高考物理二輪復(fù)習(xí)專題五光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)和原子核課件

光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)和原子核專題五2022內(nèi)容索引0102體系構(gòu)建?真題感悟高頻考點(diǎn)?能力突破體系構(gòu)建?真題感悟知識(shí)回顧構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)感悟高考真題再練1.(2019北京卷)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置,當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí),可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是(

)A.兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B.兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eVD.若入射光子的能量為5.0eV,相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng),光電流越大情境剖析本題以“用光電管探究光電流大小和光電子的最大初動(dòng)能實(shí)驗(yàn)”為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境。素養(yǎng)能力本題突出了實(shí)驗(yàn)的操作、分析、探究能力的考查,體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度要素,體現(xiàn)了勞動(dòng)實(shí)踐、科學(xué)探索的價(jià)值觀。答案B

解析

兩組實(shí)驗(yàn)入射光的能量不同,以此可知,采用了不同頻率的入射光,A正確;根據(jù)愛因斯坦光電方程,金屬的逸出功W=hν-,代入上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得兩組的逸出功相同,均等于3.1

eV,以此可知兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同,B錯(cuò)誤;若入射光子的能量5.0

eV,代入愛因斯坦光電方程,逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9

eV,C正確;若入射光子的能量為5.0

eV,發(fā)生光電效應(yīng),相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng),光電子越多,光電流越大,D正確。2.(2019全國(guó)Ⅰ卷)氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63~3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子,最少應(yīng)給氫原子提供的能量為(

)A.12.09eV B.10.20eVC.1.89eV D.1.51eV情境剖析本題屬于基礎(chǔ)性題目,以“氫原子能級(jí)示意圖”為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境。素養(yǎng)能力本題考查學(xué)生是否具有原子能級(jí)躍遷的物理觀念素養(yǎng),考查關(guān)鍵能力中的建模能力。答案A

解析

氫原子從能級(jí)2向能級(jí)1躍遷時(shí),輻射的光子能量為10.2

eV,不是可見光。氫原子從能級(jí)3向能級(jí)2躍遷時(shí),輻射的光子能量為1.89

eV,是可見光,所以只要把氫原子躍遷到能級(jí)3就可以輻射可見光。氫原子從能級(jí)1向能級(jí)3躍遷時(shí),吸收的光子能量為12.09

eV,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。3.(多選)(2020全國(guó)Ⅰ卷)下列核反應(yīng)方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有(

)情境剖析本題考查核反應(yīng)方程,屬于基礎(chǔ)性題目。素養(yǎng)能力本題考查考生對(duì)核反應(yīng)方程中兩個(gè)守恒的理解,考查關(guān)鍵能力中的推理能力。答案BD

A.40kg B.100kgC.400kg D.1000kg情境剖析本題以“聚變反應(yīng)”為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境。素養(yǎng)能力本題考查是否能正確認(rèn)識(shí)質(zhì)能方程等物理觀念素養(yǎng),考查關(guān)鍵能力中的理解能力和科學(xué)論證能力等。答案C

5.(2021全國(guó)乙卷)醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素113In產(chǎn)生γ射線,而113In是由半衰期相對(duì)較長(zhǎng)的113Sn衰變產(chǎn)生的。對(duì)于質(zhì)量為m0的113Sn,經(jīng)過(guò)時(shí)間t后剩余的113Sn質(zhì)量為m,其-t圖線如圖所示。從圖中可以得到113Sn的半衰期為(

)A.67.3d B.101.0dC.115.1d D.124.9d情境剖析本題考查半衰期,屬于基礎(chǔ)性題目。素養(yǎng)能力本題考查考生對(duì)半衰期的理解,考查關(guān)鍵能力中的推理能力。答案C

高頻考點(diǎn)?能力突破考點(diǎn)一光電效應(yīng)與光的粒子性方法規(guī)律歸納1.光電效應(yīng)問(wèn)題兩條線索和兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)兩條線索(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大;光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。2.光電效應(yīng)定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0。(2)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系:Ek=eUc。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系:W0=hνc。

