2020版高考物理一轮复习第12章第1节光电效应氢原子光谱教学案新人教版

第1节光电效应氢原子光谱知识点一|光电效应波粒二象性1．光电效应定义：在光的照耀下从金属表面发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)。产生条件：入射光的频次大于金属极限频次。光电效应规律①存在着饱和电流：对于必定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。②存在着制止电压和截止频次：光电子的能量只与入射光的频次相关，而与入射光的强弱没关。当入射光的频次低于截止频次时不发生光电效应。③光电效应拥有刹时性：当频次超出截止频次时，不论入射光如何轻微，几乎在照到金属时立刻产生光电流，时间不超出10－9s。2．光电效应方程基本物理量①光子的能量ε＝hν，此中h＝6.626×10－34J·s(称为普朗克常量)。②逸出功：使电子离开某种金属所做功的最小值。③最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子汲取光子后战胜原子核的引力逸出时所拥有动能的最大值。光电效应方程：Ek＝hν－W0。[判断正误](1)光子说中的光子，指的是光电子。(×)(2)只需光足够强，照耀时间足够长，就必定能发生光电效应。(×)(3)极限频次越大的金属资料逸出功越大。(√)与光电效应相关的五组观点对照1．光子与光电子：光子指光在空间流传时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面遇到光照耀时发射出来的电子，其实质是电子。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：光照耀到金属表面时，电子汲取光子的所有能量，可能向各个方向运动，需战胜原子核和其余原子的阻挡而损失一部分能量，节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，只需战胜原子核的引力做功的状况，才拥有最大初动能。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抵达阳极，回路中便产生光电流，跟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，在必定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小没关。4．入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照耀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次同样的光照耀金属产生光电效应而言的，对于不一样频次的光，因为每个光子的能量不一样，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。考法1光电效应的实验现象1．(多项选择)(2016·全国卷Ⅰ改编)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频次的光入射时，有光电流产生。以下说法正确的选项是( )A．保持入射光的频次不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频次变高，饱和光电流变大C．保持入射光的光强不变，不停减小入射光的频次，一直有光电流产生D．制止电压的大小与入射光的频次相关，与入射光的光强没关AD[依据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频次不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故

A正确，B错误；制止电压的大小与入射光的频次相关，

与入射光的光强没关，保持入射光的光强不变，若低于截止频次，则没有光电流产生，故

C错误，

D正确。

]2.(2019

·化州模拟

)如下图是光电管的工作原理电路图，

一束波长为λ1的单色光照耀到光电管的阴极，电路中产生了光电流，以下判断正确的选项是

(

)A．若电路中电源的正、负极反接后，电路中仍可能有光电流B．单色光照耀一段时间后，才能察看到电流表指针转动C．若另一束波长为λ2的单色光(λ2>λ1)照耀到光电管的阴极时，电路中也可能产生光电流但光电流必定比上次小D．入射光的强度一准时，电路中光电流的大小随电压的增大而连续增大[将电路中电源的电极反接，光电子做减速运动，有可能抵达阳极，所以还可能有光电流，A正确。光电效应拥有刹时性，若能产生光电流，则不需要等候时间，B错误。换用波长为λ2(λ2>λ1)的光照耀阴极时，光的频次变小，但光电流的大小与光的强度相关，与光的频次没关，仍可能发生光电效应，C错误。增添电路中电源的路端电压，光电流达到饱和电流时不再增大，D错误。][考法指导]光电效应的研究思路两条线索两条对应关系光强盛→光子数量多→发射光电子多→光电流大光子频次高→光子能量大→光电子的最大初动能大三点提示①可否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频次。②光电效应中的“光”不是特指可见光，也包含不行见光。③逸出功的大小由金属自己决定，与入射光没关。考法2光电效应方程的应用3.(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300nm的光照耀锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J。已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108－1m·s。能使锌产生光电效应的单色光的最低频次约为( )A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015HzB[依据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝hc－hν0，代入数据解得ν0≈8×1014Hz，λB正确。]4.(多项选择)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频次为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的制止电压分别为a和b、光电子的最大初动能分别为ka和kb。UUEEh为普朗克常量。以下说法正确的选项是( )A．若νa>νb，则必定有Ua＜UbB．若νa>νb，则必定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，则必定有Eka＜EkbD．若νa>νb，则必定有hνa－Eka＞hνb－EkbBC[光电效应中制止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，依据光电效应方程可知Ekhν－W0，若νa＞νb，则Eka＞Ekb，Ua＞Ub，选项A错误，选项B正确；若Ua＜Ub，则Eka＜Ekb，选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－Ek，则hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项D错误。][考法指导

