳极。(2)由题图可知，铷的截止频率由题图可知，铷的截止频率c为为5.151014Hz，逸出功，逸出功W0hc6.6310345.151014 J3.411019 J。(3)当入射光的频率为当入射光的频率为7.001014Hz时，由时，由Ekhhc得，光电子的最大初动得，光电子的最大初动能为能为Ek6.631034(7.005.15)1014 J1.231019 J。答案答案(1)阳极阳极(

9、2)5.151014 Hz(5.125.18)1014 Hz均视为正确均视为正确3.411019 J(3.393.43)1019 J均视为正确均视为正确(3)1.231019 J(1.211.25)1019 J均视为正确均视为正确12创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破解决光电效应类问题的解决光电效应类问题的“3点注意点注意”(1)决定光电子最大初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是决定光电子最大初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小。入射光光强的大小。(2)由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流由光电效应发射出的光电子由一极到达另

10、一极，是电路中产生光电流的条件。的条件。(3)明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用。明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用。13创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破1.(2018全国卷全国卷，17)用波长为用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为大初动能为1.281019 J。已知普朗克常量为。已知普朗克常量为6.631034 Js，真空中的光速，真空中的光速为为3.00108 ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1101

11、4 Hz B.81014 HzC.21015 Hz D.81015 Hz答案答案B14创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破2.(2019宜昌市联考宜昌市联考)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能光电子的最大初动能Ekm与入射光频率与入射光频率的关系如图的关系如图2所示，其中所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是为极限频率。从图中可以确定的是()图图2A.当入射光频率当入射光频率0时，会逸出光电子时，会逸出光电子B.该金

12、属的逸出功与入射光频率该金属的逸出功与入射光频率有关有关C.最大初动能最大初动能Ekm与入射光强度成正比与入射光强度成正比D.图中直线的斜率为普朗克常量图中直线的斜率为普朗克常量h15创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破答案答案D16创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破3.(2019天津卷，天津卷，5)如图如图3为为a、b、c三种光在同一光电效应装置中三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是镜时，下述光路图中正确的是()图图3解析解析由爱因斯坦光电效应方程由爱因

13、斯坦光电效应方程EkhW0和动能定理和动能定理eU0Ek得得eUhW0，知遏止电压大，则光的频率大，知遏止电压大，则光的频率大，bca，由光的色散现象知频率越大，由光的色散现象知频率越大，折射率越大，光的偏折角越大，选项折射率越大，光的偏折角越大，选项C正确。正确。答案答案C17创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破考向一对波粒二象性的理解考向一对波粒二象性的理解【典例【典例1】(多选多选)(2019山东青岛市模拟山东青岛市模拟)关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是()原子结构原子结构A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性不仅光

14、子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C.波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的是统一的D.实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析解析由德布罗意波可知由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动

15、轨道，故没有特定的运动轨道，故B正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，故长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，故D错误。错误。答案答案ABC18创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破考向二氢原子能级跃迁问题考向二氢原子能级跃迁问题【典例【典例2】(2019全国卷全国卷，14)氢原子能级示意图如图氢原子能级示意图如图4所示。光所示。光子能量在子能量在1.63 eV3.10 eV的光为可见光。要使处于基态的光为可见光。要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光

16、子，最少应给氢原子提供的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为的能量为()图图4A.12.09 eV B.10.20 eVC.1.89 eV D.1.51 eV解析解析因为可见光光子的能量范围是因为可见光光子的能量范围是1.63 eV3.10 eV，所以氢原子至少要被激，所以氢原子至少要被激发到发到n3能级，要给氢原子提供的能量最少为能级，要给氢原子提供的能量最少为E(1.5113.60)eV12.09 eV，即选项即选项A正确。正确。答案答案A19创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破解决氢原子能级跃迁问题的注意点解决氢原子能级跃迁问题的注意点(1)原子跃迁时，所

17、吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。剩余能量为自由电子的动能。20创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破1.(2019湖北四地七校联考湖北四地七校联考)一个氢原子从一个氢原子从n2能级跃迁到能级跃迁到n3能级，则该氢原子能级，则该氢原子()A.吸收光子，能量增加吸收光子，能量增加 B.B.吸收光子，能量减少吸收光子，能量减少C.放出光子，能量增加放出光子，能量增加

18、D.D.放出光子，能量减少放出光子，能量减少解析解析从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，从低能级向高能级跃迁，从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，能量增加。一个氢原子从吸收光子，能量增加。一个氢原子从n2 能级跃迁到能级跃迁到n3能级，即从低能级向能级，即从低能级向高能级跃迁，吸收光子，能量增加。选项高能级跃迁，吸收光子，能量增加。选项A正确。正确。答案答案A21创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破2.(2019山东青岛市模拟山东青岛市模拟)如图如图5为氢原子的能级图，已知可见光光为氢原子的能级图，已知可见光光子的能量范围为子的能量范围为1.

