高考物理一轮复习第十二章近代物理初步学案.doc
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1、1 / 37【2019【2019最新最新】精选高考物理一轮复习第十二章近代物理初步学案精选高考物理一轮复习第十二章近代物理初步学案 全国卷5年考情分析(说明:20132016年,本章内容以选考题目出现)基础考点常考考点(20132017考情统计)命题概率常考角度光电效应()17卷T19(6分) 16卷T35(1)(5分)独立命题概率40%爱因斯坦光电效应方程()15卷T35(1)(5分) 15卷T35(1)(5分)独立命题概率40%原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期()17卷T15(6分) 14卷T35(1)(6分) 14卷T35(1)(5分)独立命题概率60%核力、核反应方程()16
2、卷T35(1)(5分) 13卷T35(1)(6分)独立命题概率40%结合能、质量亏损()17卷T17(6分)独立命题概率30%氢原子光谱() 氢原子的能级结构、能级公式() 放射性同位素() 射线的危害和防护() 以上4个考点未曾独立命题裂变反应和聚变反应、裂变反应堆()13卷T35(1)(5分)独立命题概率30%(1)光电效应现象与光电效应方程的应用(2)原子核式结构(3)氢原子光谱规律、能级跃迁(4)核衰变与核反应方程(5)核能与爱因斯坦质能方程第1节波粒二象性(1)光子和光电子都是实物粒子。()(2)只要入射光的强度足够强,就可以使金属发生光电效应。()(3)要使某金属发生光电效应,入射
3、光子的能量必须大于金属的逸出功。()(4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。()(5)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性。()物理学史判断(1)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律。()(2)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应,证实了光的粒子性。()2 / 37(3)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。()1. 每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于这个极限频率才能使金属产生光电效应。2光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大。3当入射光的频率大于极限频率时,饱和光电流的强度与入射光的强度成
4、正比。4解题中常用到的二级结论:(1)遏止电压Uc与入射光频率、逸出功W0间的关系式:Uc。(2)截止频率c与逸出功W0的关系:hcW00,据此求出截止频率c。 突破点(一) 对光电效应的理解1与光电效应有关的五组概念对比(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射出来的电子,其本质是电子。光子是光电效应的因,光电子是果。(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
5、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或等于光电子的最大初动能。(3)光电流与饱和光电流: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。3 / 37(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。(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。2光电效应的研究思路(1)两条线索
6、:(2)两条对应关系:光电流大光强大光电子的最大初动能大光子频率高(3)三点提醒:能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。题点全练1(2018天津模拟)在光电效应实验中,用波长为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仅增大入射光的强度,光电流大小不变 B仅减小入射光的强度,光电效应现象可能消失 C改用波长大于的光照射,光电子的最大初动能变大 D改用波长大于的光照射,可能不发生光电效应解析:选D 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,能否发生光电效应与入射光
7、的强度无关,与光照时间也无关,当发生光电效应时,增大入射光的强度,则光电流会增大,故A错误;入射光的频率大于金属的极限频率,才会发生光电效应,与入射光的强度无关,故B错误;在光电效应中,根据光电效应4 / 37方程知,EkmW0,改用波长大于的光照射,光电子的最大初动能变小,或者可能不发生光电效应,选项C错误,D正确。2.(2018西安六校联考)如图所示,当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时,此时滑片P处于A、B中点,电流表中有电流通过,则( )A若将滑动触头P向B端移动时,电流表读数有可能不变B若将滑动触头P向A端移动时,电流表读数一定增大C若用红外线照射阴极K时,电流表中一定
8、没有电流通过D若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,电流表读数不变解析:选A 所加的电压,使光电子到达阳极,则灵敏电流表中有电流流过,且可能处于饱和电流,当滑片向B端移动时,电流表读数有可能不变;当滑片向A端移动时,所加电压减小,则光电流可能减小,也可能不变,故A正确,B错误。若用红外线照射阴极K时,因红外线频率小于可见光,但是不一定不能发生光电效应,电流表不一定没有电流,故C错误。若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,紫外线的频率大于红外线的频率,则光子数目减小,电流表读数减小,故D错误。3多选(2016全国卷)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
