高考物理一輪復習 14.1波粒二象性課件.pptVIP

第十四章原子與原子核 分析2012年全國高考新課標卷物理考試大綱可知 本單元的知識考點的要求均為 級 它與原來的考試大綱相比 主要有下列幾個方面的變化 1 新課程標準已降低了對光電效應 光電效應方程 氫原子的能級結構 核能 質量虧損 愛因斯坦質能方程等幾個方面的要求 均由原來的 級要求降為 級要求 2 新課標卷物理考試大綱的提法與原來的大綱的提法有多處不同 如從結合能的角度來分析核反應中核能的釋放成因 它更加注重介紹近代物理的基本原理與規(guī)律 更加注重科普性與應用性 更加注重知識與物理學史及現(xiàn)代科技相結合 本章要復習的內容主要是近代物理的部分知識 內容相對獨立 知識面廣 但要求相對較低 大部分的知識考點只要求作了解或理解 高考對本章內容的考查的題型主要以選擇題或填空題為主 例如2011全國大綱卷18題 全國新課標卷35題 1 北京卷13題 天津卷第1題 重慶卷第16題 浙江卷第15題 四川卷第18題 福建卷第29題 廣東卷第18題 山東卷第38題 1 江蘇卷第12題 c 2012山東第38題 江蘇第12題 四川第17題 天津第1題 福建第29題 全國新課標第35題 廣東第18 題 江蘇第12題 浙江第14題 福建第29題 全國大綱第15題等 根據 聯(lián)系實際 聯(lián)系生活 聯(lián)系高科技 聯(lián)系社會熱點問題 的高考命題趨向 考查的內容將體現(xiàn)時代氣息 新背景 新名詞 新觀點接近高考的幾率較大 試題將注重知識的聯(lián)系 體現(xiàn)學科的綜合性 分析近幾年來的高考試題 光電效應 質能方程與核能 原子能級 核反應方程 半衰期 原子的核式結構 物理學史等內容是高考的熱點內容 其中 光電效應 原子能級 核反應方程與核能的計算等命題率較高 考慮到新教材已新增了許多新的內容 結合分析新高考的特點 預計近代物理學的基本觀點與理論 重要的物理現(xiàn)象等內容將可能在高考中有所表現(xiàn) 第1節(jié)波粒二象性 1 光電效應現(xiàn)象光電效應 在光的照射下金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象 叫做光電效應 發(fā)射出來的電子叫做 特別提醒 1 光電效應的實質是光現(xiàn)象轉化為電現(xiàn)象 2 定義中的光包括可見光和不可見光 光電子 一 光電效應 2 幾個名詞解釋 1 遏止電壓 使光電流減小到零時的 2 截止頻率 能使某種金屬發(fā)生光電效應的頻率叫做該種金屬的截止頻率 又叫極限頻率 不同的金屬對應著不同的極限頻率 3 逸出功 電子從金屬中逸出所需做功的 叫做該金屬的逸出功 反向電壓uc 最小 最小值 3 光電效應規(guī)律 1 每種金屬都有一個極限頻率 入射光的頻率必須極限頻率才能產生光電效應 2 光電子的與入射光的強度無關 只隨入射光頻率的增大而 3 只要入射光的頻率大于金屬的極限頻率 照到金屬表面時 光電子的發(fā)射幾乎是 一般不超過10 9s 與光的強度關 4 當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時 飽和光電流的強度與入射光的強度成比 大于 最大初動能 增大 瞬時的 無 正 4 愛因斯坦光電效應方程 1 光子說 空間傳播的光的能量是不連續(xù)的 是一份一份的 每一份叫做一個光子 光子的能量為e 其中h是普朗克常量 其值為6 63 10 34j s 是光的頻率 2 光電效應方程 其中h 為入射光子的能量 ek為光電子的最大初動能 w是金屬的逸出功 二 光的波粒二象性1 光的干涉 衍射 偏振現(xiàn)象證明光具有性 2 光電效應和康普頓效應說明光具有性 h ek h w 波動 粒子 3 光既具有波動性 又具有粒子性 稱為光的性 三 物質波 又叫德布羅意波 1 物質波 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 其波長 p為運動物體的動量 h為普朗克常量 2 物質波是概率波 光子和粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配 概率大的地方 光子或粒子出現(xiàn)的 反之就少 不要以宏觀觀點中的波來理解德布羅意波 波粒二象 次數多 例1關于光電效應 下列說法正確的是 a 極限頻率越大的金屬材料逸出功越大b 只要光照射的時間足夠長 任何金屬都能產生光電效應c 從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大 這種金屬的逸出功越小d 入射光的光強一定時 頻率越高 單位時間內逸出的光電子數就越多 題型一 光電效應規(guī)律的理解 思路點撥 弄清光電效應發(fā)生的條件 光電子的最大初動能和光電子的的決定因素是解答本題的關鍵 答案 a 方法與知識感悟 光電效應規(guī)律的解釋 例2如圖所示 當電鍵s斷開時 用光子能量為2 5ev的一束光照射陰極p 發(fā)現(xiàn)電流表讀數不為零 合上電鍵 調節(jié)滑動變阻器 發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數小于0 60v時 電流表讀數仍不為零 當電壓表讀數大于或等于0 60v時 電流表讀數為零 1 求此時光電子的最大初動能的大小 2 求該陰極材料的逸出功 題型二 光電效應方程的應用 解析 設用光子能量為2 5ev的光照射時 光電子的最大初動能為ekm 陰極材料逸出功為w0 當反向電壓達到u 0 60v以后 具有最大初動能的光電子也達不到陽極 因此eu ek由光電效應方程 ek h w0由以上二式 ek 0 60ev w0 1 9ev 答案 1 0 60ev 2 1 9ev 方法與知識感悟 1 光電效應現(xiàn)象中射出的光電子具有一定動能 因此易與電場 磁場相結合命制綜合性較強的試題 射出的光電子的動能是解決這類問題的重要條件 可由愛因斯坦光電效應方程求得 2 由愛因斯坦光電效應方程可得ekm 曲線 如圖 由圖象可以得到的物理量 極限頻率 圖線與 軸交點的橫坐標 0 逸出功 圖線與ekm軸交點的縱坐標的絕對值e w0 普朗克常量 圖線的斜率k