PAGEPAGE18/18專題07 近代物理中的圖像目錄TOC\o"1-1"\h\z\u一.黑體輻射的實驗規律曲線 1二.光電效應的電路圖及光電效應曲2三.玻爾理論和能級躍遷圖的分析 10四.核反應與核能中的圖像 15一.黑體輻射的實驗規律曲線熱輻射(1)定義：周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，所以叫熱輻射.(2)特點：熱輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度不同而有所不同.黑體輻射的實驗規律...【典例分析(2020·新疆烏魯木齊高三一黑體輻射的強度與波長的關系如圖所示由圖可知下列說法誤的是( )隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加C.任何溫度下，黑體都會輻射各種波長的電磁波D.不同溫度下，黑體只會輻射相對應的某些波長的電磁波【答案】DABC錯誤.【典例分析多選)(2020·安徽六安市高三模擬在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔()A．T1>T2B．T1<T2C．隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所降低D【答案】AD2(T)積，而黑體是指在任何溫度下，能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不反射的物體，黑體輻射的強度按波長的分布只與溫度有關．實驗表明，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加，輻射強度的，本題正確選項為AD.2(2021·ft東臨沂市高三月考)輻射實驗規律的( )【答案】A【解析】隨著溫度的升高，黑體輻射的強度與波長的關系：一方面，各種波長的輻射強度都有增加，另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．由此規律可知應選A.二.光電效應的電路圖及光電效應曲線【分析要點】可以用圖研究光電效應中光電流與照射光的強弱、光的顏色（頻率）等物理量間的關系．KAKKA之間的電壓大小可以調整，正、負極也可以對調．當電源按圖示極性連接時，陽極AK子，在電路中形成光電流．光電效應的實驗結果．IU的實驗曲線如圖甲所示．曲線表明當加速電壓U增加到一定值時光電流達到飽和值I這是因為單位時間內從陰極K射出的電子全部到達陽極A若單位時間內從陰極K上逸出的光電子數目為n則飽和電流I ne式中e為mU減小到零，并開始反向時，光電流并沒降為零，這就表明從陰極K逸出的光電子具有初動能．所以盡管有電場阻礙它們運動，仍有部分光電子到達陽極A．但是當反向電壓等于－Uc時，就能阻止所有的光電子飛向陽極A，使光電流降為零，這個電壓叫遏止電壓，它使具有最大初速度的電子也不能到達陽極A．如果不考慮在測量遏止電壓時回路中的接觸電勢差，那么我們就能根據遏止電壓來確定電子的最大速度v 和最大動能，即c m1E mv2km 2

eU ．c在用相同頻率不同強度的光去照射陰極KIU曲線如圖乙所示．是相同的．這說明同頻率、不同強度的光所產生的光電子的最大初動能是c相同的．此外，用不同頻率的光去照射陰極K時，實驗結果是：頻率愈高，U與U呈線性c cc 關系，如圖丁．頻率低 的光，不論強度多大，都不能產生光電子，因此稱為截止頻率．對于不的材料，截止頻率不同．c 光電效應的實驗規律．①飽和電流Im的大小與入射光的強度成正比，也就是單位時間內逸出的光電子數目與入射光的強度成正比．①（或遏止電壓（

I I01 02

表示入射光強度，而只與入射光的頻率有關．頻率越高，光電子的初動能就越大（見圖丁．①頻率低 的入射光，無論光的強度多大，照射時間多長，都不能使光電子逸出．c①光的照射和光電子的逸出幾乎是同時的，在測量的精度范圍內（＜10－9s）觀察不出這兩者間存在滯后現象．光電效應曲線Ekm

a)所示的是光電子最大初動能Ekm

隨入射光頻率的變化曲線．這里，橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率．Ekm

h－W，E 是的一次函數，不是正比例函數）kmIU曲線：如圖）所示的是光電流強度I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線，圖中Im為飽和光電流，U為遏止電壓．c1①利用eUc

mv22 c

可得光電子的最大初動能E

km．①Ekm

c

和普朗克常量h．光電效應常見圖像圖象名稱 圖線形狀 由圖線直接間接得到的物理量①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線顏色相同、強度不同的光，

①逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值的絕對值W0＝|－E|＝E①普朗克常量：圖線的斜率k＝h①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點的橫坐標光電流與電壓的關系

