文档内容
全国卷 自主命题卷
2021·广东卷·T1 原子核的衰变
2021·全国甲卷·T17 原子核的衰变
2021·湖南卷·T1 衰变、半衰期
2021·全国乙卷·T17 半衰期
2021·河北卷·T1 衰变、半衰期
考 2020·全国卷Ⅰ·T19 核反应
2021·浙江6月选考·T14 核反应
情 2020·全国卷Ⅱ·T18 核能
2020·天津卷·T1 原子核式结构实验
分 2020·全国卷Ⅲ·T19 原子核的衰变
2020·江苏卷·T12(1)(2) 黑体辐射、能级
析 2019·全国卷Ⅰ·T14 能级跃迁
跃迁、光子的动量
2019·全国卷Ⅱ·T15 核能
2020·浙江7月选考·T14 核聚变、核能
2018·全国卷Ⅱ·T17 光电效应
2019·天津卷·T5 光电效应
医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射
试 生活实践类
线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等
题
光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光
情
学习探究类 谱、原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变
境
反应和核聚变反应等
第 1 讲 原子结构和波粒二象性
目标要求 1.了解黑体辐射的实验规律.2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律．
会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道原子的核式结构，
掌握玻尔理论及能级跃迁规律.4.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念．
考点一 黑体辐射及实验规律
1．热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同．
2．黑体、黑体辐射的实验规律
(1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．
(2)黑体辐射的实验规律
①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有
关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．随着温度的升高，一方面，各
种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图．
3．能量子
(1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的
整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．
(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h
＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．
1．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波．( × )
2．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射
强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动．( √ )
3．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说．( × )
例1 (多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是( )
A．黑体能够完全吸收照射到它上面的光波
B．随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所增加
C．随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动
D．黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关答案 AD
解析 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体，A正确；由题图可
知，随温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B错误；随着温度的升高，
黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C错误；一般物体辐射电磁波的情况
与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关，
选项D正确．
例2 在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m，每个激光脉冲
的能量E＝1.5×10－2 J．求每个脉冲中的光子数目．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，
光速c＝3×108 m/s.计算结果保留一位有效数字)
答案 5×1016
解析 每个光子的能量为E ＝hν＝h，每个激光脉冲的能量为E，所以每个脉冲中的光子数
0
目为：N＝，联立且代入数据解得：N＝5×1016个．
考点二 光电效应
1．光电效应及其规律
(1)光电效应现象
照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常
称为光电子．
(2)光电效应的产生条件
入射光的频率大于或等于金属的截止频率．
(3)光电效应规律
①每种金属都有一个截止频率ν，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电
c
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光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.
④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电
流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小
与入射光的强度成正比．
2．爱因斯坦光电效应方程
(1)光电效应方程
①表达式：hν＝E＋W 或E＝ hν － W .
k 0 k 0
②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这些能量的一部分用来克服
金属的逸出功W，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．
0(2)逸出功W：电子从金属中逸出所需做功的最小值，W＝hν＝h.
0 0 c
(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时
所具有的动能的最大值．
1．光子和光电子都不是实物粒子．( × )
2．只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应．( × )
3．要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于金属的逸出功．( √ )
4．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．( × )
1．光电效应的分析思路
2．光电效应图象
图象名称 图线形状 获取信息
①截止频率(极限频率)ν：图线与
c
ν轴交点的横坐标
最大初动能E 与入射
k
②逸出功W：图线与E 轴交点的
0 k
光频率ν的关系图线
纵坐标的绝对值W＝|－E|＝E
0
③普朗克常量h：图线的斜率k＝h
①截止频率ν：图线与横轴的交
c
点的横坐标
②遏止电压U：随入射光频率的
c
遏止电压U 与入射
c
增大而增大
光频率ν的关系图线
③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)
①遏止电压U：图线与横轴的交
c
颜色相同、强度不同
点的横坐标
的光，光电流与电压
②饱和电流：电流的最大值；
的关系
③最大初动能：E＝eU
k c①遏止电压U 、U
c1 c2
颜色不同时，光电流 ②饱和电流
与电压的关系 ③最大初动能E ＝eU ，E ＝
k1 c1 k2
eU
c2
考向1 光电效应的规律
例3 (2022·黑龙江佳木斯一中高三月考)如图所示为研究光电效应的实验装置，闭合开关，
滑片P处于滑动变阻器中央位置，当一束单色光照到此装置的碱金属表面 K时，电流表有
示数，下列说法正确的是( )
A．若仅增大该单色光的强度，则光电子的最大初动能增大，电流表示数也增大
B．增大入射光的频率，碱金属的逸出功变大
C．保持频率不变，当光强减弱时，发射光电子的时间将明显增加
