2012屆高考物理大一輪復(fù)習(xí) 13.2動(dòng)量光電效應(yīng)氫原子光譜課件 新人教版選修3-5

1、第二節(jié)光電效應(yīng)氫原子光譜,1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)極限頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng) (2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，其隨入射光頻率的增大而增大 (3)大于極限頻率的光照射金屬時(shí)，光電流強(qiáng)度(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)的多少)與入射光強(qiáng)度成正比 (4)金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過(guò)109 s.,4對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋,【應(yīng)用提示】(1)光電子也是電子，光子的本質(zhì)是光，注意兩者的區(qū)別 (2)光電效應(yīng)方程研究的對(duì)象是從金屬表面逸出的光電子，其列式依據(jù)為能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 5用光電管研究光電

2、效應(yīng) (1)常見(jiàn)電路(如圖1411所示),(2)兩條線索 通過(guò)頻率分析：光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大 通過(guò)光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大光子數(shù)目多產(chǎn)生的光電子多光電流大 (3)常見(jiàn)概念辨析,(2010江蘇高考)研究光電效應(yīng)的電路如圖1412所示用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路中形成光電流下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是,【自主解答】雖然入射光強(qiáng)度不同，但光的頻率相同，所以截止電壓相同；又因當(dāng)入射光強(qiáng)時(shí)，單位時(shí)間逸出的光電子多，飽和光電流大，所以選C. 【答案】C,(2010四川高考)用波

3、長(zhǎng)為2.0107 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來(lái)的光電子中最大的動(dòng)能是4.71019 J由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)() A5.51014 HzB7.91014 Hz C9.81014 Hz D1.21015 Hz,【答案】B,1.盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1413所示) 2粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象 絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿 原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)粒子發(fā)生了大 角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚至被撞了回來(lái) 如圖1414所示,3盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所

4、有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn) 4建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn) (1)核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變 (2)湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射 (3)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來(lái)，表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用 (4)絕大多數(shù)粒子在穿過(guò)厚厚的金原子層而運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明原子中絕大部分是空的原子的質(zhì)量、電量都集中在體積很小的核上,【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測(cè)核內(nèi)存在中子，所以C對(duì)，A、B錯(cuò)玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，D錯(cuò),【答案】

5、(1)C(2)2.71014 m,3玻爾理論 (1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量 (2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hEmEn(h是普朗克常量h6.631034 Js) (3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的,4氫原子能級(jí)公式 (1)氫原子的能級(jí)圖 (如圖1415所示) 能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能 的能量狀態(tài)定態(tài) 橫線左端的數(shù)字“1,2,3，”表 示量子數(shù)

6、，右端的數(shù)字“13.6， 3.4，”表示氫原子的能級(jí) 相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級(jí)差，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越小 帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷條件為：hEmEn.,(2010重慶高考)氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖1416所示不同色光的光子能量如下表所示：,處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為 A紅、藍(lán)靛 B黃、綠 C紅、紫 D藍(lán)靛、紫,【自主解答】先分別計(jì)算能級(jí)差 由n2向n1躍遷時(shí)，E21E2E110.2 eV 由n3向n1躍遷時(shí)，E31E3E112.09 eV 由n3向n2躍遷時(shí)，E32E3E21.89 eV 由n4向n3躍

7、遷時(shí)，E43E4E30.66 eV 由n4向n2躍遷時(shí)，E42E4E22.55 eV 由于發(fā)光時(shí)光子的能量等于原子能級(jí)差根據(jù)以上數(shù)據(jù)的變化規(guī)律知，有兩個(gè)能量分別為1.89 eV和2.55 eV的光子屬于可見(jiàn)光，并且屬于紅光和藍(lán)靛的范圍，故選A. 【答案】A,與氫原子能級(jí)有關(guān)的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題,在研究原子物理時(shí)，科學(xué)家經(jīng)常借用宏觀模型進(jìn)行模擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬研究電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)當(dāng)然這時(shí)的向心力不是粒子間的萬(wàn)有引力(可忽略不計(jì))，而是粒子間的靜電力設(shè)氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大小都是e1.601019 C，電子在第1、2可能軌道運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑分別為r10.53

8、1010 m，r24r1，據(jù)此求： (1)電子分別在第一、二可能軌道運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能(以eV為單位) (2)當(dāng)電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時(shí)，原子還需吸收10.2 eV的光子，那么電子的電勢(shì)能增加了多少？(靜電力常量k9.0109 Nm2/C2),【答案】(1)13.6 eV3.4 eV(2)20.4 eV,1氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是() A氫原子的能量增加 B氫原子的能量減少 C氫原子要吸收一定頻率的光子 D氫原子要放出一定頻率的光子 【解析】氫原子的核外電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量(包括動(dòng)能和勢(shì)能)越大當(dāng)氫原子的核外電子由離原子

9、核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，原子的能量減少，氫原子要放出一定頻率的光子顯然，選項(xiàng)B、D正確 【答案】BD,2關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷程，下列說(shuō)法正確的有() A湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后猜想出原子內(nèi)的正電荷集中在很小的核內(nèi) B. 粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù) C對(duì)原子光譜的研究開(kāi)辟了深入探索原子結(jié)構(gòu)的道路 D玻爾原子理論無(wú)法解釋較復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象，說(shuō)明玻爾提出的原子定態(tài)概念是錯(cuò)誤的 【解析】湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后猜想原子是棗糕式結(jié)構(gòu)模型，即正電荷均勻地分布在原子內(nèi)，電子就像棗糕一樣鑲嵌在原子內(nèi)，A錯(cuò)誤；粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的依據(jù)，B

10、正確；對(duì)原子光譜的研究，使人們認(rèn)識(shí)了原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，C正確；玻爾原子理論只能解釋氫原子光譜，不能解釋復(fù)雜的原子光譜，只能說(shuō)明玻爾理論的局限性，它在一定范圍內(nèi)是正確的，D錯(cuò)誤 【答案】BC,3如圖13210所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，原子在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子若用這些光照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉，則下列說(shuō)法正確的是() A這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的 光，其中從n3躍遷到n2所發(fā)出的光 波長(zhǎng)最短 B這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的 光，其中從n3躍遷到n1激發(fā)的光頻 率最高 C金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng) 能最大值為11.09 eV D金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為9.60 eV,【答案】D,【答案】3.4 eV10.2 eV小于,5如圖14110所示為氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，當(dāng)氫原子在這些能級(jí)間躍遷時(shí)： (1)有可能放出_種能量的光子 (2)在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)，所放出光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)，波長(zhǎng)是多少？,【答案】(1)6(2)第4能級(jí)向第3能級(jí)躍遷1.88106 m,【答案】(1)1.09106 m (2)3108 m/s2.751014 Hz,7原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從