飽和光電流 I① I①

：光電流的最大值m2的關系

①最大初動能：E＝eUk ①遏止電壓Uc1、Uk ①飽和光電流①最大初動能E ＝eU

＝eUk1 c1 k2 c2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線

①ν坐標c①遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而c增大①普朗克常量注：此時兩極之間接反向電壓之間接反向電壓)【典例分析多選)(2020·湖北黃岡中學模擬d連接．用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發生偏轉，而用另b照射該光電管時，靈敏電流計G()A．a光的頻率一定大于b光的頻率B．電源正極可能與c接線柱連接C．用b光照射光電管時，一定沒有發生光電效應D．若靈敏電流計的指針發生偏轉，則電流方向一定是由e→G→f【答案】：ABDa照射Gab照射光電管陰極K時，電流計Gb光的頻率小于金屬的極限頻率，所以a光的頻率一定b接負極．用某種頻率的單色光a照射光電管陰極，電流計G的指針發生adb照射光電管陰極K時，電流計G的指bdaab光的頻率，故選項AB正確；由以上的分析可知，不能判斷出用b一定沒有發生光電效應，故選項C錯誤；電流的方向與負電荷定向移動的方向相反，若靈敏電流計的指針e→G→f，故選項D正確．【典例分析(2021·東北三省四市教研聯合體模在研究甲乙兩種金屬光電效應現象的實驗中光電的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系如圖所示，( )αβ一定不相等若增大入射光頻率ν，則所需的遏止電壓Uc隨之增大C．D．若增加入射光的強度，不改變入射光頻率ν，則光電子的最大初動能將增大【答案】B【解析】根據愛因斯坦光電效應方程E＝hν－W，可知題圖圖線的斜率表示普朗克常量，故兩條圖線與k 0αβ一定相等，故A錯誤；根據

＝eU和E＝hν－W，得U＝h W0，故增大入射光頻率ν－k c kν－

0 c e eνUcB

＝hν－W

＝0時，則k0kW0＝hνc使乙金屬發生光電效應，故CD錯誤．k0kc (2020·安徽淮北市模擬)ν的光照金屬陰極K時，UI－U.已知電子所帶電eUIh.的是()c A.光電子的最大初動能為hν－eUcB.陰極金屬的逸出功為eUcC.若增大原入射光的強度，則Uc和Im均會變化hν－eUcD.陰極金屬的截止頻率為 h【答案】D【解析】光電子的最大初動能為E

＝eU，選項A錯誤；根據光電效應方程有E ＝hν－W＝eU，則陰km c km 0 cW＝hν－eUB錯誤；若增大原入射光的強度，則最大初動能不變，則遏止電壓0 cUc不變，但是飽和光電流Im會變化，選項C錯誤；根據W＝hνc＝hν－eUc可得，陰極金屬的截止頻率為νc0h＝hν－eUc，選項D正確.h【典例分析】.(2021·廣東高三調研試題)a、、c三種色光照射光電管陰極K進行光電效應caac光之間，某次實驗先用c()a光入射時，入射光的光強變大，飽和光電流變大b光入射時，光電子的最大初動能變大，飽和光電流變大D.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關【答案】C【解析】飽和光電流與入射光的強度成正比，當換用aA當換用b(B正確；如果入射光的頻率小于截止頻率將不會發生光電效應，不會有光流產生，故C錯誤；E＝hν－W＝eUU

與入射光的頻率k 0 c c k有關，與入射光的強度無關，故D正確.【典例分析多選)(2021·寧夏石嘴ft市第三中學月圖5甲是光電效應的實驗裝置圖，圖乙是光電流加在陰極K和陽極A上的電壓的關系圖象，下列說法正確的( )只要增大電壓，光電流就會一直增大遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出的光電子的最大初動能越大、①、可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決D.、①可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大【答案】BCDA錯誤；根據eUc＝Ek可知，遏止電壓越大，從該金屬中逸出的光電子的最大初動能越大，故B(強)和黃光(弱)照射時遏止電壓相同，黃光和藍光照射時遏止電壓不相同，說明對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由C故D.(2020·河北唐ftUc與入射光頻率ν標為5.15×114已知普朗克常量＝6.63×134()A．欲測遏止電壓，應選擇電源左端為正極B．當電源左端為正極時，滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的示數持續增大C．增大照射光的強度，產生的光電子的最大初動能一定增大Dν＝7.00×1014HzEk10－19J【答案】Dcc00【解析】由題圖甲所示的實驗裝置測量銣的遏止電壓U，因光電管左端為陽極，則電源左端為負極，故選項A增大，當光電流達到飽和值，不再增大，即電流表讀數的變化是先增大后不變，故選項B錯誤；光電子的Cνc＝5.15×1014Hz，根據hν＝W，則可求出該金屬的逸出功大小W＝6.63×10－34×5.15×1014cc00J≈3.41×10－19，根據愛因斯坦光電效應方程E＝hν－W，可知當入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時，則光k 0k電子的最大初動能為E＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J≈1.2×10－19J，故選項D正確．k（2021·ft東德州市高三期末）已知普朗克常量為h6.631034Js，元電荷e1.601019C，如圖所示為金屬鈣的遏止電壓Uc隨入射光頻率v變化的圖像，圖像中v0的數值約為（）A．7.71014【答案】A

