2024-2025学年人教高中物理同步讲义练习选择性必修三4.2 光电效应（含答案） （人教2019选择性必修三）

2024-2025学年人教高中物理同步讲义练习选择性必修三4.2光电效应（含答案）（人教2019选择性必修三）4.2光电效应基础导学要点一、光电效应（一）光电效应的实验规律1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。2．光电子：光电效应中发射出来的电子。3光电效应的实验规律(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不(填“能”或“不”)发生光电效应；(2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大；(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足eq\f(1,2)mevc2＝eUc；(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的。（二）光电效应经典解释中的疑难1．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)。2．光电效应经典解释(1)不应存在截止频率；(2)遏止电压Uc应该与光的强弱有关；(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间；（三）爱因斯坦的光电效应理论1．光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量，这些能量子后来称为光子。2．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0，(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能Ek。(3)Uc与ν、W0的关系①表达式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)；②图像：Uc－ν图像是一条斜率为eq\f(h,e)的直线。要点二、康普顿效应光的波粒二象性（一）康普顿效应和光子的动量1．康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。2．光子的动量(1)表达式：p＝eq\f(h,λ).(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小．因此，有些光子散射后波长变大。（二）光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。要点突破突破一：光电效应1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应。(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。(3)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10－9s。2．光电效应实验相关概念的理解(1)光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子。(2)饱和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，这个饱和值是饱和电流，在一定条件下，饱和电流与所加电压大小无关，只与入射光的强度有关。入射光越强，饱和电流越大。即：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。(3)遏止电压截止频率逸出功①遏止电压：使光电流减小到零的反向电压．用符号Uc表示．计算方法：－eUc＝0－Ek遏止电压与入射光的频率有关．入射光的频率不变，遏止电压不变，入射光的频率改变，遏止电压改变．这表明光电子的能量只与入射光的频率有关。②截止频率：能使某种金属发生光电效应的入射光的最小频率叫作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截止频率。③逸出功：电子从金属中挣脱出来，要克服金属表面层的一种力做功，电子脱离某种金属所需做功的最小值叫作这种金属的逸出功，不同金属的逸出功不同。3.光电效应方程Ek（1）方程中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0∼（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为E=hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek=hν-W0>0，亦即hν>4、光电效应几种图像的对比图像名称图线形状由图线直接（间接）得到的物理量最大初动能Ek①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：E颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc 1②饱和电流③最大初动能Ek 1遏止电压Uc①极限频率νc②遏止电压Uc③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h=ke（注：此时两极之间接反向电压）5、光电效应规律中的两条线索、两个关系（1）两条线索（2）两个关系光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。6、光电效应与经典电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应；(2)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关；(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9s；显然这三条与光电效应的实验规律相矛盾。突破二：爱因斯坦的光电效应理论1．光子说：光子说的提出说明了光是由光子组成的，光子的能量ε＝hν，决定于光的频率，光的强度与光子的数目有关，在频率一定的情况下，光越强，单位时间内单位面积上的光子数越多。2．光电效应方程：Ek＝hν－W0(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值；(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程；①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的初动能；②如要克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0；3．光子说对光电效应的解释(1)饱和电流与光照强度的关系：同种频率的光，光照强度越大，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和电流越大；(2)存在截止频率和遏止电压：①由爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关；②若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光电效应的截止频率；突破三：康普顿效应光的波粒二象性（一）康普顿效应的意义：康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。（二）光的波粒二象性1．光的波动性实验基础：光的干涉和衍射。2．光的粒子性(1)实验基础：光电效应、康普顿效应；(2)表现：①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；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性。1.光本性学说的发展简史学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦—实验依据光的直线传播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波的速度光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性，又有粒子性2.对光的波粒二象性的理解项目实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射（1）光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述（2）足够能量的光在传播时，表现出波的性质（1）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（2）光的波动性不同于宏观观念的波光的粒子性光电效应、康普顿效应（1）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（2）少量或个别光子容易显示出光的粒子性（1）粒子的含义是“不连续”“一份一份”的（2）光子不同于宏观观念的粒子典例精析题型一：光电效应例一．如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，颜色相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，光电流I随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是（）