]

三个关系爱因斯坦光电效应方程光电子的最大初动能

Ek＝hν－W0。Ek能够利用光电管用实验的方法测得，即

Ek＝eUc，此中

Uc是制止电压。光电效应方程中的

W0为逸出功，它与极限频次

νc的关系是

W0＝hνc。考法3光电效应图象问题5．(2019·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，用频次为ν的光照耀光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应光阴电子的最大初动能Ek与入射光频次ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，以下说法中正确的选项是( )甲乙aA．普朗克常量为h＝bB．断开开关S后，电流表G的示数不为零C．仅增添照耀光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照耀光强度不变，仅提升照耀光频次，电流表G的示数保持不变bB[由

hν＝W0＋Ek，变形得

Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即

h＝a，故

A错误；断开开关

S后，仍有光电子产生，所以电流表

G的示数不为零，故

B正确；只有增大入射光的频次，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度没关，故

C错误；保持照耀光强度不变，仅提升照耀光频次，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数必定减少，发出的光子数也减少，电流表

G的示数要减小，故

D错误。

]6.(多项选择)(2019·义乌模拟)用甲、乙两种单色光照耀同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如下图。已知普朗克常量为h，被照耀金属的逸出功为W0，制止电压为Uc，电子的电荷量为e，则以下说法正确的选项是( )A．甲光的强度大于乙光的强度B．甲光的频次大于乙光的频次C．甲光照耀时产生的光电子初动能均为eUcW0＋eUcD．乙光的频次为hAD[依据光的强度越强，则光电子数量越多，对应的光电流越大，即可判断甲光的强度1212较大，选项A正确；由光电效应方程2mv＝hν－W0，2mv＝Uce，由图可知，甲、乙的制止电压同样，故甲、乙的频次同样，选项B错误；甲光照耀时产生的光电子的最大初动能为c，eU12Ue＋W选项C错误；依据c0mv＝hν－W0＝Uce，可得ν＝h，选项D正确。]2[考法指导]图象名称图线形状由图线直接(间接)获取的物理量最大初动能Ek与入①极限频次：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值，射光频次ν的关系0＝|－|＝E图线WE③普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色同样、强度不一样①制止电压U：图线与横轴的交点c的光，光电流与电压②饱和光电流Im：电流的最大值的关系图线③最大初动能：Ekm＝eUc颜色不一样的光，光电①制止电压U、Uc1c2流与电压的关系图②饱和光电流线③最大初动能k1＝c1，k2＝c2EeUEeU①截止频次νc：图线与横轴的交点制止电压U与入射②制止电压U：随入射光频次的增大而增大cc光频次ν的关系图③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电线量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)考法4对波粒二象性的理解7．(多项选择)(2019·西安检测)对于物质的波粒二象性，以下说法中正确的选项是( )A．不单光子拥有波粒二象性，全部运动的微粒都拥有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子同样，当它们经过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．颠簸性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对峙的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不拥有波粒二象性ABC[波粒二象性是微观世界独有的规律，全部运动的微粒都拥有波粒二象性，

A正确。因为微观粒子的运动恪守不确立关系，所以运动的微观粒子与光子同样，当它们经过一个小孔发生衍射时，都没有特定的运动轨道，B正确。波粒二象性合用于微观高速领域，宏观物体运动形成的德布罗意波的波长很小，很难被察看到，但它仍有波粒二象性，知识点二|α粒子散射实验与核式构造模型

