高中物理滬科版5第二章波和粒子 第2章章末分層突破

章末分層突破[自我校對]①hν②eq\f(h,λ)③hν－W0④截止⑤遏止⑥飽和⑦瞬時⑧ΔxΔpx____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________光電效應規(guī)律及其應用有關光電效應的問題主要有兩個方面：一是關于光電效應現(xiàn)象的判斷，二是運用光電效應方程進行計算.求解光電效應問題的關鍵在于掌握光電效應規(guī)律，明確各概念之間的決定關系，準確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系.1.決定關系及聯(lián)系2.“光電子的動能”可以是介于0～Ekm的任意值，只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動能，且隨入射光頻率增大而增大.3.光電效應是單個光子和單個電子之間的相互作用產(chǎn)生的，金屬中的某個電子只能吸收一個光子的能量，只有當電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時，才能產(chǎn)生光電效應.4.入射光強度指的是單位時間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率ν不變時，光強正比于單位時間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)，但若入射光頻率不同，即使光強相同，單位時間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同(形成的光電流也不相同).如圖2-1所示是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器等幾部分組成.當用綠光照射圖中光電管陰極K時，可發(fā)生光電效應，則以下說法中正確的是()【導學號：67080021】圖2-1A.增大綠光的照射強度，光電子的最大初動能增大B.增大綠光的照射強度，電路中的光電流增大C.改用比綠光波長大的光照射光電管陰極K時，電路中一定有光電流D.改用比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時，電路中一定有光電流E.改用比綠光頻率小的光照射光電管陰極K時，電路可能有光電流【解析】光電子的最大初動能由入射光的頻率決定，選項A錯誤；增大綠光的照射強度，單位時間內(nèi)入射的光子數(shù)增多，所以光電流增大，選項B正確；改用比綠光波長更大的光照射時，該光的頻率不一定滿足發(fā)生光電效應的條件，故選項C錯誤，E正確；若改用頻率比綠光大的光照射，一定能發(fā)生光電效應，故選項D正確.【答案】BDE(1)某種色光強度的改變決定單位時間入射光子數(shù)目改變，光子能量不變.(2)光電效應中光電子的最大初動能與入射光頻率和金屬材料有關，與光的強度無關.光的波粒二象性的進一步理解1.現(xiàn)在提到的波動性和粒子性與17世紀提出的波動說和粒子說不同.當時的兩種學說是相互對立的，都企圖用一種觀點去說明光的各種“行為”，這是由于傳統(tǒng)觀念的影響，這些傳統(tǒng)觀念是人們觀察周圍的宏觀物體形成的.2.波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是相互對立的、矛盾的，但對于光子這樣的微觀粒子卻只有從波粒二象性的角度出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種“行為”.3.光子說并不否認光的電磁說，按光子說，光子的能量ε＝hν，其中ν表示光的頻率，即表示了波的特征，而且從光子說或電磁說推導電子的動量都得到一致的結論.可見，光的確具有波動性，也具有粒子性.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，光子的能量越大C.在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會到達的地方D.在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達概率大的地方E.在光的干涉中，暗條紋的地方是光子到達概率小的地方【解析】一個光子談不上波動性，A錯誤；暗條紋是光子到達概率小的地方，C錯誤E正確；光的頻率越高，光子的能量E＝hν越大，在光的干涉現(xiàn)象中，光子到達的概率大小決定光屏上出現(xiàn)明、暗條紋，故B、D選項正確.【答案】BDE1.(2023·全國乙卷)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，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E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關【解析】產(chǎn)生光電效應時，光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說法A正確.飽和光電流大小與入射光的頻率無關，說法B錯誤.光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強度無關，說法C正確.減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應，沒有光電流產(chǎn)生，說法D錯誤.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與光的強度無關，說法E正確.【答案】ACE2.(2023·大連一中檢測)以下說法中正確的是()A.光波和物質波都是概率波B.實物粒子不具有波動性C.實物粒子也具有波動性，只是不明顯D.光的波動性是光子之間相互作用引起的E.光通過狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動規(guī)律確定【解析】光波和物質波都是概率波，可通過波動規(guī)律來確定，故A、C、E正確，B錯誤；光的波動性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，D錯誤.【答案】ACE3.(2023·江蘇高考改編)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A.光電效應現(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性C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等E.動量相同的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等【解析】光電效應現(xiàn)象、黑體輻射的實驗規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項A正確，選項C錯誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，選項B正確；由德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)和p2＝2m·Ek知動能相等的質子和電子動量不同，德布羅意波長不相等，選項D錯誤E正確.【答案】ABE4.(2023·青島二中檢測)關于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是()A.當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大B.當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的強度越大，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多C.同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能也大D.對某種金屬，入射光波長必須小于金屬的“最大波長”，才能產(chǎn)生光電效應E.照射光的頻率增加一倍，則逸出光電子的最大初動能也增加一倍【解析】發(fā)生光電效應的條件是只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，才能發(fā)生光電效應現(xiàn)象，逸出光電子.對于某種金屬，其逸出功是一個定值，入射光頻率一定，光子的能量也一定，光電子的最大初動能也是一定的，若提高入射光的頻率，則產(chǎn)生光電子的最大初動能也將增大，A對.若入射光的頻率不變，對于給定的金屬，增加光強，不會增加光電子的最大初動能.但由于光強的增大，照射光的光子數(shù)目增多，因而產(chǎn)生的光電子數(shù)目也隨之增多，B對.同一頻率的光照射到不同的金屬上時，因不同金屬的逸出功不同，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能也不相同，逸出功小，即電子擺脫金屬的束縛越容易，電子脫離金屬表面時獲得的動能越大，C錯.對某種金屬，根據(jù)W0＝hν＝eq\f(hc,λ)可知，入射光的波長小于金屬的“最大波長”，即入射光頻率大于金屬極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應，D對.由Ek＝hν－W0知E錯.【答案】ABD5.(2023·全國卷Ⅰ)在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關系如圖2-2所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________.圖2-2【解析】根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，故eq\f(h,e)＝k，b＝－eq\f(W0,e)，得h＝ek，W0＝－eb.【答案】ek－eb6.(2023·江蘇高考)(1)已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為ν的光子的動量為________.用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動量改變量的大小為________.(2)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應.已知該可見光的波長范圍為×10－7～×10－7m，普朗克常數(shù)h＝×10－34J·s.【解析】(1)光速為c，頻率為ν的光子的波長λ＝eq\f(c,ν)，光子的動量p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν