2026届高三物理一轮复习课件：光电效应和原子物理

专题11 光电效应和原子物理 高三一轮专题复习 CONTENTS 光电效应现象和规律 氢原子光谱 原子结构 原子核 【 光电效应现象】 光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应。 发射出来的电子叫做光电子。 【 光电效应规律 】 瞬时性：光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的（10-9s）。 饱和电流（电压增大到一定时，电流不变）。           ①一个电子只吸收一个光子。 光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。 ②光强：用I表示光学中的光强，表示光的频率， S为照射区域面积， N为时间间隔t内照到S上的光子总数，则 ③光强越大，光子越多，光电子越多，饱和电流越大 （3）（截止频率）也叫极限频率：每种金属都有一个极限频率。 （4）遏制电压：(光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) 例1 如图是光电管的原理图，已知当有频率为ν0的光照射到阴极 K上时，电路中有光电流，则 A．当换用频率为ν1（ν1<ν0）的光照射阴极 K时，电路中一定没有光电流 B．当换用频率为ν2（ν2>ν0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流 C．当增大电路中电的电压时，电路中的光电流一定增大 D．当将电极性反接时，电路中一定没有光电流产生 【 例题2 】 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，下列说法正确的是（     ） A．a的绝对值表示逸出功，与入射光频率ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比 C．ν0是该金属极限频率，当入射光频率ν<ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率表示普朗克常量 【爱因斯坦光电效应方程】 （1）光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子。 光子的能量为ε=hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10–34 J·s。 （2）光电效应方程：Ek=hν–W0。 其中hν为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功。 4．遏止电压与截止频率 （1）遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。 （2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）。不同的金属对应着不同的极限频率。 （3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功。（与金属自身有关） 例题3 用如图1所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA.移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0.则(　　) A．光电管阴极的逸出功为1.8 eV B．开关S断开后，没有电流流过电流表G C．光电子的最大初动能为0.7 eV D．改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小 氢原子光谱 1．轨道量子化 (1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值． (2)氢原子的电子轨道最小半径为r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足rn＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数． 2．能量量子化 (1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的． (2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV. (3)激发态：除基态之外的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动． 例题4 如图2所示是玻尔理论中氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，氢原子受激发能跃迁到n＝3的激发态，则照射氢原子的单色光的光子能量为(　　) A．13.6 eV B．12.09 eV C．10.2 eV D．3.4 eV 原子核衰变半衰期 1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，而变成另一种原子核的变化． 2．衰变类型 (1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，U的α衰变方程：→＋. (2)β衰变： 原子核放出β粒子的衰变．进行β 衰变时，质量数不变，电荷数加1，Th的β衰变方程：→＋. 3．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒 例题5 (多选)放射性元素衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 而可以经一次衰变变成(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成，和最后都变成，衰变路径如图2所示．则(　　) A．a＝82，b＝211 B. → 是α衰变，→ 是β衰变 C.→ 是α衰变，→ 是β衰变 D. 经过一次β衰变变成 结合能与比结合能 结合能 比结合能 比结合能曲线 把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量 等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度 不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示 从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大， 轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小 例题6 原子核的比结合能曲线如图1所示．根据该曲线，下列判断正确的有(　　) A．核比核更稳定 B．核的结合能约为14 MeV C．两个核结合成核时吸收能量 D．  核中核子的平均结合能比核中的大 练习1 静止的 原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大、小圆半径分别为R1、R2，则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是(　　) A. ―→ ＋            B. ―→ 84＋ C．R1∶R2＝84∶1                D．R1∶R2＝207∶4 练习2 采用如图10甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示． (1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会________(选填“增大”“不变”或“减小”)． (2)照射阴极材料时，________(选填“a光”或“b光”)使其逸出的光电子的最大初动能大． (3)若a光的光子能量为5 eV，图乙中Uc2＝－3 V，则光电管的阴极材料的逸出功为______ J．(e＝1.6×10－19 C) 练习3 氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）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(　　) A．12.09 eV     B．10.20 eV    C．1.89 eV     D．1.5l eV 练习4 (多选)活体生物由于需要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量开始减少．由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法.14C衰变为14N的半衰期约为5 730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是(　　) A．该古木的死亡时间约为5 730年 B．14C与14N具有相同的中子数 C．14C衰变为14N的过程中放出β射线 D．升高古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变 练习5 如图2所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是(　　) A．将原子核A分解为原子核B、C吸收能量 B．将原子核D、E结合成原子核F吸收能量 C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量 D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量 练习6 下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，其中说法正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点 B．图乙中用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 C．图丙中处于n=3能级的一个氢原子向低能级跃迁，最多可以放出3种频率的光 D．丁图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来一定带正电 练习7 科幻大片《流浪地球》中描述的行星发动机为“重元素核聚变发动机”，通过燃烧石头获得能量，所谓“重元素核聚变”指的是两个比较重（相对氘，氚）的核，产生聚变形成一个更重的核并放出能量的过程。影片中发动机燃烧石头指的是石头里的硅(Si)聚变生成铁(Fe)，结合下比结合能图，下列说法正确的是（　　） A．比结合能越大，原子核越稳定 B.Fe的结合能比Si的结合能大 C．比结合能越大，原子核总的结合能也越大 D．从图中可以看出，轻核聚变会释放能量，重核裂变不会释放能量 练习8 如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性 B．只有少数的α粒子发生大角度偏转 C．根据该实验估算出原子核的半径约为10－10 m D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转 练习9 如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置．关于观察到的现象，下列说法中正确的是 A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B．放在C位置时屏上观察不到闪光 C．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍少些 D．放在D位置时屏上不能观察到闪光 练习10 对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（     ） A．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出 C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波 总结 光电效应现象和规律 氢原子光谱 原子结构 原子核 根据质能方程ΔE＝Δm，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作 课程结束 感谢观看 光电效应