人教高中物理专题16 历代物理学初步及原子物理（解析版）.docx

专题16：历代物理学初步及原子物理
考点01 光电效应 1
考点02 原子结构及能级跃迁 4
考点03 核反应方程及核能的计算 5
考点01 光电效应
【考点诠释】
1．两条主线
(1)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
2．三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。
3．光电效应的三类图象
最大初动能(Ek)与入射光频率(ν)的关系图线W0＝|－E|＝E图线斜率k＝h
光电流与光的颜色、强度和电压关系图线Ek＝eUc
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线h＝ke
【典例1】我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。
(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。
【答案】(1) ；(2)
【解析】(1)根据光电效应方程可知:
逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理:
联立解得:
(2)每秒钟到达K极的光子数量为n，则:
每秒钟逸出电子个数为a个，则:
回路的电流强度:
联立得:
【变式1-2】如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（　　）
A B. C. D.
【答案】C
【解析】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值：
可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C正确，ABD错误。
故选C。
【变式1-3】“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　）
A．I增大，增大 B．I增大，减小
C．I减小，增大 D．I减小，减小
【答案】B
【解析】黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。
故选B。
【变式1-4】如图甲所示的是研究光电效应的电路图。某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)
A．甲光照射光电管发出光电子的最大初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的最大初动能
B．单位时间内甲光照射光电管发出光电子比乙光的少
C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等
D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系
【答案】　D
【解析】　由题图乙可知Uc2>Uc1，则根据Ek＝eUc可知，甲光照射光电管发出光电子的最大初动能小于丙光照射光电管发出光电子的最大初动能，A正确。
对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，所以B错误。
对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发出的光电子数就较少，因此C错误。
对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知Ek与金属的逸出功为线性关系，D正确。
考点02 原子结构及能级跃迁
【考点诠释】氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：
En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53 ×10－10m。
【典例2】已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具