9、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入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D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E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解析:选ACE 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;根据爱因斯坦光电效应方程得:入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故C正确;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5 / 37电流产生,故D错误,E正确。
10、突破点(二) 爱因斯坦的光电效应方程及应用1三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程EkhW0。(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得,即EkeUc,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c的关系是W0hc。2四类图像图像名称图线形状读取信息最大初动能Ek与入射光频率的关系图线截止频率(极限频率):横轴截距逸出功:纵轴截距的绝对值W0|E|E普朗克常量:图线的斜率kh遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率c:横轴截距遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大普朗克常量h:等于图线的斜率与电子电荷量的乘积,即hke颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关
11、系遏止电压Uc:横轴截距饱和光电流Im:电流的最大值最大初动能:EkmeUc颜色不同时,光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能Ek1eUc1,Ek2eUc2典例 多选(2017全国卷)在光电效应实验中,分别用频率为a、b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Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )A若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkb6 / 37C若Uab,则一定有haEkahbEkb解析 设该金属的逸出功为W,根据爱因斯坦光电效应方程有EkhW,同种金属的W不变,则逸出光电子的最大初动能随的增大
12、而增大,B项正确;又EkeU,则最大初动能与遏止电压成正比,C项正确;根据上述有eUhW,遏止电压U随增大而增大,A项错误;又有hEkW,W相同,则D项错误。答案 BC方法规律 应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率,入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应。(2)截止频率对应着光的极限波长和金属的逸出功,即hchW0。(3)应用光电效应方程EkhW0时,注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV1.61019 J)。集训冲关1.多选(2018西安模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱
13、因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极,A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源,用光子能量为10.5 eV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,电流计的读数逐渐减小,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6.0 V;现保持滑片P位置不变,以下判断正确的是( )A光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB若增大入射光的强度,电流计的读数不为零C若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,光电子的最大初动能一定变大7 / 37D若用光子能量为9.5
14、eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不为零解析:选AC 由电路图可知图中所加电压为反向减速电压,根据题意可知遏止电压为6 V,由EkhW0eUc得W04.5 V,选项A正确;当电压达到遏止电压时,所有电子都不能到达A极,无论光强如何变化,电流计示数仍为零,选项B错;若光子能量增大,根据光电效应方程,光电子的最大初动能一定变大,选项C正确;若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,则遏止电压为5 V,滑片P向左移动少许,电流计的读数仍可能为零,选项D错。2多选1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广,成功地解释了光电效应现象,提出了光子说。在给出与光电效应有关的
15、四个图像中,下列说法正确的是( )A图1中,当紫外线照射锌板时,发现验电器指针发生了偏转,说明锌板带正电,验电器带负电B图2中,从光电流与电压的关系图像中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关C图3中,若电子电荷量用e表示,1、c、U1已知,由Uc图像可求得普朗克常量的表达式为hU1e 1cD图4中,由光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或h0解析:选CD 用紫外线灯发出的紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,故选项A错误;由题图可知电压相同时,光照越强,光电流越大,只能说明光电流强度