h 題型三 光的波粒二象性 例3下列說法中正確的是 a 隨著溫度的升高 一方面各種波長的輻射強度都會增加 另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動b 在康普頓效應中 當入射光子與晶體中的電子碰撞時 把一部分動量轉移給電子 因此 光子散射后波長變短c 根據海森伯提出的不確定性關系可知 不可能同時準確地測定微觀粒子的位置和動量d 物質波和光波都是概率波 答案 acd 方法與知識感悟 1 對光的波粒二象性的理解光既有波動性 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 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 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 越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象 貫穿本領越強 3 光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性 在與物質發(fā)生作用時 往往表現(xiàn)為粒子性 2 德布羅意波假說是光的波粒二象性的一種推廣 使之包含了物質粒子 即光子和實物粒子都具有粒子性 又都具有波動性 與光子對應的波是電磁波 與實物粒子對應的波是德布羅意波 1 有關光的本性的說法正確的是 a 關于光的本性 牛頓提出了 微粒說 惠更斯提出了 波動說 愛因斯坦提出了 光子說 它們都圓滿地說明了光的本性b 光具有波粒二象性是指 既可以把光看成宏觀概念上的波 也可以看成宏觀概念上的粒子c 光的干涉 衍射現(xiàn)象說明光具有波動性 光電效應說明光具有粒子性d 在光的雙縫干涉實驗中 光通過雙縫時顯出波動性 如果光只通過一個縫時 就顯出粒子性 c 解析 牛頓主張的微粒說中的微粒與實物粒子一樣 惠更斯主張的波動說中的波動與宏觀機械波等同 這兩種觀點是相互對立的 都不能說明光的本性 所以a b錯 c正確 在雙縫干涉實驗中 雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋 單縫出現(xiàn)中央亮而寬 周圍暗而窄的條紋 都說明光的波動性 當讓光子一個一個地通過單縫時 曝光時間短時表現(xiàn)出粒子性 曝光時間長時顯出波動性 因此d錯誤 2 下列說法中正確的是 a 物質波既是一種電磁波 又是一種概率波b 電子雖然具有波動性 但這種波不屬于概率波c 光波是概率波而物質波不是概率波d 光的干涉現(xiàn)象中 干涉亮條紋部分是光子到達幾率大的地方 d 3 在光電效應實驗中 飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線 甲光 乙光 丙光 如圖所示 則可判斷出 a 甲光的頻率大于乙光的頻率b 乙光的波長大于丙光的波長c 乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率d 甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能 b 解析 由題圖可知 甲 乙兩光對應的反向截止電壓均為uc2 由愛因斯坦光電效應方程ekm h w0及 euc2 0 ekm可知甲 乙兩光頻率相同 且均小于丙光頻率 選項a c均錯 甲光頻率小 則甲光對應光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能 選項d錯誤 乙光頻率小于丙光頻率 故乙光的波長大于丙光的波長 選項b正確 鞏固基礎 1 2006年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家 以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化 他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點 下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關的說法中正確的是 a 微波是指波長在10 3m到10m之間的電磁波b 微波和聲波一樣都只能在介質中傳播c 黑體的熱輻射實際上是電磁輻射d 普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說 acd 2 光電效應的實驗結論是 對于某種金屬 a 無論光強多強 只要光的頻率小于極限頻率就不能產生光電效應b 無論光的頻率多低 只要光照時間足夠長就能產生光電效應c 超過極限頻率的入射光強度越弱 所產生的光電子的最大初動能就越小d 超過極限頻率的入射光頻率越高 所產生的光電子的最大初動能就越大 ad 3 下面說法正確的是 a 光電效應實驗證實了光具有粒子性b 紅外線的波長比x射線的波長短c 射線的貫穿本領比 粒子的強d 太陽輻射能量主要來自太陽內部的裂變反應 ac 4 在演示光電效應的實驗中 原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連 用弧光燈照射鋅板時 驗電器的指針張開一個角度 如圖所示 這時鋅板帶電 指針帶電 正 正 解析 在光電效應實驗中 鋅板因逸出電子帶正電 驗電器由于與鋅板接觸也帶正電 其指針也帶正電 a 提升能力 6 下表給出了一些金屬材料的逸出功 現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料 能產生光電效應的材料最多有幾種 普朗克常量h 6 63 10 34j s 光速c 3 0 108m s a 2種b 3種c 4種d 5種 a 7 研究光電效應的電路如圖所示 用頻率相同 強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板 陰極k 鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極a吸收 在電路中形成光電流 下列光電流i與a k之間的電壓uak的關系圖象中 正確的是 c 解析