19、623.11 eV，金属钠的逸出功是，金属钠的逸出功是2.25 eV，现，现有大量处于有大量处于n4能级的氢原子。下列说法正确的是能级的氢原子。下列说法正确的是()图图5A.氢原子跃迁时最多可发出氢原子跃迁时最多可发出6种可见光种可见光B.氢原子跃迁时发出的可见光均能使金属钠发生光电效应氢原子跃迁时发出的可见光均能使金属钠发生光电效应C.氢原子跃迁时发出的可见光使金属钠发生光电效应得到光电子氢原子跃迁时发出的可见光使金属钠发生光电效应得到光电子的最大初动能为的最大初动能为0.3 eVD.氢原子跃迁时发出的可见光使金属钠发生光电效应得到光电子氢原子跃迁时发出的可见光使金属钠发生光电效应得到光电子

20、的最大初动能为的最大初动能为10.98 eV22创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破答案答案C23创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破3.(多选多选)(20194月浙江选考，月浙江选考，14)波长为波长为1和和2的两束可见光入射到双缝，在光屏的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为上观察到干涉条纹，其中波长为1的光的条纹间距大于波长为的光的条纹间距大于波长为2的条纹间距。的条纹间距。则则(下列表述中，下标下列表述中，下标“1”和和“2”分别代表波长为分别代表波长为1和和2的光所对应的物理量的光所对应的物理量)()A.这两束光的光子的动量这两束光的光子的动量p1

21、p2B.这两束光从玻璃射向真空时，其临界角这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1C2C.这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压Uc1Uc2D.这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n2能级时产生，则相应激发态的电能级时产生，则相应激发态的电离能离能E1E224创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破答案答案BD25创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破考向一核反应方程考向一核反应方程原子核原子核答案答案B26创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破考向二原子核的衰变规律考向二原子核的衰变规律【典例

22、【典例2】(多选多选)(20194月浙江选考，月浙江选考，15)静止在匀强磁场中的原子核静止在匀强磁场中的原子核X发生发生衰衰变后变成新原子核变后变成新原子核Y。已知核。已知核X的质量数为的质量数为A，电荷数为，电荷数为Z，核，核X、核、核Y和和粒子粒子的质量分别为的质量分别为mX、mY和和m，粒子在磁场中运动的半径为粒子在磁场中运动的半径为R。则。则()27创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破答案答案AC28创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破考向三核能的计算考向三核能的计算解析解析因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损因电子的质量远小于质子的质量，计算中可

23、忽略不计。质量亏损m4mpm，由质能方程得，由质能方程得，Emc2(41.007 84.002 6)931 MeV26.6 MeV，选项选项C正确。正确。答案答案C29创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破1.(多选多选)(2019天津卷，天津卷，6)我国核聚变反应研究大科学装置我国核聚变反应研究大科学装置“人造人造太阳太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是下列关于聚变的说法正确的是()

24、图图6A.核聚变比核裂变更为安全、清洁核聚变比核裂变更为安全、清洁B.任何两个原子核都可以发生聚变任何两个原子核都可以发生聚变C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加解析解析核聚变没有放射性污染，安全、清洁，核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A正确；只有原子序数小的正确；只有原子序数小的“轻轻”核才能发生聚变，核才能发生聚变，B错误；轻核聚变成质量较大的原子核、比结合能增加，总质错误；轻核聚变成质量较大的原子核、比结合能增加，总质量减小，量减小

25、，C错误，错误，D正确。正确。答案答案AD30创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破31创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破解析解析元素的半衰期与元素所处的物理化学状态无关，选项元素的半衰期与元素所处的物理化学状态无关，选项A错误；由核反应方错误；由核反应方程遵循的质量数守恒、电荷数守恒可知，中微子的质量数程遵循的质量数守恒、电荷数守恒可知，中微子的质量数A0，电荷数，电荷数Z0，选项选项B正确；核反应中释放出的正电子是原子核内的质子转变为中子和正电子释正确；核反应中释放出的正电子是原子核内的质子转变为中子和正电子释放出来的，选项放出来的，选项C错误；两个质子和两个中子结合成一个错误；两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放出能量，粒子，释放出能量，一定有质量亏损，两个质子和两个中子质量之和一定大于一定有质量亏损，两个质子和两个中子质量之和一定大于粒子的质量，选项粒子的质量，选项D错误。错误。答案答案B32创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破答案答案D33创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破34创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破35创新设计创新设计 素养内容提炼 命题热点突破答案答案ABC36本节内容结束