高三物理一轮复习精品课件第13章-第2节光电效应氢的原子光谱.

菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习第2节光电效应氢原子光谱菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习[真题回放]1．(2011·新课标全国卷)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λλ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】设金属的截止频率为ν0，则该金属的逸出功W0＝hν0＝hcλ0；对光电子，由动能定理得eU0＝hcλ－W0，解得U0＝hce·λ0－λλλ0.【答案】hcλ0hce·λ0－λλ0λ(写为hce·λ－λ0λλ0.也可)菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习2．(2012·福建高考)关于近代物理，下列说法正确的是________．A．α射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程21H＋31H―→42He＋10n中，10n表示质子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】α射线是高速氦核流，A错误.10n表示的是中子，B错误．由光电效应方程Ekm＝hν－W知Ekm与ν成线性关系，C错误．玻尔的量子化原子模型的实验基础一是原子的稳定性，二是原子光谱的分立特征，故D正确．【答案】D菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习3．(2012·四川高考)如图13­2­1为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图13­2­1菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】光子能量E＝hν＝hcλ，而E4－3E3－2，故λ4－3λ3－2，A项正确．由于光波的波速由介质和频率共同决定，且在真空中传播时与频率无关，故B错．电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故C错．能级跃迁是核外电子在不同轨道间的跃迁，与原子核无关，故D错误．【答案】A菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习[考向分析]1.考纲展示(1)氢原子光谱Ⅰ(2)氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ(3)光电效应Ⅰ(4)爱因斯坦光电效应方程Ⅰ2.命题趋势本节作为选考内容，经常考查以下两个方面知识；(1)光电效应现象的规律及光电效应方程的应用．(2)氢原子的能级及光谱的形成．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习3.选材特点以经典理论为命题背景，选取光电效应现象和氢原子能级图进行考查相关知识.菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习考点一对光电效应规律的理解1.区分光电效应中的五组概念(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出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习(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．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习2．两种常见图象比较图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝－E＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：图线与横轴的交点②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【例1】(2013·浙江高考)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图13­2­2甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.甲乙图13­2­2菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图13­2­2乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.【答案】(1)阳极(2)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【反思总结】利用光电效应分析问题，应把握的三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功．它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习突破训练1(2014·广东高考)(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菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误；当照射光的频率较小于ν，大于极限频率时发生光电效应，选项C错误；由Ekm＝hν－W，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确．【答案】AD菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习考点二氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图13­2­3所示．图13­2­3菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习2．能级图中相关量意义的说明相关量意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数横线右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能量菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习3.对原子跃迁条件hν＝Em－En的说明：(1)原子跃迁条件hν＝Em－En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．(2)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【例2】(2014·山东高考)氢原子能级如图13­2­4，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是________。(双选，填正确答案标号)图13­2­4菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】由E初－E终＝hν＝hcλ可知，氢原子跃迁时始末能级差值越大，辐射的光子能量越高、波长越短，由能级图知E3－E2E2－E1，故A错误．由－1.51－－3.4－3.4－－13.6＝λ656得λ＝121.6nm325nm，故B错误．由C23＝3可知C正确．因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值，即从n＝2跃迁到n＝3的能级时必须吸收λ＝656nm的光子，故D正确．【答案】CD菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【反思总结】氢原子光谱线数的计算(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝nn－12.②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．菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习突破训练2(2013·江苏高考)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图13­2­5所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．图13­2­5菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习【解析】根据玻尔理论rn＝n2r1可知电子处在n＝3的轨道上比处在n＝5的轨道上离氦核的距离近．大量He＋处在n＝4的激发态时，发射的谱线有6条．【答案】近6菜单切脉搏·核心突破高三总复习·物理研动向·考向真题重落实·深化学习1．(多