粵教版選修35 第二章 波粒二象性 章末盤點(diǎn) 學(xué)案.doc

考點(diǎn)一光電效應(yīng)的規(guī)律和愛因斯坦光電效應(yīng)方程有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要是兩個方面，一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象中有關(guān)規(guī)律的判斷，另一方面是應(yīng)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行簡單的計(jì)算，處理該類問題關(guān)鍵是掌握光電效應(yīng)的規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系。1光電效應(yīng)的規(guī)律(1)極限頻率0是能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最低頻率，這也是判斷能否發(fā)生光電效應(yīng)的依據(jù)。若0，無論多強(qiáng)的光照射時(shí)，都不能發(fā)生光電效應(yīng)；(2)最大初動能ek，與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)；(3)飽和光電流與光的強(qiáng)度有關(guān)，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的光子數(shù)。2光電子的最大初動能光電子的最大初動能跟入射光的能量h、金屬逸出功w0的關(guān)系為光電效應(yīng)方程，表達(dá)式為mvh0w0，反映了光電效應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。例1(廣東高考)(雙選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度，光電流增大b減小入射光的強(qiáng)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根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大，a項(xiàng)正確；減小入射光的強(qiáng)度，光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象并不消失，b項(xiàng)錯誤；改用小于的入射光照射，如果入射光的頻率仍然大于光電管陰極材料的極限頻率，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，c項(xiàng)錯誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，增大入射光的頻率，光電子的最大初動能增大，d項(xiàng)正確。答案ad考點(diǎn)二光的波粒二象性、物質(zhì)波(1)光的干涉、衍射、光的偏振說明光具有波動性，光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，對于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種行為。(2)在光的干涉現(xiàn)象中，若曝光時(shí)間不長，在底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，這些點(diǎn)表示光子的運(yùn)動跟宏觀的質(zhì)點(diǎn)不同。但曝光時(shí)間足夠長時(shí)，底片上出現(xiàn)了有規(guī)律的干涉條紋。可見，光的波動性是大量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象。(3)在干涉條紋中，光強(qiáng)大的地方，光子到達(dá)的機(jī)會多，或者說光子出現(xiàn)的概率大。光強(qiáng)小的地方，光子到達(dá)的概率小。(4)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出光的波動性，少數(shù)光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，且隨著光的頻率的增大，波動性越來越不顯著，而粒子性卻越來越顯著。(5)要綜合理解各種頻率的電磁波，就必須綜合地運(yùn)用波動和粒子兩種觀點(diǎn)。從發(fā)現(xiàn)光的波粒二象性起，才使人們認(rèn)識到微觀世界具有特殊的規(guī)律。后來人們觀察到電子的衍射圖像，這些說明一些物質(zhì)微粒也像光子一樣具有波粒二象性。(6)任何一個運(yùn)動著的物體，小到電子、質(zhì)子、大到行星、太陽都有一種波和它對應(yīng)，波長h/p，人們把這種波叫做物質(zhì)波。物質(zhì)波和光波一樣，也屬于概率波，概率波的實(shí)質(zhì)是指粒子在空間分布的概率是受波動規(guī)律支配的。例2關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是()a不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性b運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動軌道c波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的d實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運(yùn)動表現(xiàn)出光的粒子性。光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實(shí)際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性。應(yīng)選d項(xiàng)。答案d(時(shí)間：60分鐘，滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(共5小題，每題5分，共25分)1對于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光，下列表述正確的是()a在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大b紅光的頻率最高c在相同介質(zhì)中，藍(lán)光的波長最短d黃光光子的能量最小解析：紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光中，在相同介質(zhì)中時(shí)，折射率n紅n黃n綠n藍(lán)，選項(xiàng)a錯；頻率紅黃綠藍(lán)，選項(xiàng)b錯；在相同介質(zhì)中由和v得選項(xiàng)c對。由h可得選項(xiàng)d錯。答案：c2一個沿著一定方向運(yùn)動的光子和一個靜止的自由電子碰撞，碰撞后電子向某一方向運(yùn)動，光子向另一方向散射出去，這個散射光子跟原來入射時(shí)相比()a速率減小b頻率增大c能量增大 d波長變長解析：碰撞后電子向某一方向運(yùn)動，說明原來靜止的電子獲得了一定的能量，而光子在碰撞過程中損失一定的能量，因而光子能量減少，頻率減小，由于光子速度不變，于是波長增大。故選項(xiàng)d對。答案：d3用不同頻率的紫外光分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能ek隨入射光頻率變化的ek圖像。已知鎢的逸出功是3.28 ev，鋅的逸出功是3.34 ev，若將二者的圖像畫在同一個ek坐標(biāo)圖中，用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅，則正確反映這一過程的圖是(如圖1所示)()圖1解析：由愛因斯坦光電方程ekhw0，ek與成線性關(guān)系。