第十二章原子與原子核高考導(dǎo)航考點內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201720182019氫原子光譜ⅠⅠ卷T17:質(zhì)量虧損和質(zhì)能關(guān)系Ⅱ卷T15:α衰變和半衰期Ⅲ卷T19:光電效應(yīng)Ⅱ卷T17:光電效應(yīng)Ⅲ卷T14:核反應(yīng)方程Ⅰ卷T14:氫原子躍遷Ⅱ卷T15:核反應(yīng)方程及核能計算氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式Ⅰ原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反應(yīng)方程Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆Ⅰ射線的危害與防護Ⅰ光電效應(yīng)Ⅰ愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ備考策略:1.考查方式:高考對本模塊的考查主要題型為選擇題,考查的方式有結(jié)合實驗現(xiàn)象考查波粒二象性、光電效應(yīng)的解釋,結(jié)合原子能級圖考查原子的躍遷以及光子的吸收,結(jié)合質(zhì)能方程考查核能的利用等.2.命題趨勢:“近代物理”調(diào)整為必考內(nèi)容后,難度不會有太多的變化.要特別注意的有三點:第一,可能一個題目中同時考查多個知識點;第二,可能與帶電粒子在磁場、電場中的運動相結(jié)合,與動量規(guī)律、能量轉(zhuǎn)化規(guī)律綜合考查;第三,以現(xiàn)代科技為背景來考查.第1節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性教材梳理·自主預(yù)習(xí)真題試做·模擬演練考點研析·感悟提升一、黑體輻射與能量子1.黑體與黑體輻射(1)黑體:是指能夠

入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體.(2)黑體輻射的實驗規(guī)律①一般材料的物體,輻射的電磁波除與

有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān).②黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的

有關(guān).a.隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都

.b.隨著溫度的升高,輻射強度的極大值向波長

的方向移動.知識梳理教材梳理·自主預(yù)習(xí)完全吸收溫度溫度增加較短2.能量子(1)定義:普朗克認為,帶電微粒輻射或者吸收能量時,只能輻射或吸收某個最小能量值的

.即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的.這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子.(2)能量子的大小:ε=

,其中ν是電磁波的

,h稱為

.h=6.63×10-34J·s.二、光電效應(yīng)1.定義:在光照射在金屬表面上時,金屬中的

會因吸收光的能量而逸出金屬表面,這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng).2.產(chǎn)生條件:入射光的頻率

截止頻率.整數(shù)倍hν頻率普朗克常量電子超過3.光電效應(yīng)規(guī)律(1)截止頻率(也叫極限頻率)的存在:入射光的頻率必須超過

,才能發(fā)生光電效應(yīng),與入射光強度及照射時間無關(guān).不同金屬材料的截止頻率

.(2)當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時,光電流大小隨入射光強度的增大而

.(3)光電子的最大初動能與入射光的頻率成

關(guān)系,如圖所示.即光電子的最大初動能隨著

的增加而增加,而與入射光強度

.截止頻率νc不同增大線性入射光頻率無關(guān)(4)光電效應(yīng)具有瞬時性:只要光的頻率大于截止頻率,即使用極弱的入射光,光電子總能

(約10-9s)發(fā)射出來.立刻自主探究用紫外線燈照射鋅板看到的現(xiàn)象是什么?說明了什么?答案:驗電器指針張開.紫外線照射到鋅板上,在鋅板表面發(fā)射出光電子,使鋅板帶上了正電.三、光電效應(yīng)方程1.光子說在空間傳播的光是

的,而是一份一份的,每一份叫做一個光的能量子,簡稱光子,光子的能量ε=

.其中h=6.63×10-34J·s(稱為普朗克常量).不連續(xù)hν2.逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的

.金屬越活躍,逸出功越小,越容易發(fā)生光電效應(yīng).3.最大初動能發(fā)生光電效應(yīng)時,金屬表面上的

吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值.最小值電子4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達式:Ek=hν-

.W0四、光的波粒二象性與物質(zhì)波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有

性.(2)光電效應(yīng)說明光具有

性.(3)光既具有波動性,又具有粒子性,稱為光的

性.波動粒子波粒二象2.物質(zhì)波(1)概率波:光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達概率

的地方,暗條紋是光子到達概率

的地方,因此光波又叫概率波.大小小題檢測1.思考判斷(1)要想在光電效應(yīng)實驗中測到光電流,入射光子的能量必須大于金屬的逸出功.(

)√(2)光子和光電子都是實物粒子.(

)(3)只要入射光的強度足夠強,就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng).(

)(4)光的頻率越高,光的粒子性越明顯,但仍具有波動性.(

)(5)光電子的最大初動能與入射光子的頻率成正比.(

)××√×2.(2019·貴州遵義檢測)下表給出了一些金屬材料的逸出功.A材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功/(×10-19J)3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料,能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s)()A.2種 B.3種C.4種 D.5種3.(2019·河北保定月考)如圖所示,弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角,則該實驗(

)A.只能證明光具有波動性B.只能證明光具有粒子性C.只能證明光能夠發(fā)生衍射D.證明了光具有波粒二象性D解析:弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,這是光的衍射,證明了光具有波動性,驗電器鋁箔有張角,說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng),證明了光具有粒子性,所以該實驗證明了光具有波粒二象性,D項正確.4.(2019·吉林長春一模)(多選)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象.由圖象可知(

)ABC考點一光電效應(yīng)規(guī)律考點研析·感悟提升1.兩條線索2.定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0.(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc.(3)逸出功與截止頻率的關(guān)系:W0=hνc.B[例1]

