1、【 精品教育资源文库】第十二章 近代物理初步全国卷 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卷 T35(1)(5 分)13卷 T35(1
2、)(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【 精品教育资源文库】(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
3、电效应，入射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。()(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 。he W0e(2)截止频率 c与逸出功 W0的关系： h c W00，据此求出截止频率 c。 突破点(一) 对光电效应的理解【 精品教育资源文库】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
5、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。(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
6、正比关系。2光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系： 光 强 大 光 子 数 目 多 发 射 光 电 子 多 光 电 流 大 光 子 频 率 高 光 子 能 量 大 光 电 子 的 最 大 初 动 能 大(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
7、，光电子的最大初动能变大 【 精品教育资源文库】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，根据光电效应方程知， Ekm W0，改用hc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
8、 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
9、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
10、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，则没有光电流产生，故D 错误，E 正确。【 精品教育资源文库】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 Ek h W0。(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 Ek eUc，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 W0 h c。2四类图像图像名称 图线形状 读取信息
11、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 k h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 h ke颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压 Uc：横轴截距饱和光电流 Im：电流的最大值最大初动能： Ekm eUc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 Ek1 eUc1， Ek2 eUc2典例 多选(2017全国卷)在光电效应实验中，分别用频率为
12、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 a b，则一定有 Ua b，则一定有 EkaEkbC若 Ua b，则一定有 h a Ekah b Ekb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 Ek h W，同种金属的 W 不变，则逸出光电子的最大初动能随 的增大而增大，B 项正确；又 Ek eU，则最【 精品教育资源文库】大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有 eU h W，遏止电压 U 随 增大而增大，A 项错误；又有 h Ek W，
13、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 h c h W0。c c(3)应用光电效应方程 Ek h W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV1.610 19 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D若用光子能量为 9.5 eV 的光照射
