阶段复习课
第四章
必备考点·素养评价
素养一 物理观念
考点1 波粒二象性
1.光的波动性与粒子性的统一:
(1)大量光子产生的效果显示出波动性,如在光的干涉、衍射现象中,如果用强
光照射,在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹,波动性体现了出来。
(2)个别光子产生的效果显示出粒子性,如果用微弱的光照射,在光屏上就只能
观察到一些分布毫无规律的点,充分体现了粒子性。
(3)如果用微弱的光照射足够长的时间,在光屏上光点的分布又会出现一定的
规律性,呈现出干涉、衍射的分布规律。这些实验为人们认识光的波粒二象性
提供了依据。
(4)对不同频率的光,频率低、波长长的光,波动性显著;频率高、波长短的光,
粒子性显著。
(5)光在传播时体现波动性,在与其他物质相互作用时体现粒子性。
2.粒子的波动性:
(1)德布罗意波是光的波粒二象性的一种推广,包括了所有物体,小到电子、质
子,大到行星、太阳,都存在波动性,对应的波叫物质波。
(2)我们观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对应的波长太小。
3.波粒二象性的关键词转化:
【素养评价】
1.实验表明电子也有波粒二象性,由于电子的粒子性比光强,故电子的波长比
光的波长更短,电子和光相比,我们 ( )
A.更容易观察到明显的衍射现象和干涉现象
B.不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象
C.不容易观察到明显的衍射现象,但容易观察到干涉现象
D.更容易观察到明显的衍射现象,但不容易观察到干涉现象
【解析】选B。波动性越强越容易观察到明显的衍射和干涉,电子的波长比光
的波长更短,则不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象,B正确。
2.如果下列四种粒子具有相同的速率,则德布罗意波长最小的是 ( )
A.α粒子 B.β粒子
C.中子 D.质子
【解析】选A。德布罗意波长为λ= ,又p=mv得λ= ,速率相等,即速度大
小相同,α粒子的质量m最大,则α粒子的德布罗意波长最小,故A正确,B、C、D
错误。故选A。
h
p
h
mv
考点2 原子的核式结构
1.电子的发现:
(1)说明了原子是可分的,是有结构的。
(2)典型的两种原子模型:
①枣糕模型,②核式结构模型。
2.原子的核式结构:
物理
观念 情境 实验或模型 意义
电子
电子的
发现 说明原子是可分的
绕原子核旋
转 玻尔的能级解释和跃迁理论能较
好地解释氢原子光谱
物理
观念 情境 实验或模型 意义
原子核
α
粒子
散射
实验
能用原子的核式结构解释“α粒
子散射实验”。原子内部有一个
很小的核,叫作原子核,原子的全
部正电荷以及几乎全部的质量都
集中在原子核内,带负电的电子绕
核运动
3.原子的核式结构的关键词的转化:
【素养评价】
1.(多选)如图所示为卢瑟福的α粒子散射实验的经典再现,用放射性元素发岀
的α粒子轰击金箔,用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点,关于该实验,
下列说法正确的是 ( )
A.在荧光屏上形成的亮点是由粒子在金箔上打出的电子产生的
B.卢瑟福设计该实验是为了验证汤姆孙原子模型的正确性,进一步探究原子的
结构与组成,试图有新的发现与突破
C.整个装置封闭在玻璃罩内,且抽成真空,是为了避免粒子与气体分子碰撞而
偏离了原来的运动方向
D.之所以设计成环形荧光屏,是因为卢瑟福在实验前认为粒子可能能穿过金箔,
也可能穿不过而反弹回来
【解析】选B、D。在荧光屏上形成的亮点是由α粒子打在荧光屏上产生的,故
A错误;汤姆孙提出了枣糕式原子模型,卢瑟福为了验证汤姆孙原子模型的正确
性,进一步探究原子的结构与组成,设计了该实验,故B正确;整个装置封闭在玻
璃罩内,且抽成真空,是因为α粒子的电离能力较强,在空气中运动的距离短,
故C错误;卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔,也可能穿不过而反弹回来,
所以将荧光屏设计成环形,故D正确。故选B、D。
2.在卢瑟福的α粒子的散射实验中,金原子核可以看作静止不动,当α粒子靠
近金核附近时,下列哪一个图能描述α粒子的散射轨迹 ( )
【解析】选C。根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线的内侧且α粒子受
到原子核的斥力作用而发生散射,离原子核越近的粒子,受到的斥力越大,散射
角度越大,故C正确,A、B、D错误。故选C。
【补偿训练】
不能由卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是 ( )
A.原子中心有一个很小的原子核
B.原子核是由质子和中子组成的
C.原子质量几乎全部集中在原子核内
D.原子的正电荷全部集中在原子核内
【解析】选B。卢瑟福原子核式结构模型的结论是原子全部正电荷和几乎全部
质量都集中在原子内部一个很小的核上,带负电的电子绕原子核高速旋转,质
量几乎忽略不计,所以可以得出选项A、C、D,“原子核是由质子和中子组成的”
结论是涉及原子核的结构,与核式结构无关,核式结构说的是原子结构,不是原
子核结构,选项B错。
素养二 科学思维
考点1 光电效应规律
1.光电效应规律及光电效应方程的应用技巧:
(1)任何金属都有自己的截止频率,入射光的频率必须大于金属的截止频率才
能发生光电效应,且光电流与光照强度成正比。
(2)由方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,随入射
光频率的增大而增大。
(3)由方程hν-W0= mv2-0=eUc,遏止电压随着入射光的频率增大而增大。
1
2
2.光电效应规律的关键词转化:
【素养评价】
1.(多选)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、
频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调,电源的正负极也可以
对调。分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电
压U的关系如图乙所示。由图可知 ( )
A.单色光a和c的频率相同,但a更强些
B.单色光a和c的频率相同,但a更弱些
C.单色光b的频率大于a的频率
D.改变电源的极性不可能有光电流产生
【解析】选A、C。光电流恰为零,此时光电管两端加的电压为截止电压,根据
eU截= =hν-W,入射光的频率越高,对应的截止电压U截越大。从图中可知
