新高考物理通用版总复习一轮课件专题十二第1讲光电效应原子结构

专题十二近代物理初步(续表)第1讲光电效应原子结构一、光电效应1.光电效应.

图12-1-1如图12-1-1所示，在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫________.光电子2.光电效应的规律.ν0无瞬时越大

说明：(1)遏止电压：使________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______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.光电流最小

3.爱因斯坦的光子说：光的能量__________连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率ν成正比：E＝________(h是普朗克常量).不是hν

4.爱因斯坦光电效应方程. (1)最大初动能和逸出功.

金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功.直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动能，克服金属原子核的引力逃逸出而成为光电子所做的功的最小值叫________.逸出功Ek＝hν－W0

(2)光电效应方程：________________，hν极限

＝W0.(Ek

是光电子的最大初动能；W0

是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核的引力所做的功).二、卢瑟福核式结构模型1.J.J.汤姆孙的“枣糕”模型.J.J.汤姆孙(1)1897年__________发现电子，提出原子的“枣糕”模型，揭开了人类研究原子结构的序幕.均匀

(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷_________分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里.2.卢瑟福的“核式结构”模型.(1)α粒子散射实验装置：如图12-1-2所示.图12-1-2(2)α粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析.绝大多数(3)原子核式结构模型.原子核

①在原子的中心有一个很小的核，叫__________. ②原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里. ③带负电的电子在核外空间里绕着核旋转. (4)原子核的大小：从α粒子散射实验的数据估算出原子核的半径约为10－15～10－14m；原子的半径约为10－10m.

3.质子和中子统称______，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的__________数等于其质子数与中子数的和.具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素.核子质量三、玻尔原子模型1.三条假设不连续辐射Em－En不连续2.氢原子的能级、能级公式.(1)氢原子的能级图(如图12-1-3所示).图12-1-3E1n2(2)氢原子的能级和轨道半径.1①氢原子的能级公式：En＝________(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝________.－13.6eV②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝×10－10m.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应.(

)(2)要想在光电效应实验中测到光电流，入射光子的能量必须大于金属的逸出功.()(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.()(4)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上.(迁.(

)(5)只要入射光的能量大于能级差，核外电子就可以发生跃

)答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.(多选)用α粒子轰击金箔，α粒子在接近金原子核时发生偏)转的情况如图12-1-4所示，则α粒子的路径可能是(

图12-1-4A.aC.cB.bD.a、b、c都是不可能的

解析：α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显，当正好击中原子核时，由于α粒子质量较小而反弹.故A、C正确.答案：AC3.如图12-1-5所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示)电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中(

图12-1-5A.频率最高的是AC.频率最低的是AB.波长最长的是CD.波长最长的是B

正确.

答案：B4.(多选)光电效应实验的装置如图12-1-6所示，则下列说法中正确的是()

图12-1-6A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B.用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C.锌板带的是负电荷D.使验电器指针发生偏转的是正电荷

解析：紫外线的频率大于锌板的极限频率，用紫外线照射，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以使验电器指针发生偏转的是正电荷，红色光的频率小于锌板的极限频率，不能发生光电效应，A、D正确.答案：AD热点1光电效应

[热点归纳] 1.区分光电效应中的四组概念. (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. (2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能.

(3)光电流和饱和光电流：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.

(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.光子能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，E＝hν.2.对光电效应规律的解释(续表)3.光电管上加正向与反向电压情况分析.图12-1-7图12-1-8(1)光电管加正向电压情况.①P右移时，参与导电的光电子数增加；

②P移到某一位置时(电压增大到一定程度，越来越接近饱和，是一个无限接近的值)，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值； ③P再右移时，光电流不再增大. (2)光电管加反向电压情况.①P右移时，参与导电的光电子数减少；

②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；③P再右移时，光电流始终为0.考向1光电效应现象【典题1】(多选)如图12-1-9所示，用导线把验电器与锌板)相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是(

图12-1-9A.有光子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度B.有光电子从锌板逸出D.锌板带负电

解析：用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，C正确，D错误.答案：BC

考向2光电效应的规律

【典题2】(2020年山东泰安一模)如图12-1-10所示为研究光电效应现象的实验原理图.已知光电管阴极材料的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν＞ν0)的单色光照射光电管，发现滑动变阻器的滑片P处于图示位置时，灵敏电流计的示数为零，下列说法正确的是()

