高考物理一轮复习第十二章近代物理初步学案.doc

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1、1 / 37【2019【2019最新最新】精选高考物理一轮复习第十二章近代物理初步学案精选高考物理一轮复习第十二章近代物理初步学案 全国卷5年考情分析(说明：20132016年，本章内容以选考题目出现)基础考点常考考点(20132017考情统计)命题概率常考角度光电效应()17卷T19(6分) 16卷T35(1)(5分)独立命题概率40%爱因斯坦光电效应方程()15卷T35(1)(5分) 15卷T35(1)(5分)独立命题概率40%原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期()17卷T15(6分) 14卷T35(1)(6分) 14卷T35(1)(5分)独立命题概率60%核力、核反应方程()16

2、卷T35(1)(5分) 13卷T35(1)(6分)独立命题概率40%结合能、质量亏损()17卷T17(6分)独立命题概率30%氢原子光谱() 氢原子的能级结构、能级公式() 放射性同位素() 射线的危害和防护() 以上4个考点未曾独立命题裂变反应和聚变反应、裂变反应堆()13卷T35(1)(5分)独立命题概率30%(1)光电效应现象与光电效应方程的应用(2)原子核式结构(3)氢原子光谱规律、能级跃迁(4)核衰变与核反应方程(5)核能与爱因斯坦质能方程第1节波粒二象性(1)光子和光电子都是实物粒子。()(2)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。()(3)要使某金属发生光电效应，入射

3、光子的能量必须大于金属的逸出功。()(4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。()(5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。()物理学史判断(1)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。()(2)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。()2 / 37(3)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。()1. 每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能使金属产生光电效应。2光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。3当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成

4、正比。4解题中常用到的二级结论：(1)遏止电压Uc与入射光频率、逸出功W0间的关系式：Uc。(2)截止频率c与逸出功W0的关系：hcW00，据此求出截止频率c。 突破点(一) 对光电效应的理解1与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子

5、核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。3 / 37(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。2光电效应的研究思路(1)两条线索

6、：(2)两条对应关系：光电流大光强大光电子的最大初动能大光子频率高(3)三点提醒：能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。题点全练1(2018天津模拟)在光电效应实验中，用波长为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A仅增大入射光的强度，光电流大小不变 B仅减小入射光的强度，光电效应现象可能消失 C改用波长大于的光照射，光电子的最大初动能变大 D改用波长大于的光照射，可能不发生光电效应解析：选D 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应与入射光

7、的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误；入射光的频率大于金属的极限频率，才会发生光电效应，与入射光的强度无关，故B错误；在光电效应中，根据光电效应4 / 37方程知，EkmW0，改用波长大于的光照射，光电子的最大初动能变小，或者可能不发生光电效应，选项C错误，D正确。2.(2018西安六校联考)如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则( )A若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C若用红外线照射阴极K时，电流表中一定

8、没有电流通过D若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变解析：选A 所加的电压，使光电子到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，B错误。若用红外线照射阴极K时，因红外线频率小于可见光，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故C错误。若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于红外线的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D错误。3多选(2016全国卷)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正

9、确的是( )A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：选ACE 根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于截止频率，则没有光5 / 37电流产生，故D错误，E正确。

10、突破点(二) 爱因斯坦的光电效应方程及应用1三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程EkhW0。(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即EkeUc，其中Uc是遏止电压。(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率c的关系是W0hc。2四类图像图像名称图线形状读取信息最大初动能Ek与入射光频率的关系图线截止频率(极限频率)：横轴截距逸出功：纵轴截距的绝对值W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率c：横轴截距遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即hke颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关

11、系遏止电压Uc：横轴截距饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2典例 多选(2017全国卷)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkb6 / 37C若Uab，则一定有haEkahbEkb解析 设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有EkhW，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随的增大

