第12章 近代物理初步
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考点内容 光电效应 爱因斯坦光电效应方程 氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期 放射性同位素 核力、核反应方程 结合能、质量亏损 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 射线的危害和防护 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 第1节 光电效应 波粒二象性 Ⅰ 要求 Ⅰ 卷Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ·T17：爱因斯坦质能方程、核能的计算 卷Ⅱ·T15：原子核及其衰变 卷Ⅲ·T19：光电效应及其规律 卷Ⅱ·T17：光电效应及其规律 卷Ⅲ·T14：爱因斯坦质能方程、核能的计算 卷Ⅰ·T14：原子结构与玻尔理论 卷Ⅱ·T15：爱因斯坦质能方程、核能的计算 1.高考命题形式比较固定，一般单一的考查某个知识点，且题型为选择题。 2．命题热点是光电效应规律、原子跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程及核能的计算等，试题难度中等或中等偏下。 高考(全国卷)三年命题情况对照分析 2017 2018 2019 命题分析
一、光电效应
1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
2．光电效应的四个规律 (1)每种金属都有一个极限频率。
(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。 (4)光电流的强度与入射光的强度成正比。 3．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流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最小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。
二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10
2．逸出功W0
使电子脱离某种金属所做功的最小值。 3．最大初动能
发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。
4．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用12
来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝mev。
2
三、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 (2)光电效应说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 2．物质波
(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。
(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) (1) )
(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应。
光
子
说
中
的
光
子
，
指
的
是
光
电
子
。(×
－34
J·s(称为普朗克常量)。
hp
)
(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大。 (4)原子中绝大部分是空的，原子核很小。
(5)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。 (6)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的。
(×
(√) (√) (√) (√)
2．(人教版选修3－5P30演示实验改编)(多选)如图所示，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( )
A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出 C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电 [答案] BC
3．(粤教版选修3－5P40T2改编)(多选)下列说法中正确的是( ) A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说
B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小
D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性 [答案] CD
4．(人教版选修3－5P36T2改编)(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 [答案] AD
光电效应规律和光电效应方程的应用 [依题组训练]
1．(多选)(2016·全国卷Ⅰ改编)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是( )
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大
C．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关
AD [根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于截止频率，则没有光电流产生，故C错误，D正确。]
2．(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10
1
－19
J。已知普朗克常量为6.63×10
－34
J·s，真空中的光速为3.00×10 m·s
8－
。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )
A．1×10 Hz C．2×10 Hz
1514
B．8×10 Hz D．8×10 Hz
15
14
B [根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝h－hν0，代入数据解得ν0≈8×10 Hz，B正确。]
3．(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和
cλ14
Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )
A．若νa>νb，则一定有Ua＜Ub B．若νa>νb，则一定有Eka＞Ekb C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
BC [光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知
Ek＝hν－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。]
4．(2019·阳江模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么( )