2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)光的粒子性題型歸納

2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)光的粒子性題型歸納類型一、光的本性的認(rèn)識(shí)例1、關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是（ ）A、關(guān)于光的本性，牛頓提出微粒說，惠更斯提出波動(dòng)說，愛因斯坦提出光子說，它們都說明了光的本性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，也可以看成微觀概念上的粒子C、光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性D、光的波粒二象性是將牛頓的波動(dòng)說和惠更斯的粒子說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來【思路點(diǎn)撥】理解光的本性，波動(dòng)性的特征及代表人物，粒子性的特征及代表人物?！敬鸢浮緾【解析】光具有波粒二象性，這是現(xiàn)代物理學(xué)關(guān)于光的本性的認(rèn)識(shí)， 光的波粒二象性不同于牛頓提出的微粒說和惠更斯的波動(dòng)說， 是愛因斯坦的光子說和麥克斯韋的電磁說的統(tǒng)一。 光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故ABD錯(cuò)誤，C對?！究偨Y(jié)升華】光既有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，這就是光的本性。舉一反三【變式1】根據(jù)愛因斯坦的光子說”可知（ ）A.光子說”本質(zhì)就是牛頓的微粒說”B.光的波長越大，光子的能量越小C.一束單色光的能量可以連續(xù)變化D.只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性【答案】B c【解析】愛因斯坦的“光子說”與牛頓的“微粒說”本質(zhì)不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由E=h上可九知選項(xiàng)B正確。一束單色光的能量不能是連續(xù)變化， 只能是單個(gè)光子能量的整數(shù)倍， 選項(xiàng)C錯(cuò)誤。光子不但具有波動(dòng)性，而且具有粒子性，選項(xiàng) D錯(cuò)誤?！咀兪?】關(guān)于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(dòng)性就越顯著；波長越短，其粒子性就越顯著D.光子的數(shù)量越少波動(dòng)性就越顯著；光子的數(shù)量越多粒子性就越顯著【答案】C【解析】光具有波粒二象性，不能分割開來；光是一種電磁波，而電子是實(shí)物粒子，二者不能混淆；大量光子的行為往往體現(xiàn)為波動(dòng)性， 少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性；波長越長，波動(dòng)性越顯著，波長越短，粒子性越顯著。選項(xiàng)C正確。類型二、光電效應(yīng)例2、已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為 0則（）A.當(dāng)用頻率為2w的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子B.當(dāng)用頻率為2w的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為 hvoC.當(dāng)照射光的頻率大于M時(shí)，若Y增大，則逸出功增大D.當(dāng)照射光的頻率Y大于M時(shí)，若Y增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍【思路點(diǎn)撥】逸出功與極限頻率的關(guān)系為W=hv0,每種金屬都有自己固定的極限頻率， 即每種金屬的光電子的逸出功是固定的； 根據(jù)光電效應(yīng)方程可以判斷光電子最大初動(dòng)能的變化情況。【答案】AB【解析】金屬中電子的逸出功 W是一定的，等于恰好能產(chǎn)生光電效應(yīng)的光的能量 hV）,刈稱為金屬的極限頻率，C錯(cuò)；只要入射光的頻率大于極限頻率， 該金屬即可發(fā)生光電效應(yīng)，1 2A正確；根據(jù)光電效應(yīng)萬程-mv=hv-W,其中W=h0,可判斷B正確，D錯(cuò)誤，故選AB?！究偨Y(jié)升華】對于光電效應(yīng)現(xiàn)象要正確理解極限頻率、入射光頻率、逸出功、最大初動(dòng)能、光照強(qiáng)度、光電流大小等之間的關(guān)系。舉一反三【變式1】光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是（ ）A.光照時(shí)間越長光電流越大B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【答案】CD【解析】A、光電流的大小與光照時(shí)間無光，與光的強(qiáng)度有關(guān)， A錯(cuò)；B、發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率，入射光強(qiáng)，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)， B錯(cuò)；C、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=eUc=hw-W),知遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，故C正確；D、發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率. D正確，故選CD?！咀兪?】用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是()A.改用頻率更小的紫外線照射 B.改用X射線照射C.改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 D.延長原紫外線的照射時(shí)間【答案】B【解析】用紫外線照射不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，說明頻率還低了， 必須增大頻率，根據(jù)電磁波譜圖可知，X射線頻率更大，B對；頻率小于極限頻率，改變光的強(qiáng)度、延長照射時(shí)間沒用，故選B。【變式3】如圖所示，兩束單色光A、B分別沿半徑方向由空氣射入半圓形玻璃磚，出射光合成一束復(fù)色光P,下列說法正確的是( )A.A光的頻率大于B光的頻率B.在玻璃磚中A光的傳播速度小于B光的傳播速度C.兩種單色光由玻璃射向空氣時(shí)， A光的臨界角較大D.若用B光照射某種金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則用 A光照射該金屬也一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象【答案】C【解析】A光偏折小，相當(dāng)于紅光，B光偏折大，相當(dāng)于紫光，根據(jù)“色光規(guī)律模型圖” ，A光對玻璃的折射率小于B光，A光的頻率小于B光的頻率，在玻璃磚中A光的傳播速度大于B光的傳播速度，由玻璃射向空氣時(shí)， A光的臨界角較大，AB錯(cuò)C對；由于A光的頻率小于B光的頻率，用B光照射某種金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，用 A光照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。色世虬由其邢司【變式4】光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于某種金屬（）A.無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小D.超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大【答案】AD【變式5】半圓形玻璃磚橫截面如圖， AB為直徑，。點(diǎn)為圓心。在該界面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點(diǎn)到O的距離相等。兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示，則 a、b兩束光（）A.在同種均勻介質(zhì)中傳播， a光的傳播速度較大B.以相同的入射角從空氣斜射入水中， b光的折射角較大C.若a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)， b光也一定能D.分別通過同一雙縫干涉裝置， a光的相鄰亮條紋間距大【答案】ACD【解析】由于兩束光的入射點(diǎn)到 O點(diǎn)的距離相等，因此它們在半圓邊界上的入射角相同，由于b光發(fā)生全反射，而a光能夠折射，a光相當(dāng)于紅光，b光相當(dāng)于紫光，說明b光的全1反射臨界角小于a光的全反射臨界角，由n= 可知，b光在介質(zhì)中的折射率大于 a光sinCc的折射率，b光的頻率比a光的頻率圖，由v=—可知，在同種介質(zhì)中a光的傳播速度大，A項(xiàng)正確；以相同的入射角從空氣斜射入水中， b光的折射程度大，而折射角小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于b光的頻率比a光的頻率高，因此a光照射到某種金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)， b光照射也一定能發(fā)生光電效應(yīng)， C項(xiàng)正確；通過同一雙縫干涉裝置，頻率低的波長長，干涉條紋間距大，D項(xiàng)正確。例3、（1）波粒二象性時(shí)微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波也相等【答案】BC【解析】光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確；熱中子在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動(dòng)性，所以 B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯(cuò)誤；根據(jù)的德布羅意波長公式h=~,p2=2mE…又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子P的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波較短，所以 D錯(cuò)誤?！军c(diǎn)評(píng)】本題考查波粒二象性舉一反三【變式1】產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能 E%下列說法正確的是（ ）（填入正確選項(xiàng)前的字母）.A.對于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)

