2023年高考物理二轮复习（人教版） 第1部分 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·江苏常州市期末)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ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是(　　)
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极时动能的最大值为Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知Ekm－U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ν1<ν2，则选项C正确，A、B、D错误．
例3　(2022·江苏扬州市期末)如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是(　　)
A．由于跃迁所发射的光谱线仅有2条
B．光子a的能量大于光子b的能量
C．光子a的动量小于光子b的动量
D．用光子能量为0.7 eV的光照射可被吸收
答案　C
解析　因为有大量处于n＝3激发态的氢原子，跃迁时能释放C＝3种不同频率的光子，则跃迁所发射的光谱线有
3条，故A错误；由题意知，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a的能量为ε＝E3－E2＝1.89 eV，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b的能量为ε′＝E3－E1＝12.09 eV，所以光子a的能量小于光子b的能量