B．1.31015 C．2.11033 D．4.81033【解析】根據hW0

eUc

當0時U 0c e0

3.20V解得W0

5.121019J當Uc

0時Wh 07.71014Hz故選A。h0（2021·北京高三專題練習）美國物理學家密立根利用圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓U0與入射光頻率ν的關系，描繪出圖乙中的圖象，由此算出普朗克常量h.電子電量用e表示，下列說法正確的是（ ）入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片PM端移動CUC-ννc1Ue1DUC-νh＝vv1 c【答案】CD【解析】APNEkm＝hν－W0無關，B

＝hν－W

hv＝ 1

hv Uc則h＝ 1

當遏止電壓為0時ν＝νkm 0 C

C e

vv c1 cC、D正確。故選CD。三玻爾理論和能級躍遷圖的分析【分析要點】玻爾理論.(其能量記為Em)(能量記為En，m>n)時，會放出能量為hνhν＝Em－En.(hh6.63×134.氫原子的能量和能級躍遷(1)能級和半徑公式：①

＝1E(n＝1,2,3…)E

＝－13.6eV.n n21 1 1n 1 1 1①半徑公式：r＝n2r(n＝1,2,3…)r為基態軌道半徑，又稱玻爾半徑，其數值為r＝0.53×10－10(2).n 1 1 1【技巧點撥】1.兩類能級躍遷.ΔE E－E光子的頻率ν＝h＝高h ..吸收光子的能量必須恰好等于能級差hν＝ΔE.2.光譜線條數的確定方法(n－1).nn－1n 2一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數N＝C2＝ n 23.電離(1)電離態：n＝∞，E＝0..例如：基→電離態＝0－(－13.6eV)＝13.6eV吸.【典例分析（2021ft東濱州市高三期末如圖所示，大量處于激發態（n4）的氫原子，向較低級躍遷時，下列說法正確的是（ ）6種不同頻率的光子從n4能級躍遷到n1能級氫原子的能量變大從n4能級躍遷到n1能級放出的光子波長最長從n4能級躍遷到n2能級放出的光子能使某種金屬發生光電效應，則從n2能級躍遷到n1級放出的光子，也一定能使該種金屬發生光電效應【答案】AD【解析】最多只能放出C24

6種不同頻率的光子，選項A正確；從n4能級躍遷到n1能級氫原子的能級變低，能量變小，選項B錯誤；從n4能級躍遷到n1能級，能級差最大，放出的光子頻率最大，波長最短，選項C錯誤；4→2的能級差小于從2→14→2輻射出的光子能量小于從2→1躍遷輻射管子的能量n4能級躍遷到n2能級放出的光子能使某種金屬發生光電效應，則從n2能級躍遷到n1能級放出的光子，也一定能使該種金屬發生光電效應，選項D。【典例分析（2021全國高三專題練習）μ子與氫原子核（質子）構成的原子稱為μ氫原子hydguoam。它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖所示為μ氫原子的能級示意圖，假定光子能量為n=2能級的μ氫原子吸收光子后，發出頻率為ν1ν2ν3、ν4、ν5ν6的光，且頻率依次增大，則（）μn=56 C．E等于h（ν-ν6 【答案】BC

μn=4能級5 D．E等于h（ν-ν5 【解析】AB．大量μ氫原子吸收光子后發出6種頻率的光子，則由C2n

6解得n=4因此μ氫原子吸收光子后處于n=4能級，選項A錯誤，B正確；CD．由玻爾理論可知4 3 4 2 3 4 hν1=Ehν2=Ehν3=Ehν4=Ehν5=Eh4 3 4 2 3 4 4 2 6 由能級躍遷規律得E=E-E=h（ν-ν）選項C正確，D錯誤。故選BC4 2 6 【典例分析（2021·全國高三專題練習）bc分別表示氫原子在不同能級間的三種躍遷途徑，設在bcEaEbEc和λa、λb、λc，則（）1 1 1A．λb=λa＋λc

