高考物理一輪總復(fù)習第十二章第1講光電效應(yīng)波粒二象性講義含解析新人教版.docx

光電效應(yīng) 波粒二象性全國卷3年考情分析考點內(nèi)容考綱要求三年考題201620172018光電效應(yīng)卷T35(1)，光電效應(yīng)卷T35(1)，核反應(yīng)卷T35(1)，核反應(yīng)和質(zhì)能關(guān)系卷T17，質(zhì)量虧損與核能的計算卷T15，動量守恒、衰變、質(zhì)量虧損卷T19，光電效應(yīng)方程卷T17，考查了光電效應(yīng)卷T14，考查了核反應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(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、原子核的衰變、半衰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講光電效應(yīng)波粒二象性基礎(chǔ)知識填一填知識點1光電效應(yīng)1定義：在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象(發(fā)射出的電子稱為光電子)2產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于極限頻率3光電效應(yīng)規(guī)律(1)存在著飽和電流：對于一定顏色的光，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多(2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強弱無關(guān)當入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)(3)光電效應(yīng)具有瞬時性：當頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時立即產(chǎn)生光電流，時間不超過109 s.判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)光電效應(yīng)中的“光”指的是可見光()(2)只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)()(3)光子和光電子都是實物粒子()知識點2光電效應(yīng)方程1基本物理量(1)光子的能量h，其中h6.6261034 Js(稱為普朗克常量)(2)逸出功：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動能的最大值.2光電效應(yīng)方程：EkhW0.判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)入射光的強度相同，則入射光的頻率一定相同()(2)極限頻率越大的金屬其逸出功越大()(3)從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小()(4)入射光的頻率越大，則金屬的逸出功越大()知識點3光的波粒二象性與物質(zhì)波1光的波粒二象性(1)光的干涉、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)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，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為普朗克常量判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動性()(2)德國物理學家普朗克提出了量子假說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律()(3)美國物理學家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)，證實了光的粒子性()(4)法國物理學家德布羅意大膽預(yù)言了實物粒子具有波動性(),教材挖掘做一做1(人教版選修35 P30演示實驗改編)(多選)如圖所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當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鋅板帶負電答案：BC2(人教版選修35 P36第2題改編)(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減少入射光的強度，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解析：AD增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于入射光的頻率，而與入射光強度無關(guān)，故選項B錯誤用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)hW逸mv2可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確3(人教版選修35 P38圖17.31改編)(多選)1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一如圖所示的是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是 ()A亮條紋是電子到達概率大的地方B該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的C該實驗再次說明光子具有波動性D該實驗說明實物粒子具有波動性解析：ABD電子屬于實物粒子，電子衍射實驗說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達概率大的地方，A正確考點一對光電效應(yīng)的理解考點解讀1與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比(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)是電子光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果(2)光電子的動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，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)(4)入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量(5)光的強度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關(guān)系2光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索(2)兩條對應(yīng)關(guān)系(3)三點提醒能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強度而取決于光的頻率光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)典例賞析典例1(2016全國卷改編)(多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當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入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生解析AC保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，單位時間內(nèi)光電子變多，飽和光電流變大，A對；據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程mvhW0可知，入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，飽和光電流不變，B錯，C對；當hW0時沒有光電流產(chǎn)生，D錯題組鞏固1(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是( )A當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)B光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)解析：AD根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D正確根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，C錯誤2(多選)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光的頻率一定大于b光的頻率B只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大C增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D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c解析：AB由于用單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明發(fā)生了光電效應(yīng)，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)，說明b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的頻率一定大于b光的頻率，A正確；增加a光的強度可使單位時間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加，則通過電流計G的電流增大，因為b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，所以即使增加b光的強度也不可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B正確，C錯誤；用a光照射光電管陰極K時，通過電流計G的電子的方向是由d到c，所以電流方向是由c到d，選項D錯誤，故選A、B.考點二光電效應(yīng)方程及圖象的理解考點解讀1三個關(guān)系(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0.(2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管實驗的方法測得，即EkeUc，其中Uc是遏止電壓(3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是W0hc.2四類圖象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典例賞析典例2(2017全國卷)(多選)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haEkahbEkb解析BC光照射到同種金屬上，同種金屬的逸出功相同若ab，據(jù)hW0Ek，得EkaEkb，則B項正確由hW0EkeU，可知當ab時UaUb，則A項錯誤若UaUb，說明EkaEkb，則C項正確由hEkW0，而同一種金屬W0相同，故D項錯誤應(yīng)用光電效應(yīng)方程時的注意事項1每種金屬都有一個截止頻率，入射光頻率大于這個截止頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng)2截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率，對應(yīng)著光的極限波長和金屬的逸出功，即hchW0.3應(yīng)用光電效應(yīng)方程EkhW0時，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV1.61019 J)題組鞏固1(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1.281019J.已知普朗克常量為6.631034Js，真空中的光速為3.0108 ms1，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A11014 HzB81014 HzC21015 Hz D81015 Hz解析：B由光電效應(yīng)方程式得：EkmhW0W0h0聯(lián)立得：081014Hz.2(多選)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖象中，下列說法正確的是( )A圖1中，當紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電B圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖象中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關(guān)C圖3中，若電子電荷量用e表示，1、c、U1已知，由Uc圖象可求得普朗克常量的表達式為hD圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象可知該金屬的逸出功為E或h0解析：CD用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項A錯誤；由題圖可知電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，故選項B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程UcehW0，可知Uc，圖象Uc的斜率表示，即，解得h，故選項C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0，Ek圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功，則逸出功為E，當最大初動能為零，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于h0，故選項D正確考點三光的波粒二象性物質(zhì)波考點解讀光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(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.(5)理解光的波粒二象性時不可把光當成宏觀概念中的波，也不可把光當成宏觀概念中的粒子典例賞析典例3(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