A．a、b光的频率 B．a、b两光的光照强度相同C．光电子的最大初动能 D．材料1、2的截止频率变式迁移1：关于能量，下列说法不正确的是（）A．普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点B．我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，这种辐射与温度无关C．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”D．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用，并不违背能量守恒定律题型二：康普顿效应光的波粒二象性例二．下列说法正确的是（）A．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需的概念是伽利略首先建立的B．牛顿在前人研究的基础上发现了万有引力定律，并“称”出了地球的质量C．光电效应现象由爱因斯坦发现，并对其做出了正确的解释D．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量变式迁移2：光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的方向而发生散射，康普顿对散射的解释为（）A．虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变B．由于电子受碰撞后得到动量，散射后的光子频率低于入射光的频率C．入射光引起物质内电子做受迫振动，而从入射光中吸收能量后再释放，释放出的散射光频率不变D．光子从电子处获得能量，因而频率增大强化训练选择题1、如图所示，用频率为和的甲、乙两种光分别照射同一光电管，对应的遏止电压分别为U1和U2.已知，则（）A．遏止电压B．用甲、乙光分别照射时，金属的截止频率不同C．增加乙光的强度，遏止电压U2变大D．滑动变阻器滑片P移至最左端，电流表示数不为零2、为了将SI单位中的7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，2018年11月16日，第26届国际计量大会通过投票，自2019年5月20日起，千克将基于普朗克常数定义，即。由所学知识，可以推断出a、b的数值分别为（）A． B． C． D．3、下列说法不正确的是（）A．只有温度高的物体才会有热辐射B．黑体可以向外界辐射能量C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射D．普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元4、2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（）A．外表面涂成黑色的物体就是黑体B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说5、下列说法不正确的是（）A．普朗克提出能量子的概念B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播D．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场6、电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用，下列有关电磁波的说法正确的是（）A．微波比可见光的波长大B．麦克斯韦证实了电磁波的存在C．变化的电场周围一定产生电磁波D．黑体辐射电磁波的强度与温度无关7、如图甲所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中a、b、c光依次为（）A．蓝光、弱黄光、强黄光 B．弱黄光、蓝光、强黄光C．强黄光、蓝光、弱黄光 D．蓝光、强黄光、弱黄光8、（2021甘肃金昌一中高三月考）如图所示为用光电管研究光电效应实验的电路图，现用频率为ν1的光照射阴极K，电流表中有电流通过，电路中的滑动变阻器的滑动触头为PA.当P移动到a端时，电流表中一定无电流通过B.P向b端滑动的过程，电流表示数可能不变C.改用频率小于ν1D.改用频率大于ν19、在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是()A.色光乙的频率小、光强大B.色光乙的频率大、光强大C.若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小D.若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产生光电流10、某氦氖激光器发光的功率为P，发射频率为的单色光，真空中光速为c，下列说法正确的是（）A．激光器每秒发射的光子数为B．每个光子的能量为C．该单色光在真空中的波长为D．单色光从空气进入水中后波长变大11、如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为（）

4.3原子的核式结构模型基础导学要点一、电子的发现1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。2．汤姆孙的探究根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子。3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19C(保留两位有效数字)。4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍。5．电子的质量me＝9.1×10－31kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为eq\f(mp,me)＝1836。要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。2．粒子散射实验：(1)粒子散射实验装置由粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。(2)实验现象①绝大多数的粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进；②少数粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”。(3)实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。3．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。4.原子核的电荷与尺度（1）原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的。（2）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。（3）原子核的大小：用核半径描述核的大小；一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m，两者相差十万倍之多。要点突破突破一：电子的发现1．对阴极射线的认识(1)对阴极射线本质的认识——两种观点①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射；②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流；(2)阴极射线带电性质的判断方法①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质；②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质。(3)实验结果：根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。2．电子发现的意义(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒；(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分；(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。突破二：原子的核式结构模型1．实验现象的分析(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变；(2)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用．汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射；(3)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内；2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。