a、c光的截止电压相等,且小于b光的截止电压,所以a、c光的频率相等,小于b
光的频率;光电流的大小与光强有关,当a、c光照射该光电管时,则a光对应的
光电流大,因此a光子数多,那么a光的强度较强,A、C正确,B错误;若改变电源
的极性,仍可能有光电流产生,但电流大小会发生变化,D错误。
2
m
1 mv2
2.如图所示,阴极K用极限波长是λ0=0.66 μm 的金属铯制成,用波长λ=
0.50 μm的绿光照射阴极K,调整两个极板电压。当A极电压比阴极高出2.5 V
时,光电流达到饱和,电流表G的示数为0.64 μA。求:
(1)每秒钟内阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能。
(2)若把入射到阴极的绿光的光强增大到原来的二倍,求每秒钟阴极发射的光
电子数和光电子到达A极的最大动能。
(3)G中电流为零的条件即遏止电压UAK。
【解析】(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,所以阴极
每秒钟发射的光电子的个数
n= 个=4.0×1012个。
根据光电效应方程:Ek=hν-W0,W0= ,代入可求得Ek=9.6×10-20 J。
(2)若入射光的频率不变,光的强度加倍,则阴极每秒发射的光电子数也加倍,
即n′=2n=8.0×1012个。根据Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能不变,由于
A、K之间电势差是2.5 V,所以电子到达A极时的最大动能为:Ek′=Ek+eU=4.96
×10-19 J
6
19
e
I 0.64 10
m 1.6 10
＝
0
hc
(3)光电子的最大初动能Ek=9.6×10-20 J=0.6 eV。
若使G中电流为零,光电子到达A极时克服电场力做功至少为W=eU=Ek,解得
U=0.6 V,即UAK=-0.6 V。
答案:(1)4.0×1012个 9.6×10-20 J
(2)8.0×1012个 4.96×10-19 J (3)-0.6 V
【补偿训练】
小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲
所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。
(1)图甲中电极A为光电管的__________(选填“阴极”或“阳极”)。
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷
的截止频率νc=________ Hz,逸出功W0=__________ J。
(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动
能Ek=__________ J。
【解析】(1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管的阳极。
(2)由题图可知,铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz,逸出功W0=hνc=6.63×
10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J。
(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014 Hz时,
由Ek=hν-hνc得,
光电子的最大初动能为Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J≈1.23×
10-19 J。
答案:(1)阳极
(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]
3.41×10-19[(3.39～3.43)×10-19均视为正确]
(3)1.23×10-19[(1.21～1.25)×10-19均视为正确]
考点2 氢原子光谱和能级跃迁
1.光谱、能级、能级跃迁的对比分析:
角度 情境 模型构建 分析方法
光谱 发射光谱吸收光谱 光谱分析
能级 能级:基态、激发态
H 2 2
1 1 1R ( )2 n＝ －
2
n 1
10
1
1
n 2
1
r n r (n 1,2,3 )
r 0.53 10 m
EE (n 1,2,3 )n
E 13.6 eV
＝ ＝ ，
＝ 。
＝ ＝
＝
角度 情境 模型构建 分析方法
能级跃
迁 定态假设
跃迁假设
n m
2
n
h E E
n(n 1)N C2
＝ －
－＝ ＝
2.能级跃迁中的关键词转化:
【素养评价】
1.(多选)如图所示为氢原子能级图,可见光的能量范围为1.62 ～3.11 eV,用
可见光照射大量处于n=2能级的氢原子,可观察到多条谱线,若是用能量为E的
实物粒子轰击大量处于n=2能级的氢原子,至少可观察到两条具有显著热效应
的红外线,已知红外线的频率比可见光小,则实物粒子的能量E ( )
A.一定有4.73 eV>E>1.62 eV
B.E的值可能使处于基态的氢原子电离
C.E一定大于2.86 eV
D.E的值可能使基态氢原子产生可见光
【解析】选B、D。红外线光子的能量小于可见光光子的能量,用实物粒子轰击
大量处于第2能级的氢原子,至少可观察到两种红外线光子,则说明处于第2能
级的氢原子受激发后至少跃迁到第5能级。所以实物粒子的最小能量为E=E5-
E2=-0.54 eV-(-3.4 eV)=2.86 eV,A、C错误;因为E可以取大于或等于2.86 eV
的任意值,则B、D正确。
2.氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,当处于n=3的激发态时,能量
为E3=-1.51 eV,则:
(1)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射的光子的波长是多
少?
(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射原子?
(3)若有大量的氢原子处于n=3的激发态,则在跃迁过程中可能释放出几种不同
频率的光子?
【解析】(1)由跃迁公式得:hν=E3-E1 ①
ν= ②
由①②代入数据得:λ=1.03×10-7 m。
(2)若要将基态原子电离:hν=0-E1,
代入数据得ν=3.3×1015 Hz。
(3)光子种数N= =3种。
答案:(1)1.03×10-7 m (2)3.3×1015 Hz (3)3种
c
2
3
3 3 1C 2
＝
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