對(duì)于給定的金屬,逸出功是定值

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.(2021山東德州高三二模)微光夜視儀是借助于光增強(qiáng)器把目標(biāo)反射回來(lái)的微弱光激發(fā)的光電流放大并轉(zhuǎn)換為可見圖象,以實(shí)現(xiàn)夜間觀察的儀器,在軍事、刑偵等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用,光電流放大的簡(jiǎn)化電路原理圖如圖所示。將開關(guān)S閉合,使某種顏色的入射光照射到光電陰極上,虛線框內(nèi)電路出現(xiàn)光電流。下列措施一定能使虛線框內(nèi)的光電流變大的是(

)A.僅增大原入射光的光照強(qiáng)度B.僅使滑動(dòng)變阻器R1的滑片向a端移動(dòng)C.僅使滑動(dòng)變阻器R2的滑片向d端移動(dòng)D.僅使滑動(dòng)變阻器R2的滑片向c端移動(dòng)答案

A

解析

增大原入射光的光照強(qiáng)度,單位時(shí)間產(chǎn)生的光電子數(shù)變多,則光電流變大,故A正確;改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置,目的是改變電路中的電壓分配,光電流存在飽和值,故僅依靠改變電壓是不一定使虛線框內(nèi)的光電流變大的,故B、C、D錯(cuò)誤。2.(2021山東菏澤高三一模)如圖所示用甲、乙兩種電路研究光電效應(yīng),由下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論中正確的是(

)A.使用乙圖電路做實(shí)驗(yàn),當(dāng)光的強(qiáng)度一定時(shí),調(diào)節(jié)觸頭P使電壓表示數(shù)增加,電流表示數(shù)并不是一直增大,說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量是一定的B.使用乙圖電路做實(shí)驗(yàn),為了驗(yàn)證光電管極限頻率的存在,必須把觸頭P移動(dòng)到A端C.使用甲圖電路做實(shí)驗(yàn),用不同顏色的光照射光電管,通過(guò)調(diào)節(jié)觸頭P,使電流表示數(shù)為零,電壓表示數(shù)越大時(shí),說(shuō)明此金屬的逸出功越大D.使用甲圖電路做實(shí)驗(yàn),無(wú)論用什么頻率的光照射光電管,電流表都不可能有電流方法點(diǎn)撥要弄清電流表有示數(shù)的條件——

有光電子到達(dá)陽(yáng)極。答案

A

解析

使用乙圖電路做實(shí)驗(yàn),當(dāng)光的強(qiáng)度一定時(shí),調(diào)節(jié)觸頭P使電壓表示數(shù)增加,電流表示數(shù)并不是一直增大,說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量是一定的,電流達(dá)到飽和光電流后就不再增加,A正確;使用乙圖電路做實(shí)驗(yàn),為了驗(yàn)證光電管極限頻率的存在,需要用不同頻率的光照射光電管,觀察電流表是否有示數(shù),B錯(cuò)誤;使用甲圖電路做實(shí)驗(yàn),是為了測(cè)量遏止電壓,所加電壓低于遏止電壓時(shí)還會(huì)有電流,D錯(cuò)誤。3.(2021山東聊城高三一模)某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量金屬鋁的逸出功,經(jīng)討論設(shè)計(jì)出如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)方法是:把鋁板平放在桌面上,刻度尺緊挨著鋁板垂直桌面放置,靈敏度足夠高的熒光板與鋁板平行,并使整個(gè)裝置處于垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;讓波長(zhǎng)為λ的單色光持續(xù)照射鋁板表面,將熒光板向下移動(dòng),發(fā)現(xiàn)熒光板與鋁板距離為d時(shí),熒光板上剛好出現(xiàn)輝光。已知普朗克常量為h,光速為c,電子電荷量為e,質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是(

)C.將熒光板繼續(xù)向下移動(dòng),移動(dòng)過(guò)程中熒光板上的輝光強(qiáng)度可能保持不變D.將熒光板繼續(xù)向下移動(dòng)到某一位置,并增大入射光波長(zhǎng),板上的輝光強(qiáng)度一定增強(qiáng)方法點(diǎn)撥該題是光電效應(yīng)規(guī)律與帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題,要弄清“熒光板繼續(xù)向下移動(dòng),則達(dá)到熒光板的光電子會(huì)增加”。答案

