专题十 波粒二象性 原子与原子核-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

1．氢原子能级图 (1)能级图如图所示。 (2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数：N＝C＝。 2．原子核的衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一整体射出 中子转化为质子和电子 2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、__质量数__守恒 3．核能 (1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。 (2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。注意质量数与质量是两个不同的概念。 (3)质能方程：E＝mc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比。 4．光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个__极限频率__，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的__频率__增大而增大。 (3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过10－9 s。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成__正__比。 5．光电效应方程 (1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量hν和逸出功W0的关系为：Ek＝hν－W0。 (2)极限频率νc＝。 高考题型1　光电效应与光的粒子性 【例1】　(多选)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图像可以得到(　　) A．该金属的逸出功为零 B．普朗克常量为，单位为J·Hz C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b D．当入射光的频率为3a时，遏止电压为 [答案]　CD [解析]　根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知Ek－ν图线的斜率表示普朗克常量h，即h＝＝，单位为J/Hz，纵轴截距的绝对值表示金属的逸出功W0，W0＝b，选项A、B错误；当入射光的频率ν＝2a时，光电子的最大初动能Ek＝·2a－b＝b，选项C正确；由Ek＝hν－W0可知，当入射光的频率为3a时，光电子的最大初动能为Ek＝2b，由最大初动能Ek与遏止电压的关系式Ek＝eUc可知，遏止电压为Uc＝，选项D正确。 【技巧点拨】 1．处理光电效应问题的两条线索 一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是： (1)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。 (2)光强→光子数目多→发射光电子数多→光电流大。 2．爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0的研究对象是金属表面的电子，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图所示)，直线的斜率为h，直线与ν轴的交点的物理意义是极限频率νc，直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值。 1. 利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示，用频率为ν的光照射某种金属，发生光电效应时，光电子的最大初动能为Ek；若用频率为2ν的光照射该金属，发生光电效应时光电子的最大 初动能为2.5Ek。则该金属的截止频率为(　　) A．　　　　　　 B． C．2ν D．3ν [答案]　A [解析]　设金属的逸出功为W0，根据光电效应方程有hν－W0＝Ek,2hν－W0＝2.5Ek，解得W0＝，又因为W0＝hν0，解得ν0＝，故选A。 2．下列说法正确的是(　　) A．光的波动性是光子之间相互作用的结果 B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量 D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大 [答案]　B [解析]　A．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，故A错误； B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故B正确；C．光电效应揭示了光的粒子性，但是不能证明光子除了能量之外还具有动量，选项C错误；D.α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角会变小，选项D错误。 故选B。 高考题型2　原子结构和能级跃迁 【例2】　如图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.25 eV的金属钾，下列说法正确的是(　　) A．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短 B．这群氢原子能发出