12、而增大，B项正确；又EkeU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eUhW，遏止电压U随增大而增大，A项错误；又有hEkW，W相同，则D项错误。答案 BC方法规律 应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应。(2)截止频率对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hchW0。(3)应用光电效应方程EkhW0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV1.61019 J)。集训冲关1.多选(2018西安模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱

13、因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是( )A光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C若用光子能量为12 eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大7 / 37D若用光子能量为9.5

14、eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零解析：选AC 由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由EkhW0eUc得W04.5 V，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5 V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍可能为零，选项D错。2多选1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的

15、四个图像中，下列说法正确的是( )A图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C图3中，若电子电荷量用e表示，1、c、U1已知，由Uc图像可求得普朗克常量的表达式为hU1e 1cD图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或h0解析：选CD 用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由题图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度

16、与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应8 / 37方程UcehW0，可知Uc，图像Uc的斜率表示，即，解得h，故选项C正确；根据光电效应方程EkhW0，Ek图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于h0，故选项D正确。3.(2015全国卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_。解析：根据光电效应方程EkmhW0及Ekme

17、Uc得Uc，故k，b，得hek，W0eb。答案：ek eb突破点(三) 对波粒二象性的理解1对光的波动性和粒子性的进一步理解光的波动性光的粒子性实验基础干涉和衍射光电效应、康普顿效应表现光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述大量的光子在传播时，表现出光的波动性当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质少量或个别光子容易显示出光的粒子性说明光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的光的波动性不同于宏观观念的波粒子的含义是“不连续”“一份一份”的光子不同于宏观观念的粒子2.波动性和粒子性的对立与统一(1)大量光子易显示出

18、波动性，而少量光子易显示出粒子性。(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。(3)光子说并未否定波动说，Eh中，和就是波的概念。(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。3物质波9 / 37(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。(2)物质波的波长：，h是普朗克常量。题点全练1(2015上海高考)用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明( )A光的本质是波B光的本质是粒子C光的能量在胶片上分布不均匀D光到达胶片上不同位置的概率相同解析：选C 用很弱的光做单缝衍射实验，改

19、变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，故A、B错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C正确，D错误。2多选(2018蚌埠月考)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )A光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应解析：选BD 光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；用光照射金属不能发生光电效应是因为该

20、入射光的频率小于金属的截止频率，B正确；根据光电效应方程hW0eUc可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误10 / 37；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普 顿效应，D正确。3多选(2015全国卷)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是( )A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：选ACD

21、 电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确。射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误。人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确。电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D正确。光电效应实验，体现的是粒子性，选项E错误。(一)普通高中适用作业A级基础小题练熟练快1(2018茂名一模)用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( )A改用红光照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间解析：选B 根据光电效应发生的条件0，必须用能量更大，即频率更高的粒子。能否发生光

22、电效应与光的强度和照射时间无关。X射线的频率大于紫外线的频率，故A11 / 37、C、D错误，B正确。2关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于107 sD只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生解析：选A 发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；

23、发生光电效应的反应时间一般都不超过109 s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能发生，选项D错误。3多选美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光子除了具有能量之外还具有动量，被电子散射的X光子与入射的X光子相比( )A速度减小 B频率减小 C波长减小 D能量减小解析：选BD 光速不变，A错误；光子将一部分能量转移到电子，其能量减小，随之光子的频率减小、波长变长，B、D正确，C错误。4多选下列关于波粒二象性的说法正确的是( )A光电效应揭示了光的波动性B使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会出现衍射图样C

24、黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性解析：选BCD 光电效应揭示了光的粒子性，A错误；单个光子通过单缝后在底片上呈现出随机12 / 37性，但大量光子通过单缝后在底片上呈现出波动性，B正确；黑体辐射的实验规律说明了电磁辐射是量子化的，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射可用光的粒子性来解释，C正确；热中子束射在晶体上产生衍射图样，是由于运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，D正确。5(2018日照模拟)现用某一光电管进行光电效应实验，当用频率为的光照射时，有光电流产生。下列说法正确的是( )A光照时间越长，光电流就越大B减