A.灵敏电流计的示数为零，是因为没有发生光电效应

B.若不断向左移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数

C.若不断向右移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数

D.仅不断增大入射光的光照强度，灵敏电流计一定会有示数图12-1-10

解析：灵敏电流计的示数为零，是因为如图加在光电管两端的反向电压使得打出的光电子无法到达对阴极，从而没有形成光电流，而不是没有发生光电效应，故A错误；由题知，滑动变阻器的滑片P处于图示位置时，灵敏电流计的示数为零，故若不断向左移动滑片P，则使得加在光电管两端的反向电压增大，则光电子不能形成光电流，所以灵敏电流计一定不会有示数，故B错误；若不断向右移动滑片P，则使得加在光电管两端的反向电压减小，则光电子一定能形成光电流，所以灵敏电流计一定会有示数，故C正确；仅不断增大入射光的光照强度，对打出光电子的最大初动能没有影响，所以，灵敏电流计的示数仍为零，故D错误.答案：C考向3光子说热点2光电效应方程及图象分析(续表)(续表)考向1光电效应方程【典题4】(2018

年新课标Ⅱ卷)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为×10－19J.已知普朗克常量为×10－34J·s，真空中的光速为×108m·s－1，能使锌板产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1×1014

HzC.2×1015

Hz

B.8×1014

HzD.8×1015Hz解析：由光电效应方程式得Ek＝hν－W0刚好发生光电效应的临界频率为ν0则W0＝hν0，代入数据可得：ν0＝8×1014

Hz，B正确.答案：B

【迁移拓展】(2020年山东模拟)如图12-1-11所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零.已知电容器的电容为C，带电量为Q，极板间距为d，普朗克常量为h，电子电量的绝对值为e，不计电子的重力.关于电容器右侧极板的带电情况和入射光的频率ν，以下判断正确的是()C.带负电，ν0＋图12-1-11A.带正电，ν0＋QeChB.带正电，ν0＋

QeChdQeChD.带负电，ν0＋

QeChd

解析：电子在电容器里面做减速运动，所以受到向左的电场力的作用，所以场强方向向右，电容器右侧极板的带负电.一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，射出电子的最大初动能为Ek，hν－W0＝Ek，hν0＝W0，电子在电容器中减速运动，由动能定理得：－eU＝0－Ek，电容器两极板间的电势差为：答案：C考向2光电效应图象

【典题5】(2020

年山东泰安二模)爱因斯坦提出光电效应理论获得诺贝尔物理学奖已近100年.用金属钙做实验时，得到的光电子的最大初动能Ekm

与入射光频率ν的关系如图12-1-12所示.用其他金属做实验，得到的Ekm-ν图线也为直线.表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，下列判断正确的是()图12-1-12A.如用金属钨做实验，得到的Ekm-ν图线的斜率比图中直线的斜率大B.如用金属钨做实验，得到的Ekm-ν图线的斜率比图中直线的斜率小C.如用金属钠做实验，得到的Ekm-ν图线延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2＞Ek1D.如用金属钠做实验，得到的Ekm-ν图线延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2＜Ek1

解析：根据爱因斯坦光电效应方程hν－W0＝Ekm，整理得Ekm＝hν－W0，Ekm-ν图线的斜率等于普朗克常数h，因此各种不同金属的Ekm-ν图线的斜率相同，故A、B错误；Ekm-ν图线延长线与纵轴交点的坐标绝对值等于逸出功，则Ek1＝3.20eV，Ek2＝2.29eV，因此Ek2<Ek1，故C错误，D正确.答案：D

【迁移拓展】(2020年山东模拟)图12-1-13甲为光电效应实验的电路图，利用不同频率的光进行光电效应实验，测得光电管两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙中a、b、c、d四条曲线所示.用νa、νb、νc、νd表示四种光的频率，下列判断正确的是()甲乙图12-1-13A.νb>νc>νd>νaB.νd>νb>νc>νaC.νd>νc>νb>νaD.νa>νc>νb>νd

解析：当光电管两极间所加电压为遏止电压时即光电子达到阳极的动能为0，由动能定理得eUc＝Ekm，由爱因斯坦光电效应方程有Ekm＝hν－W0，联立得ν＝eUc＋W0

h，由题图乙可知Ucb>Ucc>Ucd>Uca，则νb>νc>νd>νa，故A正确.

答案：A热点3氢原子能级及能级跃迁[热点归纳]1.两类能级跃迁：(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子.

(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量. ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE. ②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≥ΔE. ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离.2.谱线条数的确定方法：(1)一个氢原子跃迁可能发出的光谱线条数最多为(n－1).(2)一群氢原子跃迁可能发出的光谱线条数的两种求解方法：②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.(3)原子的电势能的变化规律

①通过库仑力做功判断.当轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大；反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小.

②利用原子能量公式

En＝Ekn＋Epn判断.当轨道半径增大时，原子能量增大，电子动能减小，故原子的电势能增大；反之，当轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，故原子的电势能减小.考向1氢原子跃迁过程中的特点【典题6】(2020

年北京卷)氢原子能级示意如图12-1-14.)现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是(

图12-1-14A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B.从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低

C.从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66eV的能量

D.n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

解析：大量氢原子处于n＝3能级跃迁到n＝1最多可辐射n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为hν1＝13.6eV－1.51eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为hν2＝3.4eV－1.51eV，比较可知从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2