(2019·安徽合肥二模)如圖所示是光電管的原理圖,已知當(dāng)有波長為λ0的光照射到陰極K上時,電路中有光電流,則(

)A.若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K,電路中一定沒有光電流B.若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K,電路中一定有光電流C.增加電路中電源兩極電壓,電路中光電流一定增大D.若將電源極性反接,電路中一定沒有光電流產(chǎn)生解析:當(dāng)用波長為λ0的光照射陰極K時,電路中有光電流,只有換用頻率更大,也就是用波長比λ0小的光照射陰極K時才一定有光電流,換用波長比λ0大的光照射時情況不確定,A項錯誤,B項正確;當(dāng)光電流達到飽和時,增大兩極電壓,光電流不變,C項錯誤;若將電源極性反接,光電子做減速運動,若接近A極時還沒有減速到零,電路中就可能有光電流產(chǎn)生,D項錯誤.[針對訓(xùn)練]關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是(

)A.截止頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時間足夠長,任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越小D.用頻率不同的單色光照射同種金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng),則頻率越大的飽和電流越大A解析:由金屬材料的逸出功W0=hνc,知截止頻率越大,其逸出功越大,故A正確;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬材料的截止頻率,與入射光的強度、照射時間無關(guān),故B錯誤;金屬材料的逸出功是材料本身的特性,與光電子的最大初動能無關(guān),故C錯誤;飽和電流的大小與入射光的強度有關(guān),與入射光的頻率無關(guān),故D錯誤.考點二光電效應(yīng)的圖象問題圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率:圖線與ν軸交點的橫坐標(biāo)νc②逸出功:圖線與Ek軸交點的縱坐標(biāo)的絕對值W0=|-E|=E③普朗克常量:圖線的斜率k=h顏色相同、強度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc:圖線與橫軸的交點②飽和電流Im:電流的最大值③最大初動能:Ek=eUc顏色不同時,光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1,Uc2②飽和電流③最大初動能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc:圖線與橫軸的交點②遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke.(注:此時兩極之間接反向電壓)[例2](多選)如圖(甲)所示,在光電效應(yīng)實驗中,某同學(xué)用相同頻率的單色光,分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管,結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng).圖(乙)為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象.對于這兩個光電管,下列判斷正確的是(

)A.因為材料不同逸出功不同,所以遏止電壓Uc不同B.光電子的最大初動能不同C.因為光強不確定,所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同,飽和電流也可能相同D.兩個光電管的Uc-ν圖象的斜率可能不同ABC反思總結(jié)求解光電效應(yīng)問題應(yīng)抓住的三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0.(2)光電子的最大初動能Ek.可以利用光電管用實驗的方法測得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止電壓.1.(Ek-ν圖象)(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的圖線(直線與橫軸的交點的刻線為4.27,與縱軸交點的刻線為0.5).由圖可知(普朗克常量h=6.63×10-34J·s)(

)A.該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB.該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC.該圖線的斜率表示普朗克常量D.該金屬的逸出功為0.5eV題組訓(xùn)練AC2.(I-U圖象)(多選)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實驗,發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示.已知普朗克常量為h,被照射金屬的逸出功為W0,遏止電壓為Uc,電子的電荷量為e.下列說法正確的是(

)AD1.對光的波粒二象性的進一步理解考點三光的波粒二象性物質(zhì)波2.物質(zhì)波(1)定義:任何運動著的物體都有一種波與之對應(yīng),這種波也叫德布羅意波.[例3](2019·北京海淀適應(yīng)性練習(xí))對光的認識,下列說法不正確的是(

)A.個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)出波動性B.光的波動性是光子本身的一種屬性,不是光子之間的相互作用引起的C.大量光子表現(xiàn)出波動性時,就不具有粒子性,少量光子表現(xiàn)出粒子性時,就不再具有波動性D.光的波粒二象性應(yīng)理解為:在某種情況下光的波動性表現(xiàn)明顯,在另外某種情況下,光的粒子性表現(xiàn)明顯C解析:個別光子的行為往往表現(xiàn)出來的是粒子性,而大量光子表現(xiàn)出來的是波動性,A項正確;光的波動性是光子本身特有的屬性,并不是光子之間的相互作用引起的,B項正確;光的波粒二象性是指光在某種情況下光的波動性表現(xiàn)明顯,但不是沒有粒子性,只是粒子性不明顯;反之,在另外某種情況下,光的粒子性表現(xiàn)明顯,波動性不明顯,故C項錯誤,D項正確.波粒二象性的“三個易錯點”誤區(qū)警示(1)光子表現(xiàn)為波動性,并不否認光子具有粒子性.(2)宏觀物體也具有波動性.(3)微觀粒子的波動性與機械波不同,微觀粒子的波是概率波.解析:干涉是波具有的特性,電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣,說明電子具有波動性,故A正確;β粒子在云室中受洛倫茲力的作用,做的是圓周運動,與波動性無關(guān),故B錯誤;利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)說明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,說明中子具有波動性,故C正確;電子顯微鏡利用了電子衍射,電子的物質(zhì)波的波長比可見光的波長短得多,所以分辨率也高得多,故D正確.[針對訓(xùn)練](多選)實物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(

)A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)ACD真題試做·模擬演練1.(2018·全國Ⅱ卷,17)用波長為300nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10-19J.已知普朗克常量為6.63×10-34J·s,真空中的光速為3.00×108m·s-1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(

)A.1×1014Hz B.8×1014HzC.2×1015Hz D.8×1015HzB2.(2019·江西瑞金