（1）原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内（2）核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释①当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。②只有当α粒子十分接近原子核时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少。③如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180∘3.原子核的电荷与尺度原子内的电荷关系原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等原子核的组成原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数原子核的大小原子半径的数量级是10-10m，原子核半径的数量级是典例精析题型一：电子的发现例一．电子的发现揭示了（）A．原子可再分 B．原子具有核式结构C．原子核可再分 D．原子核由质子和中子组成变式迁移1：物理学史的学习是物理学习中很重要的一部分，下列关于物理学史叙述中正确的是（）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子核可再分B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型C．爱因斯坦发现了光电效应，并提出了光量子理论成功解释了光电效应D．玻尔首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念题型二：原子的核式结构例二．引力波也被称为“时空的涟漪”，是爱因斯坦根据广义相对论做出的预言之一。对于引力波概念的提出过程，我们大致可以这样理解：麦克斯韦认为，电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会辐射电磁波；爱因斯坦认为，物体周围存在引力场，当物体加速运动时，会也辐射出引力波。在中学物理学习过程中，你认为可能用到与爱因斯坦上述思想方法类似的是（）A．卢瑟福预言中子的存在B．库仑预测两点电荷间的相互作用力与万有引力有相似的规律C．法拉第猜想：电能生磁，磁也一定能生电D．汤姆生发现电子后猜测原子中存在带正电的物质变式迁移2：如图是卢瑟福的α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α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．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性B．只有少数的α粒子发生大角度偏转C．根据该实验估算出原子核的半径约为10－10mD．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转强化训练选择题1、人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是（）A．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型2、如图所示是粒子散射实验装置的示意图。从粒子源发射的粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上荧光屏仍沿原来的方向前进，但有少数粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，极少数偏转的角粒子束度甚至大于90°。下列说法正确的是（）A．粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内C．粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对粒子的作用引起的D．粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对粒子的斥力引起的3、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是（）A．原子中的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中4、如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是（）A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹5、在α粒子散射实验中，我们并没有考虑电子对α粒子偏转角度的影响，这是因为（）A．电子的体积非常小，以致α粒子碰不到它B．电子的质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小C．α粒子使各个电子碰撞的效果相互抵消D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零6、1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型。他提出这种模型的依据是（）A．粒子散射实验 B．光电效应实验 C．天然放射现象 D．核聚变反应7、α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为（）A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子8、分子运动是看不见、摸不着的，其运动特征不容易研究，但科学家可以通过布朗运动认识它，这种方法叫做“转换法”.下面给出的四个研究实例，其中采取的方法与上述研究分子运动的方法相同的是（）A．牛顿通过对天体现象的研究，总结出万有引力定律B．密立根通过油滴实验，测定了元电荷的电荷量C．欧姆在研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变研究电流与电压的关系；然后再保持电压不变研究电流与电阻的关系D．奥斯特通过放在通电直导线下方的小磁针发生偏转得出通电导线的周围存在磁场的结论9、．对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（）A．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波10、下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（）A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B．光电效应实验说明了光具有粒子性C．电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间11、．1909年，英籍物理学家卢瑟福和他的学生盖革·马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的粒子穿过金属箔前后的运动情形如图所示，下列关于该实验的描述正确的是（）A．“α粒子散射实验”现象中观察到绝大多数粒子发生了大角度偏转B．“α粒子散射实验”现象能够说明原子中带正电的物质占据的空间很小C．根据α粒子散射实验不可以估算原子核的大小D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性12、．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。下列说法正确的是：（）A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较小C．α粒子出现较大角度偏转的过程中电势能先变小后变大D．α粒子出现较大角度偏转的过程中加速度先变大后变小13、．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A．α粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C．α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10-10m4.2光电效应基础导学要点一、光电效应（一）光电效应的实验规律1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。2．光电子：光电效应中发射出来的电子。3光电效应的实验规律(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不(填“能”或“不”)发生光电效应；(2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大；(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足eq\f(1,2)mevc2＝eUc；(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的。（二）光电效应经典解释中的疑难1．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)。