D．若滑动变阻器滑片左移，则电压表示数减小，电流表示数增大
答案 D
解析 若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能 E ＝hν－W 不变，但单位时
km 0
间内射出的光电子数增多，所以光电流增大，电流表示数增大，故 A错误；碱金属的逸出
功是碱金属本身的性质，与入射光的频率、入射光的强度无关，故无论增大入射光的频率还
是增加入射光的强度，碱金属的逸出功都不变，故B错误；发生光电效应不需要时间积累，
只要入射光的频率大于极限频率即可，故C错误；若滑动变阻器滑片左移，则光电管上的
反向电压减小，电压表示数减小，光电流增大，电流表示数增大，故D正确．
考向2 光电效应的图象
例4 (多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图象，以下说法正确的是(
)A．由图甲可求得普朗克常量h＝
B．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小
C．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
D．由图丁可知电压越高，则光电流越大
答案 BC
解析 根据光电效应方程，结合动能定理可知 eU＝E ＝hν－W ＝hν－hν，变式可得U＝ν
c k 0 c c
－ν，斜率k＝＝，解得普朗克常量为h＝，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程E ＝hν
c k
－W 可知，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸
0
出功大，故B正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的
情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到
饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误．
例5 (多选)一定强度的激光(含有三种频率的复色光)沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆
心O点，如图甲所示．现让经过玻璃砖后的A、B、C三束光分别照射相同的光电管的阴极
(如图乙所示)，其中C光照射时恰好有光电流产生，则( )
A．若用B光照射光电管的阴极，一定有光电子逸出
B．若用A光和C光分别照射光电管的阴极，A光照射时逸出的光电子的最大初动能较大
C．若入射光的入射角从0开始增大，C光比B光先消失
D．若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B光、C光，则C光对应的能级较低
答案 BC
解析 由题图甲可得，B光和C光为单色光，C光的折射率大，频率高；A光除了B、C光
的反射光线外，还含有第三种频率的光，为三种光的复合光．C光照射光电管恰好有光电流产生，用B光照射同一光电管，不能发生光电效应，故A错误；A光为三种频率的复合光，
但A光中某频率的光发生了全反射，其临界角最小，折射率最大，频率最高，则A光和C
光分别照射光电管的阴极时，A光照射时逸出的光电子的最大初动能较大，故B正确；根据
sin C＝可知，C光的临界角比B光小，若入射光的入射角从0开始增大，C光比B光先消失，
故C正确；C光的频率比B光高，根据能级跃迁规律可知，若是激发态的氢原子直接跃迁到
基态辐射出B光、C光，则C光对应的能级较高，故D错误．
考点三 光的波粒二象性与物质波
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．
(2)光电效应说明光具有粒子性．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．物质波
(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率
大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．
(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，
其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．
1．光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．( √ )
2．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．( √ )
例6 (多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列选项中，突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．人们利用中子衍射来研究晶体的结构
C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率无关，与入射光的强度无关
答案 ABC
解析 干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，电子具有波动
性，故A正确；可以利用中子衍射来研究晶体的结构，中子可以产生衍射现象，具有波动
性，故B正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，电子可以产生衍射现象，具有
波动性，故C正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光频率有关，故D错误．考点四 原子结构
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子．
2．α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的
实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生
了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．
3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量
都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
1．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰
撞．( × )
2．原子中绝大部分是空的，原子核很小．( √ )
3．核式结构模型是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．( √ )
例7 关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是( )
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了
较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°
B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当 α粒子接近核时是核的排斥
力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实肯定了汤姆
孙的原子结构模型
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量
答案 A
解析 在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生
了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°，所以A正确；使α粒子发生
明显偏转的力是来自带正电的核，当α粒子接近核时，核的排斥力使α粒子发生明显偏转，
电子对α粒子的影响忽略不计，所以B错误；实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原
子体积的极小部分，实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型，所以C错误；实验表明原子
中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量，所以D错误．
考点五 玻尔理论 能级跃迁1．玻尔理论
(1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运
动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射．
(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E)跃迁到能量较低的定态轨道(能量
n
记为E ，m
