《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理初步 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性教學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理初步 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性教學(xué)案（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第12章 近代物理初步高考導(dǎo)航考點內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201720182019命題分析光電效應(yīng)卷T17：愛因斯坦質(zhì)能方程、核能的計算卷T15：原子核及其衰變卷T19：光電效應(yīng)及其規(guī)律卷T17：光電效應(yīng)及其規(guī)律卷T14：愛因斯坦質(zhì)能方程、核能的計算卷T14：原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論卷T15：愛因斯坦質(zhì)能方程、核能的計算1.高考命題形式比較固定，一般單一的考查某個知識點，且題型為選擇題。2命題熱點是光電效應(yīng)規(guī)律、原子躍遷、原子核的衰變規(guī)律、核反應(yīng)方程及核能的計算等，試題難度中等或中等偏下。愛因斯坦光電效應(yīng)方程氫原子光譜氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式原子核的組成、放射性、原子核衰變、半衰
2、期放射性同位素核力、核反應(yīng)方程結(jié)合能、質(zhì)量虧損裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆射線的危害和防護第1節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性一、光電效應(yīng)1光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子稱為光電子。2光電效應(yīng)的四個規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率。(2)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的。(3)光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。(4)光電流的強度與入射光的強度成正比。3遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc。(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率
3、)。不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率。二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1光子說在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量h。其中h6.631034 Js(稱為普朗克常量)。2逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值。3最大初動能發(fā)生光電效應(yīng)時，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。4愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：EkhW0。(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能Ekmev2。三、光的波粒二象性與物質(zhì)波1光的波粒二象性(1)光
4、的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性。(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。2物質(zhì)波(1)概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波。(2)物質(zhì)波：任何一個運動著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它對應(yīng)，其波長，p為運動物體的動量，h為普朗克常量。1思考辨析(正確的畫“”，錯誤的畫“”)(1)光子說中的光子，指的是光電子。()(2)只要光足夠強，照射時間足夠長，就一定能發(fā)生光電效應(yīng)。()(3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。()(4)原
5、子中絕大部分是空的，原子核很小。()(5)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的。()(6)在玻爾模型中，原子的狀態(tài)是不連續(xù)的。()2(人教版選修35P30演示實驗改編)(多選)如圖所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()A有光子從鋅板逸出B有電子從鋅板逸出C驗電器指針張開一個角度D鋅板帶負(fù)電答案BC3(粵教版選修35P40T2改編)(多選)下列說法中正確的是()A光的波粒二象性學(xué)說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說B在光的雙縫干涉實驗中，暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能到達(dá)的地方C光的雙縫干涉實驗中，大量光子打在光屏上的落點是有規(guī)律的，暗紋處落下光子的概率小D
6、單個光子具有粒子性，大量光子具有波動性答案CD4(人教版選修35P36T2改編)(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A增大入射光的強度，光電流增大B減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大答案AD 光電效應(yīng)規(guī)律和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1(多選)(2016全國卷改編)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是()A保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C保持入射光的光強不變
7、，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生D遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān)AD根據(jù)光電效應(yīng)實驗得出的結(jié)論：保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大，故A正確，B錯誤；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān)，保持入射光的光強不變，若低于截止頻率，則沒有光電流產(chǎn)生，故C錯誤，D正確。2(2018全國卷)用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.281019 J。已知普朗克常量為6.631034 Js，真空中的光速為3.00108 ms1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A11014 Hz B81014 HzC21
8、015 Hz D81015 HzB根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0hh0，代入數(shù)據(jù)解得081014 Hz，B正確。3(多選)(2017全國卷)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是()A若ab，則一定有UaUbB若ab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有EkaEkbD若ab，則一定有haEkahbEkbBC光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動能之間的關(guān)系為eUEk，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知EkhW0，若ab，則EkaEkb，UaUb，選項A錯誤，選項B正確；若
9、UaUb，則EkaEkb，選項C正確；由光電效應(yīng)方程可得W0hEk，則haEkahbEkb，選項D錯誤。4(2019陽江模擬)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實驗中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()Aa光的波長一定大于b光的波長B增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到cD只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大D用一定頻率的a單色光照射光電管時，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a0，a光的波長小于b光的波長，故A項錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件：