2．光电效应经典解释(1)不应存在截止频率；(2)遏止电压Uc应该与光的强弱有关；(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间；（三）爱因斯坦的光电效应理论1．光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量，这些能量子后来称为光子。2．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0，(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能Ek。(3)Uc与ν、W0的关系①表达式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)；②图像：Uc－ν图像是一条斜率为eq\f(h,e)的直线。要点二、康普顿效应光的波粒二象性（一）康普顿效应和光子的动量1．康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。2．光子的动量(1)表达式：p＝eq\f(h,λ).(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小．因此，有些光子散射后波长变大。（二）光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。要点突破突破一：光电效应1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应。(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。(3)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10－9s。2．光电效应实验相关概念的理解(1)光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子。(2)饱和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，这个饱和值是饱和电流，在一定条件下，饱和电流与所加电压大小无关，只与入射光的强度有关。入射光越强，饱和电流越大。即：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。(3)遏止电压截止频率逸出功①遏止电压：使光电流减小到零的反向电压．用符号Uc表示．计算方法：－eUc＝0－Ek遏止电压与入射光的频率有关．入射光的频率不变，遏止电压不变，入射光的频率改变，遏止电压改变．这表明光电子的能量只与入射光的频率有关。②截止频率：能使某种金属发生光电效应的入射光的最小频率叫作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截止频率。③逸出功：电子从金属中挣脱出来，要克服金属表面层的一种力做功，电子脱离某种金属所需做功的最小值叫作这种金属的逸出功，不同金属的逸出功不同。3.光电效应方程Ek（1）方程中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0∼（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为E=hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek=hν-W0>0，亦即hν>4、光电效应几种图像的对比图像名称图线形状由图线直接（间接）得到的物理量最大初动能Ek①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：E颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc 1②饱和电流③最大初动能Ek 1遏止电压Uc①极限频率νc②遏止电压Uc③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h=ke（注：此时两极之间接反向电压）5、光电效应规律中的两条线索、两个关系（1）两条线索（2）两个关系光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。6、光电效应与经典电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应；(2)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关；(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9s；显然这三条与光电效应的实验规律相矛盾。突破二：爱因斯坦的光电效应理论1．光子说：光子说的提出说明了光是由光子组成的，光子的能量ε＝hν，决定于光的频率，光的强度与光子的数目有关，在频率一定的情况下，光越强，单位时间内单位面积上的光子数越多。2．光电效应方程：Ek＝hν－W0(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值；(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程；①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的初动能；②如要克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0；3．光子说对光电效应的解释(1)饱和电流与光照强度的关系：同种频率的光，光照强度越大，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和电流越大；(2)存在截止频率和遏止电压：①由爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关；②若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光电效应的截止频率；突破三：康普顿效应光的波粒二象性（一）康普顿效应的意义：康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。（二）光的波粒二象性1．光的波动性实验基础：光的干涉和衍射。2．光的粒子性(1)实验基础：光电效应、康普顿效应；(2)表现：①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；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性。1.光本性学说的发展简史学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦—实验依据光的直线传播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波的速度光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性，又有粒子性2.对光的波粒二象性的理解项目实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射（1）光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述（2）足够能量的光在传播时，表现出波的性质（1）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（2）光的波动性不同于宏观观念的波光的粒子性光电效应、康普顿效应（1）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（2）少量或个别光子容易显示出光的粒子性（1）粒子的含义是“不连续”“一份一份”的（2）光子不同于宏观观念的粒子典例精析题型一：光电效应例一．如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，颜色相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，光电流I随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是（）