C正确。D错误。]1．实验现象绝大多半α粒子穿过金箔后，基本上仍沿本来的方向行进，但少量α粒子发生了大角度偏转，很少量α粒子甚至被撞了回来。如下图。2．原子的核式构造模型在原子中心有一个很小的核，原子所有的正电荷和几乎所有质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。[判断正误](1)原子核集中了原子所有的正电荷和质量。(×)(2)原子中绝大多半是空的，原子核很小。(√)(3)核式构造学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。(√)1．以下与α粒子散射实验结果一致的是( )A．所有α粒子穿过金箔后偏转角度都很小B．大多半α粒子发生较大角度的偏转C．向各个方向运动的α粒子数量基真相等D．很少量α粒子发生大角度的偏转[当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主假如原子核，离原子核远的α粒子遇到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变，只有当α粒子距离原子核很近时，才会遇到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以只有很少量的的偏转，而绝大多半基本按直线方向行进，实验结果是：离原子核远的离原子核近的α粒子偏转角度大，正对原子核的α粒子返回，故

α粒子发生大角度α粒子偏转角度小，A、B、C错误，D正确。]2．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大多半都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不切合原子构造的实质状况；④原子核的半径约是10－15m，此中正确的选项是( )A．①②③

B．①③④C．①②④

D．①②③④B[α粒子散射实验的结果表示，

原子是由原子核和核外电子组成的，

原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个特别大的空间，核外电子环绕原子核做高速运动，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大多半都是空的，汤姆孙的原子模型不切合原子构造的实质状况，原子核的半径约是10－15m，不可以说明金原子是球体，B正确。]知识点三|氢原子光谱和玻尔理论1．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜能够把光按波长睁开，获取光的波长(频次)和强度散布的记录，即光谱。(2)光谱分类：①线状谱光谱是一条条的亮线。②连续谱光谱是连在一同的光带。(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R11n＝3,4,5，)，是里德伯常量，＝1.10×107m－1n为量子数。22－2(，nRR2．玻尔理论定态：原子只好处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳固的，电子固然绕核运动，但其实不向外辐射能量。跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或汲取必定频次的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝m－n(h是普朗克常量，＝6.63×10－34J·s)。EEh轨道：原子的不一样能量状态跟电子在不一样的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，所以电子的可能轨道也是不连续的。3．氢原子的能级、能级公式氢原子的能级图能级图如下图。氢原子的能级公式1n＝1,2,3，)，此中1为基态能量，其数值为1＝－13.6eV。n＝21(EnEEE氢原子的半径公式rn＝n2r1(n＝1,2,3，)，此中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m。[判断正误](1)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的。(√)(2)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱。(√)(3)玻尔理论成功地解说了氢原子光谱，也成功地解说了氦原子光谱。(×)1．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( )A．放出光子，能量增添B．放出光子，能量减少C．汲取光子，能量增添D．汲取光子，能量减少B[氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，应选项B正确，A、C、D错误。]2．(2019·贵阳模拟)对于原子模型，以下说法错误的选项是( )A．汤姆孙发现电子，表示原子拥有核式构造B．卢瑟福达成的α粒子散射实验，说了然原子的“枣糕”模型是不正确的C．依据玻尔理论，氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子D．依据玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增添A[电子是汤姆孙发现的，不可以说明原子的核式构造，A错误。卢瑟福经过α粒子散射实验，提出原子拥有核式构造，B正确。依据玻尔理论，氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时，能量减少，辐射出光子，C正确。氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的电势能增大，动能减小；因为电子在此跃迁过程中，汲取光子，故原子总能量增添，D正确。]3．(多项选择)(2019·南通检测)已知氢原子基态能量为－13.6eV，以下说法正确的有()A．使n＝2能级的氢原子电离起码需要汲取3.4eV的能量B．氢原子由＝3能级跃迁到＝2能级，放出光子，能量增添nnC．处于基态的氢原子汲取能量为10.2eV的光子跃迁到n＝4的激发态D．大批处于n＝3激发态的氢原子会辐射出3种不一样频次的光子AD[氢原子基态能量为－13.6eV，n＝2能级的能量E＝－13.6eV＝－3.4eV，所以要22使处于n＝2能级的氢原子电离起码需要汲取3.4eV的能量，A正确。氢原子由n