2020届高考物理艺考生大二轮总复习上篇专题五原子物理教学案

专题五 原子物理

三年考情分析 三年考题 2019 Ⅰ卷14T Ⅱ卷15T Ⅱ卷17T 考查内容 能级跃迁 原子核 光电效应 高考命题规律 核心素养 从近几年高考题来看，本专题部分命题难物理观念 度不大，大多直接考查对基本知识点的理解和物理观念 记忆，用新情境和新名词包装试题，常考点有：物理观念 ①光电效应现象及其规律的认识与理解；②对2018 Ⅲ卷14T 核反应方程 物理观念 光的波粒二象性的认识；③卢瑟福的原子核式Ⅰ卷17T 核能计算 能量观念 结构模型；④玻尔的原子结构模型和氢原子光⑤能级及能级跃迁规律；⑥原子核的衰变、能量观念 谱；物理观念 人工核转变、裂变和聚变等.

考向一 波粒二象性 [知识必备]——提核心 通技法

2017 Ⅱ卷15T Ⅲ卷19T α哀变 光电效应 1．光的粒子性 (1)光电效应

照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应．这种电子常被称为光电子．

(2)光子的能量

光子本身具有的能量，光子的能量取决于对应光的频率，即E＝hν. (3)光电效应方程

hν＝W＋Ekm，即入射光的每个光子的能量hν，全部被金属表面的电子吸收，一部分用来

克服原子核对电子的引力做功(即逸出功)W，另一部分转化为光电子的动能，从金属表面脱离12

的最大初动能Ekm＝mv.

2

2．粒子的波动性 (1)光的波粒二象性

光既具有波动特性，又具有粒子特性． 光子的能量：E＝hν 光子的动量：p＝.

hλh是架起粒子性与波动性之间的桥梁．

(2)粒子的波动性

实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系．这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波也叫做物质波．

物质波波长：λ＝，频率ν＝.

[跟进题组]——练考题 提能力

1．(2018·全国卷Ⅱ，17T)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

－19

hpEhJ.已知普朗克常量为6.63×10

－34

J·s，真空中的光速为3.00×10m·s.

8－1

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

解析：B [由光电效应方程式得：Ekm＝hν－W0①

W0＝hν0②

联立①②得：ν0＝ν－EkmcEkm14

＝－＝8×10Hz.] hλh2．(2017·新课标Ⅲ，19)(多选)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

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hν a－Eka＞hνb－Ekb

解析：BC [由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，由动能定理可得：Ekm＝eU，所以当νa＞νb时，Ua＞Ub，Eka＞Ekb，故A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D错误．]

3．如图所示为光电管的使用原理图．已知当有波长为λ0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则( )

A．若换用波长为λ1(λ1＞λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流 B．若换用波长为λ2(λ2＜λ0)的光照射阴极K时，电路中光电流一定增大 C．若将电源极性反接，电路中仍可能有光电流产生 D．增加电路中电源两极电压，电路中光电流一定增大

解析：C [题给条件λ0的光照射阴极K有电流，不是恰有光电流，故A项错；达到饱和

值后，光电流与入射光的强度成正比，故B项错；增加电路中电源两极电压达饱和电流后，电流不变，可判断D项错；若将电源极性反接，只要光电子的最大初动能Ek＞eU，就有光电子到达另一极形成光电流，故C项正确．]

[规律方法]——知规律 握方法 怎样解决有关光电效应规律应用的题目

解决有关光电效应规律的应用的题目，只需理解并熟记以下规律即可： 决定着

(1)入射光强度―― →单位时间内发射出来的电子数； 能否产生光电效应、??决定着(2)入射光的频率――→?发生光电效应时光电子

??的最大初动能.

考向二 原子结构与能级 [知识必备]——提核心 通技法

原子能级跃迁 1．公式

rn＝n2r1 r1＝0.53

E1

En＝2 E1＝－13.6 eV

n式中，n＝1,2，…称为量子数 2．公式的适用条件

只适用于氢原子，此即玻尔理论的局限性． 3．能级跃迁规律

原子光谱是大量原子的电子跃迁形成的，一个氢原子跃迁只能对应一条特征谱线．一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝

4．原子吸收能量的原则

原子吸收能量的原则是吸收的能量恰好等于某两个能级之差，即hν＝E初－E终，或者是吸收能量大于或等于其电离能，使电子成为自由电子．

当原子吸收光子时，由于光子不可分，故其必须选择能量满足上述原则的光子．当原子吸收实物粒子(如电子)能量时，原子可以根据“需要”吸收其中的一部分能量，也即对电子的能量没有条件限制．

5．能级的理解

主要是以氢原子为例讨论，且认为氢原子核是静止的．原子的能量指电子所具有的动能及电子与原子核共有的电势能之和，即En＝Ek＋Ep，En代表任一条可能轨道的总能量．

n?n－1?

2

＝Cn.

2

2

v2e212ke由m＝k2知Ek＝mv＝

rnrn22rn[跟进题组]——练考题 提能力

1．(2019·课标Ⅰ，14)氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为( )

A．12.09 eV C．1.89 eV

B．10.20 eV D．1.51 eV

解析：A [本题考查原子的能级跃迁问题，体现了模型建构的核心素养．由题图数据分析可知，只有氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内，所以处于基态(n＝1)的氢原子最少也要跃迁到n＝3能级，氢原子吸收的能量最少为ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，故选A.]

2．氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( )

A．氢原子的能量减小，电子的动能增加 B．氢原子的能量增加，电子的动能增加 C．氢原子的能量减小，电子的动能减小 D．氢原子的能量增加，电子的动能减小

E1ke2ke2

解析：B [由En＝2，知n减小，En增大．由Ek＝＝2，知n减小，Ek增大，故选B

n2rn2nr1

项．]

3．(2020·河北石家庄检测)(多选)已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数为n＝4的能级状态，则下列说法中正确的是( )

A．氢原子可能辐射6种频率的光子 B．氢原子可能辐射5种频率的光子