A．a、b光的频率 B．a、b两光的光照强度相同C．光电子的最大初动能 D．材料1、2的截止频率【答案】D【解析】A．a、b两束光颜色相同，所以频率相同，故A错误；B．饱和光电流越大，光照强度越大，所以a光的光照强度比b光的大，故B错误；C．光电子的最大初动能为由图可知所以故C错误；D．根据爱因斯坦光电效应方程可得所以故D正确。故选D。变式迁移1：关于能量，下列说法不正确的是（）A．普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点B．我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，这种辐射与温度无关C．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”D．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用，并不违背能量守恒定律【答案】B【解析】A．根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点，A正确；B．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，B错误；C．爱因斯坦提出了光子的概念，指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”，C正确；D．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，D正确。本题选不正确的，故选B。题型二：康普顿效应光的波粒二象性例二．下列说法正确的是（）A．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需的概念是伽利略首先建立的B．牛顿在前人研究的基础上发现了万有引力定律，并“称”出了地球的质量C．光电效应现象由爱因斯坦发现，并对其做出了正确的解释D．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量【答案】A【解析】A．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需的概念是伽利略首先建立的。故A正确；B．牛顿在前人研究的基础上发现了万有引力定律，卡文迪什用试验的方法测量出万有引力常量，第一个“称”出了地球的质量。故B错误；C．光电效应现象由赫兹发现，爱因斯坦对其做出了正确的解释。故C错误；D．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应证明了光子除了能量之外还具有动量。故D错误。故选A。变式迁移2：光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的方向而发生散射，康普顿对散射的解释为（）A．虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变B．由于电子受碰撞后得到动量，散射后的光子频率低于入射光的频率C．入射光引起物质内电子做受迫振动，而从入射光中吸收能量后再释放，释放出的散射光频率不变D．光子从电子处获得能量，因而频率增大【答案】B【解析】ABD．光子与电子碰撞将部分动量、能量转移给电子，动量减小，能量减小，根据则频率减小，故AD错误，B正确；C．从入射光中吸收能量后再释放，处于激发态电子释放出的散射光频率与不同轨道之间能量差有关，故频率可能不同，故C错误。故选B。强化训练选择题1、如图所示，用频率为和的甲、乙两种光分别照射同一光电管，对应的遏止电压分别为U1和U2.已知，则（）A．遏止电压B．用甲、乙光分别照射时，金属的截止频率不同C．增加乙光的强度，遏止电压U2变大D．滑动变阻器滑片P移至最左端，电流表示数不为零【答案】D【解析】AC．根据结合可知，遏止电压且与光照强度无关，故AC错误；B．金属的截止频率由金属本身的性质决定，与照射光无关，故B错误；D．滑动变阻器滑片P移至最左端，遏止电压为零，光电子不受反向电压的作用力，电流表示数不为零，故D正确。故选D。2、为了将SI单位中的7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，2018年11月16日，第26届国际计量大会通过投票，自2019年5月20日起，千克将基于普朗克常数定义，即。由所学知识，可以推断出a、b的数值分别为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由可知其中能量E的单位是焦耳，，频率的单位是赫兹，，可得ACD错误，B正确。故选B。3、下列说法不正确的是（）A．只有温度高的物体才会有热辐射B．黑体可以向外界辐射能量C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射D．普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元【答案】A【解析】A．任何物体在任何温度下都存在辐射，温度越高辐射的能量越多，故A错误；BC．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫作黑体，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，有些黑体有较强的辐射，看起来也可以很明亮，故BC正确；D．普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故D正确。故选A。4、2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（）A．外表面涂成黑色的物体就是黑体B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说【答案】C【解析】AB．黑体是能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体，A、B错误；C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体，C正确；

D．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，D错误。故选C。5、下列说法不正确的是（）A．普朗克提出能量子的概念B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播D．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场【答案】B【解析】A．普朗克提出能量子的概念，故A正确；B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故B错误；C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播，故C正确；D．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，故D正确。本题选错误的，故选B。6、电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用，下列有关电磁波的说法正确的是（）A．微波比可见光的波长大B．麦克斯韦证实了电磁波的存在C．变化的电场周围一定产生电磁波D．黑体辐射电磁波的强度与温度无关【答案】A【解析】A．根据电磁波谱可知，微波比可见光的波长大，选项A正确；B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，选项B错误；C．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，而稳定的磁场周围不产生电场，不会产生电磁波，选项C错误；D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故D错误。故选A。7、如图甲所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中a、b、c光依次为（）A．蓝光、弱黄光、强黄光 B．弱黄光、蓝光、强黄光C．强黄光、蓝光、弱黄光 D．蓝光、强黄光、弱黄光【答案】C【解析】设遏止电压为，由动能定理可知，对于同一种金属不变，遏止电压与入射光的频率有关。对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的，故a、c是同种颜色的光，在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，a为强黄光，c为弱黄光。b的遏止电压最大，故b光的频率最大，为蓝光。故选C。8、（2021甘肃金昌一中高三月考）如图所示为用光电管研究光电效应实验的电路图，现用频率为ν1的光照射阴极K，电流表中有电流通过，电路中的滑动变阻器的滑动触头为PA.当P移动到a端时，电流表中一定无电流通过B.P向b端滑动的过程，电流表示数可能不变C.改用频率小于ν1D.改用频率大于ν1答案：B解析：当P移动到a端时，由光电效应，仍然有光电流产生，电流表中仍有电流通过，A项错误；滑动触头向b端滑动的过程，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当射出的所有光电子都能到达阳极A时，光电流达到最大，即饱和电流，若在滑动P前，光电流已经达到饱和，则P向b端滑动的过程中，电流表示数不变，B项正确；因为不知道阴极K的截止频率，所以改用频率小于ν1的光照射时，不一定能发生光电效应，电流表中不一定有电流通过，C项错误；改用频率大于ν1的光照射时，依然能够发生光电效应，电流表中一定有电流通过，9、在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是()A.色光乙的频率小、光强大B.色光乙的频率大、光强大C.若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小D.若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产生光电流答案：D解析：由题中图像可得用色光乙照射光电管时遏止电压大，所以色光乙的频率大。由题中图像可知，色光甲的饱和光电流大于色光乙的饱和光电流，故色光甲的光强大于色光乙的光强，A、B项错误；如果使色光乙的强度减半，则只是色光乙的饱和光电流减小，在特定的电压下，色光乙产生的光电流不一定比色光甲产生的光电流小，C项错误；因色光乙的频率大于色光甲的，故另一个光电管加一定的正向电压，如果色光甲能使该光电管产生光电流，则色光乙一定能使该光电管产生光电流，D项正确。10、某氦氖激光器发光的功率为P，发射频率为的单色光，真空中光速为c，下列说法正确的是（）A．激光器每秒发射的光子数为B．每个光子的能量为C．该单色光在真空中的波长为D．单色光从空气进入水中后波长变大【答案】A【解析】A．经时间发出的光子能量为则激光器每秒发射的光子数为故A正确；B．根据爱因斯坦的光子说可知，一个光子的能量为故B错误；C．该单色光在真空中的波长为故C错误；D．单色光从空气进入水中后，频率不变，而波速减小，由知波长变小，故D错误；故选A。11、如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为（）