A

考點(diǎn)二原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍遷方法規(guī)律歸納原子能級(jí)躍遷問(wèn)題的解題技巧(1)原子躍遷時(shí),所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級(jí)之間的能量差,即ΔE=hν=|E初-E末|。(2)原子電離時(shí),所吸收的能量可以大于或等于某一能級(jí)能量的絕對(duì)值。(3)一個(gè)處于第n能級(jí)的氫原子躍遷可能發(fā)出的光譜線條數(shù)最多為n-1。(4)一群氫原子躍遷可能發(fā)出的光譜線條數(shù)的兩種求解方法:②利用能級(jí)圖求解:在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出,然后相加。(5)計(jì)算氫原子能級(jí)躍遷放出或吸收光子的頻率和波長(zhǎng)時(shí),要注意各能級(jí)的能量值均為負(fù)值,且單位為電子伏特,計(jì)算時(shí)需換算單位,1eV=1.6×10-19J。明確“一群”和“一個(gè)”的意義

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4.(2021北京豐臺(tái)區(qū)高三二模)如圖所示的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是(

)A.α粒子與原子中的電子發(fā)生碰撞B.正電荷在原子中均勻分布C.原子中帶正電的部分和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案

C

解析

少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),大多數(shù)沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)說(shuō)明了原子的內(nèi)部是很空闊的,原子中帶正電的部分和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上,所以C正確,A、B、D錯(cuò)誤。5.(2021河北張家口高三一模)氫原子能級(jí)如圖所示,用光子能量為2.55eV的光照射大量處于n=2能級(jí)的氫原子,氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光照射到逸出功為9eV的金屬板時(shí),射出光電子的最大初動(dòng)能為(

)A.4.6eV B.3.75eVC.3.09eV D.1.2eV答案

B

解析

用光子能量為2.55

eV的光照射大量處于n=2能級(jí)的氫原子,躍遷到2.55

eV-3.4

eV=0.85

eV,4能級(jí),氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光最大能量Em=(-0.85)eV-(-13.6)eV=12.75

eV,照射到逸出功為9

eV的金屬板時(shí),射出光電子的最大初動(dòng)能為Ek=12.75

eV-9

eV=3.75

eV,故選B。6.(多選)(2021貴州畢節(jié)高三二模)如圖為氫原子的能級(jí)圖,已知可見光的能量范圍為1.62~3.19eV,金屬鈉的逸出功是2.25eV,普朗克常量h=6.626×10-34J·s,現(xiàn)有大量處于n=3能級(jí)的氫原子。下列說(shuō)法正確的是(

)A.躍遷時(shí)最多可發(fā)出3種可見光B.從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)的過(guò)程中,輻射光子的能量為10.2eVC.金屬鈉的極限頻率約為5.4×1014HzD.躍遷時(shí)發(fā)出的可見光使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)得到光電子的最大初動(dòng)能約為0.36eV答案

AC

解析

一群能級(jí)處于n=3的氫原子,躍遷時(shí)最多可發(fā)出3種可見光,A項(xiàng)正確;從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)的過(guò)程中,輻射光子的能量為12.09

eV,B項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬鈉的極限頻率νc==5.4×1014

Hz;C項(xiàng)正確;躍遷時(shí)發(fā)出的可見光不能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)點(diǎn)撥涉及求最多可發(fā)出幾種光子時(shí),一定要明確是“一個(gè)”氫原子還是“一群”氫原子。

考點(diǎn)三核反應(yīng)和核能的計(jì)算方法規(guī)律歸納1.原子核的衰變(1)衰變實(shí)質(zhì):α衰變是原子核中的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核并射出;β衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,再將電子射出;γ衰變伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)發(fā)生,不改變?cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)與電荷數(shù),以光子形式釋放出衰變過(guò)程中產(chǎn)生的能量。(2)衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定,跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān);半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)個(gè)別、少數(shù)原子核無(wú)意義。2.應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖書寫核反應(yīng)方程→計(jì)算質(zhì)量虧損Δm→利用ΔE=Δmc2計(jì)算釋放的核能(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計(jì)算時(shí),Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV計(jì)算時(shí),Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。3.核力和結(jié)合能(1)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)。(2)核力是