25、小入射光的强度，光电流消失C用频率小于的光照射，光电效应现象消失D用频率为2的光照射，光电子的最大初动能变大解析：选D 光电流的大小与入射光的时间无关，入射光的强度越大，饱和光电流越大，故A错误；能否发生光电效应与入射光的强度无关，减小入射光的强度，光电流不能消失，故B错误；用频率为的光照射时，有光电流产生，用频率小于的光照射，光电效应现象不一定消失，还要看入射光的频率是否小于极限频率，故C错误；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，故D正确。6(2017北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm109

26、 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)( )B1018 JA1021 J D1012 JC1015 J 13 / 37解析：选B 光子的能量Eh，c，联立解得E21018 J，B项正确。7某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料( )材

27、料钠铜铂极限波长(nm)541268196A仅钠能产生光电子B仅钠、铜能产生光电子C仅铜、铂能产生光电子D都能产生光电子解析：选D 根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有的小于100 nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。8(2018湖北八校联考)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率的几组数据。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据应用Excel描点连

28、线，可得直线方程，如图所示。则这种金属的截止频率约为( )B4.31014 HzA3.51014 Hz D6.01014 HzC5.51014 Hz 解析：选B 遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程Uc0.397 31.702 4，当Uc0解得4.31014 Hz，B正确。9(2018泰安质检)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照到阴极K上时，电路中有光电流14 / 37，则( )A若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C若换用波长为1(10)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流D若换用波长为2(20)的光照射阴极K时

29、，电路中一定有光电流解析：选D 光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，增加电路中电源电压，光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，则光电流不会增大，故A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减少，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；若换用波长为1(10)的光，其频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为2(20)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流D若换用波长为2(20)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流解析：选D 光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，增加电路中电源电压，光

30、电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，则光电流不会增大，故A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减少，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；若换用波长为1(10)的光，其频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为2(20)的光，其频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，故D正确。9.多选(2018淮北一中模拟)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，遏止电压为Uc，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )A甲光的强度大于乙光的强度B甲光的频

31、率大于乙光的频率C甲光照射时产生的光电子初动能均为eUcD乙光的频率为W0eUc h解析：选AD 根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A正确；由光电效应方程mv2hW0，mv2Uce，由题图可知，甲、乙的截止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为eUc，选项C错误；根据mv2hW0Uce，可得，选项D正确。21 / 37B级拔高题目稳做准做10.多选利用金属晶格(大小约1010 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量

32、为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( )A该实验说明了电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波的波长为h2meUC加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：选AB 能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波的波长公式及动量p，可得，B正确；由可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象与电子相比不明显，故D错误。11(2018南平检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图

33、乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率 的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是( )A普朗克常量为ha bB断开开关S后，电流表G的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变解析：选B 由hW0Ek，变形得EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，所以电流表G的22 / 37示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光

34、强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。12.多选研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计测出，反向电压U由电压表测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压Uc，在下图所表示光电效应实验规律的图像中，正确的是( )解析：选ACD 当反向电压U与入射光频率一定时，光电流i与光强成正比，所以A图正确；频率为的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动

35、能为mevmax2hW0，而截止电压Uc与最大初动能的关系为eUcmvmax2，所以截止电压Uc与入射光频率的关系是eUchW0，其函数图像不过原点，所以B图错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少，所以C图正确；根据光电效应的瞬时性规律，不难确定D图是正确的。13如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h6.631034 Js。结合图像，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电

36、子飞出阴极K时的最大动能。(2)该阴极材料的极限波长。解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n(个)4.01012(个)23 / 37光电子的最大初动能为：EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J。(2)设阴极材料的极限波长为0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekmhh，代入数据得00.66 m。答案：(1)4.01012个 9.61020 J(2)0.66 m第2节原子结构与原子核(1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。()(2)氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。()(3)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。(

37、)(4)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。()(5)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。()物理学史判断(1)核式结构学说是卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出的。()(2) 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。()(3)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。()(4)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。()解题中常用到的二级结论：(1)光照引起的跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差。(2)大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱

38、线条数：Cn2。(3)磁场中的衰变：外切圆是衰变，内切圆是衰变，半径与电荷量成反比。(4)平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒。 24 / 37突破点(一) 原子的核式结构1电子的发现英国物理学家汤姆孙发现了电子。2粒子散射实验19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞”了回来。3原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。题点全练1(2015上海高考)在

39、粒子散射实验中，电子对粒子运动的影响可以忽略。这是因为与粒子相比，电子的( )A电量太小 B速度太小 C体积太小 D质量太小解析：选D 在粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有粒子的，它对粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。故D正确，A、B、C错误。2如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，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该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D

40、绝大多数的粒子发生大角度偏转解析：选A 25 / 37卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。3(2015安徽高考)如图所示是粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是( )BN点AM点 DQ点CP点 解析：选C 粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与粒子所受斥力方

41、向相同。带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确。突破点(二) 玻尔理论的理解与计算1定态间的跃迁满足能级差(1)从低能级(n小)高能级(n大)吸收能量。hEn大En小(2)从高能级(n大)低能级(n小)放出能量。hEn大En小2两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子。光子的频率。(2)受激跃迁：低能级高能级，吸收能量。光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，hE。碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外E。大于电离能的光子被吸收，将原子电离。3谱线条数的确定方法26 / 37(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条

42、数最多为(n1)。(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。用数学中的组合知识求解：NCn2。利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。典例 多选如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n3能级，下列说法中正确的是( )A这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子B这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVC从n3能级跃迁到n2能级时发出的光波长最长D这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁解析 根据C323知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确；由n3跃迁到n1，辐射的光子能量最大，E(13.61.51)eV12.09

43、eV，故B错误；从n3跃迁到n2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确；一群处于n3能级的氢原子吸收光子能量发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误。答案 AC集训冲关1.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )27 / 37A原子A可能辐射出3种频率的光子B原子B可能辐射出3种频率的光子C原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析：选B 原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错误；原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射

44、三种频率的光子，B正确；由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错误；A原子发出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错误。2.(2018甘肃第二次诊断)如图为氢原子的能级示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是( )A最容易发生衍射现象的光是由n4能级跃迁到n1能级产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1能级产生的C这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34 eV的金属铂

45、能发生光电效应解析：选D 由n4能级跃迁到n3能级产生的光，能量最小，波长最长，因此最容易表现出衍射现象，故A错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n4能级跃迁到n3能级产生的，故B错误；大量处于n4能级的氢原子能发射6种频率的光，故C错误；由n2能级跃迁到n1能级辐射出的光的能量为E3.4 eV(13.6) eV10.2 eV，大于6.34 eV，能使该金属发生光电效应，故D正确。突破点(三) 原子核的衰变规律28 / 371放射性元素具有放射性的元素称为放射性元素，原子序数大于或等于83的元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线，它们放射出来的射线共有射线、

46、射线、射线三种。2三种射线的比较种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)带电荷量2ee0质量4mp，mp1.671027 kgmp 1 836静止质量为零速度0.1c0.99cc(光速)在电磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱，用纸能挡住较强，能穿透几毫米厚的铝板最强，能穿透几厘米厚的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱3衰变、衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程XY HeA ZA4Z24 2XYeA ZAZ1012个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子衰变实质2 H2 n He1 11 04 2n He1 01 101衰变规律电荷数守恒、质量数

47、守恒、动量守恒4衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素ZAX经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为XYnHeme。根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程AA4n ZZ2nm由以上两式联立解得n，mZZ由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。方法二：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定衰变的次29 / 37数，然后根据衰变规律确定衰变的次数。5对半衰期的理解(1)半衰期公式：N余N原，m余m原。(2)半衰期的物理意义：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素的衰变速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差别很大。(3)半衰期的适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变。题点全练1(2016上海高考)研究放射性元素射线性质的