16、与光的强度有关,遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,故选项B错误;根据爱因斯坦光电效应8 / 37方程UcehW0,可知Uc,图像Uc的斜率表示,即,解得h,故选项C正确;根据光电效应方程EkhW0,Ek图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功,则逸出功为E,当最大初动能为零,入射光的频率等于金属的极限频率,则金属的逸出功等于h0,故选项D正确。3.(2015全国卷)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为_,所用材料的逸出功可表示为_。解析:根据光电效应方程EkmhW0及Ekme
17、Uc得Uc,故k,b,得hek,W0eb。答案:ek eb突破点(三) 对波粒二象性的理解1对光的波动性和粒子性的进一步理解光的波动性光的粒子性实验基础干涉和衍射光电效应、康普顿效应表现光是一种概率波,即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述大量的光子在传播时,表现出光的波动性当光同物质发生作用时,这种作用是“一份一份”进行的,表现出粒子的性质少量或个别光子容易显示出光的粒子性说明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光的波动性不同于宏观观念的波粒子的含义是“不连续”“一份一份”的光子不同于宏观观念的粒子2.波动性和粒子性的对立与统一(1)大量光子易显示出
18、波动性,而少量光子易显示出粒子性。(2)波长长(频率低)的光波动性强,而波长短(频率高)的光粒子性强。(3)光子说并未否定波动说,Eh中,和就是波的概念。(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的,而在微观世界却是统一的。3物质波9 / 37(1)定义:任何运动着的物体都有一种波与之对应,这种波叫做物质波,也叫德布罗意波。(2)物质波的波长:,h是普朗克常量。题点全练1(2015上海高考)用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图像如图所示,该实验表明( )A光的本质是波B光的本质是粒子C光的能量在胶片上分布不均匀D光到达胶片上不同位置的概率相同解析:选C 用很弱的光做单缝衍射实验,改
19、变曝光时间在胶片出现的图样,说明光有波粒二象性,故A、B错误;说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的,也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀,故C正确,D错误。2多选(2018蚌埠月考)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是( )A光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C对于同种金属而言,遏止电压与入射光的频率无关D石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长,这个现象称为康普顿效应解析:选BD 光电效应中,金属板向外发射的电子叫光电子,光子是光量子的简称,A错误;用光照射金属不能发生光电效应是因为该
20、入射光的频率小于金属的截止频率,B正确;根据光电效应方程hW0eUc可知,对于同种金属而言(逸出功一样),入射光的频率越大,遏止电压也越大,即遏止电压与入射光的频率有关,C错误10 / 37;在石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普 顿效应,D正确。3多选(2015全国卷)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是( )A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关解析:选ACD
21、 电子束具有波动性,通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,选项A正确。射线在云室中高速运动时,径迹又细又直,表现出粒子性,选项B错误。人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构,体现出波动性,选项C正确。电子显微镜是利用电子束工作的,体现了波动性,选项D正确。光电效应实验,体现的是粒子性,选项E错误。(一)普通高中适用作业A级基础小题练熟练快1(2018茂名一模)用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应,可能使该金属发生光电效应的措施是( )A改用红光照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间解析:选B 根据光电效应发生的条件0,必须用能量更大,即频率更高的粒子。能否发生光
22、电效应与光的强度和照射时间无关。X射线的频率大于紫外线的频率,故A11 / 37、C、D错误,B正确。2关于光电效应的规律,下列说法中正确的是( )A发生光电效应时,不改变入射光的频率,增大入射光强度,则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于107 sD只有入射光的波长大于该金属的极限波长,光电效应才能发生解析:选A 发生光电效应时,不改变入射光的频率,增大入射光强度,则单位时间内打到金属上的光子个数增加,则从金属内逸出的光电子数目增多,选项A正确;光电子的最大初动能跟入射光强度无关,随入射光的频率增大而增大,选项B错误;
23、发生光电效应的反应时间一般都不超过109 s,选项C错误;只有入射光的频率大于该金属的极限频率时,即入射光的波长小于该金属的极限波长时,光电效应才能发生,选项D错误。3多选美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现光子除了具有能量之外还具有动量,被电子散射的X光子与入射的X光子相比( )A速度减小 B频率减小 C波长减小 D能量减小解析:选BD 光速不变,A错误;光子将一部分能量转移到电子,其能量减小,随之光子的频率减小、波长变长,B、D正确,C错误。4多选下列关于波粒二象性的说法正确的是( )A光电效应揭示了光的波动性B使光子一个一个地通过单缝,若时间足够长,底片上也会出现衍射图样C
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- 高考 物理 一轮 复习 第十二 近代 初步
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