10、0，增加b光的強度不能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B項錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時，電子從光電管左端運動到右端，而電流的方向與電子定向移動的方向相反，所以流過電流計G的電流方向是c流向d，故C項錯誤；增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大，故D項正確。1對光電效應(yīng)的四點提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。(4)光電子不是光子，而是電子。2兩條分析線索(1)(2)3定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：EkhW0。(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：EkeUc
11、。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0h0。4區(qū)分光電效應(yīng)中的三組概念(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是因，光電子是果。(2)光電子的動能與光電子的最大初動能。(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。 光電效應(yīng)的圖象問題圖象名稱圖線形狀讀取信息最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率(極限頻率)：橫軸截距逸出功：縱軸截距的絕對值W0|E|E普朗克
12、常量：圖線的斜率kh遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率c：橫軸截距遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即hke顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓Uc：橫軸截距飽和光電流Im：電流的最大值最大初動能：EkmeUc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流最大初動能Ek1eUc1，Ek2eUc2典例示法(2019桂林、百色和崇左市第三次聯(lián)考)金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖象如圖所示。則由圖象可知()A入射光頻率越大，該金屬的逸出功越大B入射光的頻率越大，則遏止電壓越大(0
13、)C由圖可求出普朗克常量hD光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B當(dāng)遏止電壓為零時，最大初動能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0h0，逸出功與入射光頻率無關(guān)，是由金屬材料決定的，故A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0和eUcEkm得：Uc，當(dāng)入射光的頻率大于等于極限頻率時，入射光的頻率越大，則遏止電壓越大，故B正確；由Uc，知圖線的斜率等于，由題圖可以得出斜率的大小，則普朗克常量為h，故C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0，得光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系，不是成正比，故D錯誤。跟進(jìn)訓(xùn)練光電效應(yīng)的Ek圖象1用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為的光照射光電
14、管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點坐標(biāo)為(0，b)。下列說法正確的是()甲乙A普朗克常量為hB斷開開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零C僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大D保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變B由EkhW0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h，故A錯誤；斷開開關(guān)S后，仍有光電子產(chǎn)生，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強度無關(guān)，故C錯誤；保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大
15、，而光的強度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯誤。光電效應(yīng)的I U圖象2.(多選)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e。下列說法正確的是()A甲光的強度大于乙光的強度B甲光的頻率大于乙光的頻率C甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUcD乙光的頻率為AD根據(jù)光的強度越強，則光電子數(shù)目越多，對應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應(yīng)方程mv2hW0，mv2Uce，結(jié)合題圖可知，甲、乙的遏止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，
16、選項B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eUc, 選項C錯誤； 根據(jù)mv2hW0Uce，可得，選項D正確。光電效應(yīng)的Uc 圖象3如圖為密立根研究某金屬的遏止電壓Uc和入射光頻率的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是 ()A圖象的斜率為普朗克常量B該金屬的截止頻率約為5.51014 HzC由圖象可得該金屬的逸出功為0.5 eVD由圖象可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系D根據(jù)光電效應(yīng)方程得，EkmhW0，又EkmeUc，解得Uc，可知圖線的斜率k，故A項錯誤；當(dāng)遏止電壓為零時，入射光的頻率等于金屬的截止頻率，大約為4.21014 Hz，故B項錯誤；圖線的斜率k，則逸出功W0h0k
17、e04.21014 eV1.6 eV，故C項錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程得，EkmhW0，即eUchW0，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，故D項正確。 光的波粒二象性物質(zhì)波1(2019朔州模擬)下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D大量光子的行為往往顯示出粒子性C光既有波動性又有粒子性，故A項錯誤；光子不帶電，沒有靜止質(zhì)量，而電子帶負(fù)電，有質(zhì)量，故B項錯誤；光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著，故C項正確；個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性，大量光子
18、的作用效果往往表現(xiàn)為波動性，故D項錯誤。2(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()A電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)ACD電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確。射線在云室中高速運動時，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，不能體現(xiàn)波動性，選項B錯誤。人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動性，選項C正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動性，選項D正確。3關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的是()A光電效應(yīng)中，
19、金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫作光子B康普頓效應(yīng)說明光具有波動性C對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)D光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子，光子是光量子的簡稱，A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程hW0eUc可知，對于同種金屬而言(逸出功一樣)，入射光的頻率越大，遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C錯誤；在石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，B錯誤，D正確。光的波粒二象性的規(guī)律(1)從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。(2)從頻率上看：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象。(3)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性。(4)波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量Eh、光子的動量表達(dá)式p也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長。10
（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理初步 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性教學(xué)案
