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专题五 光电效应、原子结构与原子核

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备考策略

1.必须牢记的“三个主要实验现象” (1)光电效应现象。 (2)α粒子散射实验。 (3)天然放射现象。

2.必须明确的“三个易错易混点”

(1)能级跃迁时吸收光子的能量和吸收实物粒子的能量是不同的。 (2)半衰期是统计规律，对单个原子核无意义。

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(3)γ射线是伴随着α衰变和β衰变而产生的能量形式。 3.抓住“四看”和“四想”

(1)看到“遏止电压”，想到“与光电子最大初动能的关系：Ekm＝eUc”。 (2)看到“逸出功”，想到“与极限频率的关系：W0＝hν0”。 (3)计算核能时：

看到“核质量单位是kg”，想到“用ΔE＝Δmc计算，ΔE的单位是J”；

看到“核质量单位是u”，想到“用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，ΔE的单位是MeV”。

光电效应 能级跃迁

光电效应与光电效应方程的应用

【典例1】 (2018·全国卷Ⅱ，17)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

－

2

J。已知普朗克常量为6.63×10

－34

J·s，真空中的光速为3.00×10 m·s。能使锌产生光电效应的单色光的最

8－1

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 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝h－hν0，代入数据解得ν0≈8×10 Hz，B正确。

λ答案 B

【典例2】 (多选)(2017·全国卷Ⅲ，19)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hνa－Eka＞hνb－Ekb

解析 由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，由动能定理得Ekm＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekb，故选项D错误。 答案 BC

原子能级跃迁问题

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c14

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【典例3】 (2018·天津模拟)如图1所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是( )

图1

A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 B.由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小 C.由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光的波长最长

D.用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应

4×32

解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C4＝＝6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生

2的光子能量最小， 所以频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，选项C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以照射金属铂能发生光电效应，选项D正确。 答案 D

解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧

(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。

(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。 (3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N＝Cn＝

1.(多选)(2018·天津模拟)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

解析 发生光电效应时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，保持入射光的频率不变，使入射光的光强变大，

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2

n（n－1）

2

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