A．W=3.1eVEk=4.5eV B．W=1.9eVEk=2.leVC．W=1.7eVEk=1.9eV D．W=1.5eVEk=0.6eV【答案】B【解析】甲图中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.60eV，根据可知，光电子的最大初动能为0.60eV，根据光电效应方程解得逸出功乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理解得电子到达阳极的最大动能为二、解答题12、如图所示是研究光电效应规律的电路，图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极，现接通电源，用光子能量为10.5eV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_______（选填“增大”、“不变”或“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6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数__________。(选填“为零”、或“不为零”)

【答案】减小4.5为零【解析】[1]光电管上加反向电压，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，反向电压增大，光电流减小，电流计的读数变小；[2]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6.0V，说明遏止电压为6V。根据爱因斯坦光电效应方程根据动能定理得解得解得光电管阴极材料的逸出功为[3]现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光子数增多，光电子数也增多，但没有光电子到达阳极，所以电流计的读数为零。13、利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射频率v之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为，求：（1）普朗克常量h；（2）该金属的逸出功W0；（3）若电流表的示数为10，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为多少？【答案】（1）；（2）；（3）6.25×1013个。【解析】（1）由爱因斯坦光电效应方程可知知题图乙图线的斜率则普朗克常量（2）该金属的逸出功为（3）每秒内发出的光电子的电荷量为而故每秒内至少发出个光电子。A．W=3.1eVEk=4.5eV B．W=1.9eVEk=2.leVC．W=1.7eVEk=1.9eV D．W=1.5eVEk=0.6eV二、解答题12、如图所示是研究光电效应规律的电路，图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极，现接通电源，用光子能量为10.5eV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_______（选填“增大”、“不变”或“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6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数__________。(选填“为零”、或“不为零”)

13、利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射频率v之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为，求：（1）普朗克常量h；（2）该金属的逸出功W0；（3）若电流表的示数为10，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为多少？4.3原子的核式结构模型基础导学要点一、电子的发现1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。2．汤姆孙的探究根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子。3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19C(保留两位有效数字)。4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍。5．电子的质量me＝9.1×10－31kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为eq\f(mp,me)＝1836。要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。2．粒子散射实验：(1)粒子散射实验装置由粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。(2)实验现象①绝大多数的粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进；②少数粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”。(3)实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。3．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。4.原子核的电荷与尺度（1）原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的。（2）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。（3）原子核的大小：用核半径描述核的大小；一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m，两者相差十万倍之多。要点突破突破一：电子的发现1．对阴极射线的认识(1)对阴极射线本质的认识——两种观点①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射；②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流；(2)阴极射线带电性质的判断方法①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质；②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质。(3)实验结果：根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。2．电子发现的意义(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒；(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分；(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。突破二：原子的核式结构模型1．实验现象的分析(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变；(2)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用．汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射；(3)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内；2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。（1）原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内（2）核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释①当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。