圖像應(yīng)為一條斜直線，其斜率為h，故兩條圖線應(yīng)互相平行，圖線與軸的截距代表金屬逸出功，w鎢w鋅，因此，a選項(xiàng)正確。答案：a4用頻率為的光照射某金屬材料表面，逸出光電子的最大初動能為e；若改用頻率為的另一種光照射該金屬表面，逸出光電子的最大初動能為3e。已知普朗克常量為h，則為()a3 b.c. d.解析：由光電效應(yīng)方程可得：hew，h3ew，兩式聯(lián)立解得，故選項(xiàng)c對。答案：c5光子不僅有能量，還有動量，光照射到某個面上就會產(chǎn)生壓力。有人設(shè)想在火星探測器上安裝面積很大的薄膜，正對著太陽光，靠太陽光在薄膜上產(chǎn)生壓力推動探測器前進(jìn)。第一次安裝的是反射率極高的薄膜，第二次安裝的是吸收率極高的薄膜，那么()a安裝反射率極高的薄膜，探測器的加速度大b安裝吸收率極高的薄膜，探測器的加速度大c兩種情況下，由于探測器的質(zhì)量一樣，探測器的加速度大小應(yīng)相同d兩種情況下，探測器的加速度大小無法比較解析：若薄膜反射率極高，那么光子與其作用后，動量改變較大，即薄膜對光子的作用力較大，根據(jù)牛頓第三定律，光子對薄膜的作用力也較大，因此探測器可獲得較大的加速度，故選項(xiàng)a正確。b、c、d錯誤。答案：a二、雙項(xiàng)選擇題(共7小題，每小題6分，共42分，全選對得6分，只選一個且正確得3分)6關(guān)于光的波動性與粒子性，以下說法正確的是()a愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說b光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性c頻率越高的電磁波，粒子性越顯著d波長越長的電磁波，粒子性越顯著解析：光電效應(yīng)說明了光具有粒子性，愛因斯坦的光子說并沒有否定光的電磁說，故a錯，b對。波長越長(或頻率越低)的電磁波波動性越顯著，故c對d錯。答案：bc7根據(jù)不確定性關(guān)系xp，判斷下列說法正確的是()a采取辦法提高測量x精度時(shí)，p的精度下降b采取辦法提高測量x精度時(shí)，p的精度上升cx與p測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關(guān)dx與p測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān)解析：不確定關(guān)系表明，無論采用什么方法試圖確定坐標(biāo)和相應(yīng)動量中的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān)，無論怎樣改善測量儀器和測量方法，都不可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度。故a、d正確。答案：ad8下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()a若某材料的逸出功是w，則它的極限頻率為b光電子的初速度和照射光的頻率成正比c光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比d光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大解析：由光電效應(yīng)方程ekhw知，b、c錯誤，d正確。若ek0，得極限頻率0，故a正確。答案：ad9關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是()a實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是相同本質(zhì)的物體b物質(zhì)波和光波都是概率波c粒子的動量越大，其波動性越易觀察d粒子的動量越小，其波動性越易觀察解析：實(shí)物粒子雖然與光子具有某些相同的現(xiàn)象，但粒子是實(shí)物，而光則是傳播著的電磁波，其本質(zhì)不同；物質(zhì)波和光波都是概率波；又由h/p可知，p越小，越大，波動性越明顯，正確選項(xiàng)為b、d。答案：bd10從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是()a光是高速運(yùn)動的微觀粒子，每個光子都具有波粒二象性b光的頻率越高，光子的能量就越大c在光的干涉中，出現(xiàn)暗條紋的地方是光子不會到達(dá)的地方d在光的干涉中，出現(xiàn)亮條紋的地方是光子到達(dá)概率最大的地方解析：光是電磁波，不是微觀粒子，a錯。由h可知b對。干涉圖樣中的暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，而亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，故c錯d對。答案：bd11關(guān)于光的下列說法正確的是()a光波是一種概率波b光波是一種電磁波c單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光子的能量改變d單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光的波長不變解析：據(jù)光的波粒二象性可知，光是一種概率波，a選項(xiàng)正確。據(jù)光的電磁說可知b選項(xiàng)正確。任何單色光在傳播過程中其頻率總是保持不變，但波速v卻隨介質(zhì)的改變而改變(v)，據(jù)h知單色光在傳播過程中，單個光子的能量總保持不變，c選項(xiàng)錯誤。據(jù)n，v得，光密介質(zhì)的折射率較大，故當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)波長變長，d選項(xiàng)錯誤。答案：ab12下列敘述的情況正確的是()a光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體一樣b光是波，與橡皮繩上的波類似c光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的d光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)，可以用波動的規(guī)律來描述解析：光的粒子性說明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波動規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)a、b錯誤，d正確；根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對一的關(guān)系，所以選項(xiàng)c正確。答案：cd三、計(jì)算題(共2題，共33分，計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注意單位)13(15分)現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波波長設(shè)定為，其中n1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為多少？解析：設(shè)加速電壓為u，則得eumv2由德布羅意波長公式可得又因?yàn)閜mv以上三式聯(lián)立解得：u。圖2答案：14(18分)如圖2所示，陰極k用極限波長00.66 m的金屬銫制成，用波長0.50 m的綠光照射陰極k，調(diào)整兩個極板間的電壓，當(dāng)a板電壓比陰極高出2.5 v時(shí)，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為0.64 a，求：(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動能。(2)如果把照射陰極的綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動能。解析：(1)