B.對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比C.對于同種金屬，Ek與照射光的時(shí)間成正比D.對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系E.對于不同種金屬，若照射光頻率不變， Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系【答案】ADEC.【解析】Ek=hv-W=h—-W,同種金屬最大初動(dòng)能逸出功相同，最大初動(dòng)能與照射光九強(qiáng)度無關(guān)，與照射光的波長有關(guān)但不是反比例函數(shù)關(guān)系， 最大初動(dòng)能與入射光的頻率成成線性關(guān)系，不同種金屬，保持入射光頻率不變，最大初動(dòng)能 Ek與逸出功成線性關(guān)系?！咀兪?】如圖所示，用波長為入的光照射金屬板N時(shí)，靈敏電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)?，F(xiàn)將M、N間加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向與兩板平行，調(diào)整M、N間的距離為d,電流表指針恰好不偏轉(zhuǎn)，設(shè)光電子的質(zhì)量為 m,電荷量為e,普朗克常量為h,真空中的光速為(1)在圖中標(biāo)出有光電流時(shí)電流的方向。(2)求該金屬的逸出功。2 22【答案】(1)光電流方向見解析中圖所示。( 2)h--edB8m【解析】(1)光電子從N板逸出打到M板上，N板帶正電為正極，電子從N到M,電流從下向上經(jīng)過電流表，光電流方向如圖所示。(2)依題意，只要具有最大初動(dòng)能的光電子沿平行于 N板方向射出時(shí)，不能到達(dá)M板,則沿其他方向射出的光電子均不能到達(dá) Mo故電流表中恰無光電流時(shí)，一定是具有最大初動(dòng)能的光電子沿平行于N板的方向進(jìn)入磁場，恰好偏不到 M板，即有R=d/22士 v eBReBd據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有evB=m—,解得v= = 據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律,TOC\o"1-5"\h\zR m 2m, 2 2,22eBdEk=—mv= 8mc設(shè)金屬逸出功為W,據(jù)光電效應(yīng)萬程Ek=h--W2,22解得W=h--Ek=h&- 8m【變式3】如圖所示，N為鴇板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，電池的電動(dòng)勢和極性已在圖中標(biāo)出，鴇的逸出功為4.5eV,現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鴇板（各光子的能量也已在圖上標(biāo)出），那么下列圖中能有電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是（量也已在圖上標(biāo)出），那么下列圖中能有電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是（【答案】AA中電源加正向電壓，光電8eV—4.5eV=3.5eVvUe=【解析】BA中電源加正向電壓，光電8eV—4.5eV=3.5eVvUe=子加速向M板運(yùn)動(dòng)。C中電源加反向電壓，光電子最大初動(dòng)能4.0eV,沒有光電子到達(dá)M板。故選Ao類型三、光子的能量、物質(zhì)波例4、（5分）實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是（ ）A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B.3射線在云室中穿過會(huì)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)E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)【答案】ACD【解析】電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可形成干涉圖樣， 可以說明電子是一種波，故A正確；3射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡， 可以說明3射線是一種粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，故 C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用電子的干涉現(xiàn)象，說明電子是一種波，故 D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)， 與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，說明光是一種粒子，故E錯(cuò)誤。故選ACD。

【考點(diǎn)】波粒二象性舉一反三【變式1】激光光波功率為P,激光在真空中的波長為入，光速為c,普朗克恒量為光光波每秒輻射光子數(shù)為。【答案】P-hcTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"c c【解析】激光的頻率為V=—,一個(gè)激光光子的能量為E=hv=h—九 九一秒內(nèi)激光輻射的能量為 P一秒內(nèi)激光輻射的光子數(shù)為