②只有当α粒子十分接近原子核时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少。③如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180∘3.原子核的电荷与尺度原子内的电荷关系原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等原子核的组成原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数原子核的大小原子半径的数量级是10-10m，原子核半径的数量级是典例精析题型一：电子的发现例一．电子的发现揭示了（）A．原子可再分 B．原子具有核式结构C．原子核可再分 D．原子核由质子和中子组成【答案】A【分析】电子的发现，不仅揭示了电的本质，而且打破了几千年来人们认为原子是不可再分的陈旧观念，证实原子也有其自身的构造，揭开了人类向原子进军的第一幕，迎来了微观粒子学（基本粒子物理学）的春天；故选A。变式迁移1：物理学史的学习是物理学习中很重要的一部分，下列关于物理学史叙述中正确的是（）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子核可再分B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型C．爱因斯坦发现了光电效应，并提出了光量子理论成功解释了光电效应D．玻尔首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念【答案】B【分析】A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子可再分，A错误；B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，B正确；C．爱因斯坦提出了光量子理论成功解释了光电效应，但不是爱因斯坦发现了光电效应，C错误；D．普朗克最早提出了量子化理论，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念。D错误。故选B。题型二：原子的核式结构例二．引力波也被称为“时空的涟漪”，是爱因斯坦根据广义相对论做出的预言之一。对于引力波概念的提出过程，我们大致可以这样理解：麦克斯韦认为，电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会辐射电磁波；爱因斯坦认为，物体周围存在引力场，当物体加速运动时，会也辐射出引力波。在中学物理学习过程中，你认为可能用到与爱因斯坦上述思想方法类似的是（）A．卢瑟福预言中子的存在B．库仑预测两点电荷间的相互作用力与万有引力有相似的规律C．法拉第猜想：电能生磁，磁也一定能生电D．汤姆生发现电子后猜测原子中存在带正电的物质【答案】B【分析】根据相似的特点，把物体类比于电荷，引力波类比于电磁波，故采用类比法，而ABCD选项中只有库仑预测两点电荷间的相互作用力与万有引力有相似的规律采用类比法。故选B。变式迁移2：如图是卢瑟福的α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α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．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性B．只有少数的α粒子发生大角度偏转C．根据该实验估算出原子核的半径约为10－10mD．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转【答案】B【分析】AB．α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，粒子散射实验现象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，故A错误B正确；C．通过α粒子散射实验估算出原子核半径数量级约为10-15m，故C错误；D．发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和金原子的原子核发生碰撞的结果，与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误。故选B。强化训练选择题1、人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是（）A．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型【答案】B【解析】卢瑟福通过粒子散射实验否定了汤姆孙的枣糕模型，建立了原子的核式结构模型，故B正确，A、C、D错误。故选B。2、如图所示是粒子散射实验装置的示意图。从粒子源发射的粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上荧光屏仍沿原来的方向前进，但有少数粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，极少数偏转的角粒子束度甚至大于90°。下列说法正确的是（）A．粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内C．粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对粒子的作用引起的D．粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对粒子的斥力引起的【答案】D【解析】A．粒子是从放射性物质中发射出来的氦核，A错误；B．若原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内，粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对粒子运动的影响不会很大，不会出现大角度偏转的实验结果，B错误；C．电子对粒子速度的大小和方向的影响可以忽略，C错误；D．原子核带正电，体积很小，但几乎占有原子的全部质量，电子在核外运动，当粒子进入原子区域后，大部分离原子核很远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不变，只有极少数粒子在穿过时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，D正确。故选D。3、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是（）A．原子中的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中【答案】A【解析】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是原子中的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，从而使α粒子在经过时受到很强的斥力，发生大角度偏转.故选A。4、如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是（）A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹【答案】C【解析】AB．α粒子散射实验现象是：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的α粒子多，B处观察到的α粒子少，故A错误，B错误；C．选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子打入到金原子内部受到金原子核的斥力作用从而改变运动方向，故D错误。故选C。5、在α粒子散射实验中，我们并没有考虑电子对α粒子偏转角度的影响，这是因为（）A．电子的体积非常小，以致α粒子碰不到它B．电子的质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小C．α粒子使各个电子碰撞的效果相互抵消D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零【答案】B【解析】A．电子体积非常小，α粒子碰到它像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，不改变运动的轨迹，故A错误；B．电子质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小，故B正确；C．α粒子跟各个电子碰撞的效果像子弹碰到很多灰尘小颗粒，损失的能量极少，不改变运动的轨迹，但不能说相互抵消，各个电子对α粒子的作用力对α粒子运动形成阻碍，故C错误；D．α粒子受到不同电子的作用不全是同一时刻受到的，所以说合外力为零错误，故D错误。故选B。6、1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型。他提出这种模型的依据是（）A．粒子散射实验 B．光电效应实验 C．天然放射现象 D．核聚变反应【答案】A【解析】1911年，通过粒子散射实验，卢瑟福根据粒子散射实验的结