B．=＋b a λb=λaλc D．Eb=Ea＋Ec【答案】BD【解析】D．Ea=E3?E2，Eb=E3?E1，Ec=E2?E1，所以Eb=Ea+Ec，D正確;ABC．由

vc得

hcEE3

，b

hcEE3

，c

hcEE3

1，取倒數后得到b

1 1a

，B正確AC錯誤。故選BD。【典例分析（2021·廣東深圳市高二期末）氫原子的能級示意圖如圖所示，在氫原子由n=1的狀態激到n=4的狀態，最后又回到n=1的狀態的過程中，以下說法正確的是（ ）A．可能用來激發的光子能量有6種B．最多可以發出的光子能量有8種C．可能發出的光子的最大能量為12.75eVD．可能發出的光子的最小能量為0.85eV【答案】C【詳解】n=1n=4的狀態，用來激發的光子能量只有一種，其能量為12.75eVA錯誤；n=4n=1的狀態的過程中，最多可以發出的光子能量有C2=6種，B錯誤；4n=4n=1的狀態，發出的光子的能量最大，最大為12.75eVC正確；n=4n=3的狀態，發出的光子的能量最小，最大為0.66eVD錯誤。故選C。（2021·河北省五個一名校聯盟高三下學期第二次聯考氫原子能級圖如圖所示，大量處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時會發出不同頻率的光。下列說法正確的是（ ）這些光中波長最長的光對應的光子能量為10.2eV這些光中頻率最高的光對應的光子能量為12.75eV3.20eV的鈣金屬表面，能照射出光電子的光最多有4種3.20eV的鈣金屬表面，出射光電子初動能的最大值為8.19eV【答案】B【解析】A．這些光中波長最長的光，頻率最小，能量最小，對應的光子能量為0.66eV，故AB．這些光中頻率最高的光對應的光子能量為13.6eV 0.85eV=12.75eV故B正確；C．用這些光照射逸出功為3.20eV的鈣金屬表面，能照射出光電子的光最多有3種，故C錯誤；D．用這些光照射逸出功為3.20eV的鈣金屬表面，出射光電子初動能的最大值為E W12.75eV3.20eV=9.55eVk故D故選B。（2021·12月月考）氫原子能級圖如圖所示，氫原子從n3的各個能級直接躍遷至n2能級時輻射光的譜線稱為巴爾末線系關于巴爾末線系下列說法正確的（ ）1.89eV大量處于n4能級的氫原子向基態躍遷過程，可輻射出6種處于巴爾末線系的光子氫原子從n3能級躍遷至n2能級時，輻射出的光子不能使逸出功為2.25eV的金屬發生光電效應若氫原子從n4能級躍遷至n2能為2.55eV【答案】AC【解析】A．波長最長的譜線對應的光子能量是從n3能級躍遷到n2能級釋放出的光子，其能量為EE3 2

1.513.4eV1.89eV故An3的各個能級直接躍遷至n2能級時，輻射光的譜線稱為巴爾末線系，則大量處于n4能級的氫原子向基態躍遷過程，只有n4n2n3n2Bn3能級躍遷至n21.89eV2.55eV2.25eV的金屬發生光電效應，故C正確；D．若氫原子從n4能級躍遷至n2能級時輻射出的光子能量為EE4 2

0.853.4eV2.55eV使某金屬發生光電效應，根據Ekm

W0

可知，由于W大于0零，則光電子的最大初動能小于2.55eV，故D錯誤。故選AC。0四．核反應與核能中的圖像為什么輕核聚變和重核裂變都會釋放能量可以從核子的平均結合能上看，如圖．能量大．因此可知兩個比鐵輕的原子核結合時，或比鐵重的重核分裂時，都要放出能量．AB或CDEF核，都會有質量虧損，根據愛因斯坦質能方程，都要放出能量．92 38 54 【典例分析1】(多選)(2021·廣東汕頭市質檢)鈾核裂變的一種方程為235U＋X→94Sr＋139Xe＋31n92 38 54 核的比結合能與質量數的關系如圖所示，下列說法中正確的( )A.X粒子是中子B.X粒子是質子92 38 54 C.235U、94Sr、139Xe相比，94Sr92 38 54 D. U Sr X