人教2023年高考物理二轮复习（全国版） 第1部分 专题突破 专题6 第15讲　近代物理.docx

第15讲　近代物理
命题规律　1.命题角度：(1)光电效应、能级跃迁；(2)核反应、核能.2.常用方法：图像法.
3.常考题型：选择题．
考点一　光电效应　能级跃迁
1．光电效应两条对应关系
(1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大；
(2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大．
2．定量分析时应抓住三个关系式
爱因斯坦光电效应方程
Ek＝hν－W0
最大初动能与遏止电压的关系
Ek＝eUc
逸出功与截止频率的关系
W0＝hνc
3．光电效应的四类图像分析
图像名称
图线形状
由图线直接(或间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系
Ek＝hν－hνc
(1)截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值
W0＝|－E|＝E
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h
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：图线与横轴交点的横坐标
(2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值
(3)最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
(1)遏止电压Uc1>Uc2，则ν1>ν2
(2)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系
Uc＝－
(1)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标
(2)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)
4．解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差．
(2)原子从某一能级电离时，所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．
(3)一个氢原子跃迁发出的可能光谱线条数最多为(n－1)，而一群氢原子跃迁发出的可能光谱线条数可用N＝C＝求解．
例1　(2022·山东济南市一模)光电管是一种利用光照产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可以形成光电流．表中记录了某同学进行光电管实验时的数据．
次
入射光子的能量/eV
相对光强
饱和光电流大小/mA
逸出光电子的
最大初动能/eV
1
4.0
弱
29
0.8
2
4.0
中
43
0.8
3
4.0
强
60
0.8
由表中数据得出的以下论断中正确的是(　　)
A．三次实验采用了不同频率的入射光
B．三次实验光电管中的金属板材质不同
C．若入射光子的能量为5.0 eV，不论光强多大，饱和光电流一定大于60 mA
D．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大初动能为1.8 eV
答案　D
解析　入射光子的能量相同，根据ε＝hν可知，三次实验采用了相同频率的入射光，故A错误；根据Ek＝hν－W0可知，最大初动能相同，则逸出功相同，因此金属板材质相同，故B错误；对于不同频率的光子，饱和光电流的大小还与光照强度有关，当入射光子的能量为5 eV，若光照强度弱，饱和光电流大小不一定大于60 mA，故C错误；根据Ek1＝ε1－W0，Ek2＝ε2－
W0，代入数据解得Ek2＝1.8 eV，故D正确．
例2　(2022·广东卷·5)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子．氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1＝－13.6 eV.图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　)
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
答案　A
解析　要使处于n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－() eV＝0.034 eV，结合题图可知被吸收的光子是红外线波段的光子，故选A.
例3　(2022·广东省模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是(　　)
A．普朗克常量为h＝
B．断开开关S后，电流表G的示数不为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
答案　B
解析　由Ek＝hν－W0可知，图线的斜率为普朗克常量，即h＝，A错误；断开开关S后，光电管发生光电效应，有电流流过电流表，所以电流表G的示数不为零，B正确；只有增大入射光的频率，才