物理人教總復(fù)習(xí)波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核

選修3-5第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核第1講波粒二象性【秒判正誤】(1)電子槍發(fā)射電子的現(xiàn)象就是光電效應(yīng)。 ()(2)不同的金屬一定對(duì)應(yīng)著相同的極限頻率。 ()(3)核外電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。

()(4)核外電子可以吸收或放出任意頻率的光子。()××√×(5)波動(dòng)性和粒子性是完全對(duì)立的，這兩種屬性不可能兼有。 ()(6)逸出功的大小與入射光無(wú)關(guān)。 ()(7)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率一定成正比。

()×√×考點(diǎn)1光電效應(yīng)規(guī)律【典題突破】題型1光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解典例1(多選)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是(

)A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)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(dòng)能變大D.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生【解析】選A、C。根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項(xiàng)A正確。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強(qiáng)都有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確。保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí)，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。觸類(lèi)旁通(多選)如圖所示，用導(dǎo)線(xiàn)把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線(xiàn)照射鋅板時(shí)，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(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度 D.鋅板帶負(fù)電【解析】選B、C。用紫外線(xiàn)照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線(xiàn)的能量從鋅板表面逸出，稱(chēng)之為光電子，故A錯(cuò)誤，B正確；鋅板與驗(yàn)電器相連，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故C正確，D錯(cuò)誤。題型2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用典例2(2018·榆林模擬)如圖所示，已知用光子能量為2.82eV的紫光照射光電管中的金屬涂層時(shí)，毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，若將電路中的滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)到某一位置時(shí)，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，電壓表讀數(shù)為1V，則該金屬涂層的逸出功約為

(

)A.2.9×10-19J

B.6.1×10-19JC.1.6×10-19J D.4.5×10-19J【解析】選A。由hν-W=Ekm，Ekm=eUc可得該金屬涂層的逸出功W=hν-eUc=2.82eV-1eV=1.82eV=2.9×10-19J，故A正確?！咎岱置丶?.光電效應(yīng)的研究思路：(1)兩條線(xiàn)索。(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。2.對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋?zhuān)簩?duì)應(yīng)規(guī)律對(duì)規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能。對(duì)于確定的金屬，W0是一定的。故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光的頻率增大而增大對(duì)應(yīng)規(guī)律對(duì)規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要能量積累的過(guò)程光較強(qiáng)時(shí)飽和電流大光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大3.深入理解三個(gè)關(guān)系：(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0。(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek=eUc，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νc的關(guān)系是W0=hνc。【加固訓(xùn)練】如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，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(shù)不為零。合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極材料的逸出功為 (

)A.1.9eV

B.0.6eVC.2.5eV D.3.1eV【解析】選A。由題意知光電子的最大初動(dòng)能為Ek=eUc=0.60eV，所以根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可得W0=hν-Ek=(2.5-0.60)eV=1.9eV?？键c(diǎn)2光電效應(yīng)的圖象分析【典題突破】題型1

Ek-ν圖象的理解與應(yīng)用典例3(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(xiàn)(直線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)。由圖可知 (

)A.該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB.該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC.該圖線(xiàn)的斜率表示普朗克常量D.該金屬的逸出功為0.5eV【解析】選A、C。圖線(xiàn)在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0，可知圖線(xiàn)的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0=hν0=≈1.77eV，D錯(cuò)誤。觸類(lèi)旁通(多選)在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示(圖線(xiàn)上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)已知，只是未標(biāo)出)，由實(shí)驗(yàn)圖線(xiàn)可求出

(

)A.該金屬的極限頻率B.普朗克常量C.該金屬的逸出功D.單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)【解析】選A、B、C。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知，當(dāng)Ek=0時(shí)，ν=νc，即圖線(xiàn)的橫截距在數(shù)值上等于該金屬的極限頻率。圖線(xiàn)的斜率k=h，即圖線(xiàn)的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。ν=0時(shí)，Ek=-W0，即圖線(xiàn)的縱截距的絕對(duì)值等于該金屬的逸出功。單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)，與入射光的強(qiáng)度和頻率有關(guān)。故選A、B、C。題型2對(duì)I-U圖象的理解典例4在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)(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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能【解題思維】1.題型特征：通過(guò)I-U圖象分析入射光頻率和光強(qiáng)。2.題型解碼：遏止電壓大小反映入射光頻率大小。飽和電流大小反映入射光強(qiáng)度大小。【解析】選B。由圖象知，甲、乙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等，由eUc=Ek和hν=W0+Ek得甲、乙光頻率相等，A錯(cuò)誤；丙光的頻率大于乙光的頻率，則丙光的波長(zhǎng)小于乙光的波長(zhǎng)，B正確；同一種金屬的截止頻率相同，C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程知，甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能，D錯(cuò)誤。題型3

Uc-ν圖象與光電效應(yīng)方程的應(yīng)用典例5(2015·全國(guó)卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，若該直線(xiàn)的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為_(kāi)________，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)________。

【解析】由題意可得eUc=m=hν-W，變形為Uc=

，結(jié)合圖象可知=k，=-b，所以h=ek，W=-eb。答案：ek

-eb【提分秘籍】光電效應(yīng)圖象的分析圖象名稱(chēng)圖線(xiàn)形狀由圖線(xiàn)直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(xiàn)

(1)極限頻率：ν0。(2)逸出功：W0=|-E|=E。(3)普朗克常量：圖線(xiàn)的斜率k=h圖象名稱(chēng)圖線(xiàn)形狀由圖線(xiàn)直接(間接)得到的物理量遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(xiàn)(1)截止(極限)頻率：ν0。(2)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大。(3)普朗克常量：h=ke(k為斜率，e為電子電量)圖象名稱(chēng)圖線(xiàn)形狀由圖線(xiàn)直接(間接)得到的物理量頻率相同、光強(qiáng)不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系

(1)遏止電壓：Uc。(2)飽和光電流：Im(電流的最大值)。(3)最大初動(dòng)能：Ekm=eUc圖象名稱(chēng)圖線(xiàn)形狀由圖線(xiàn)直接(間接)得到的物理量頻率不同、光強(qiáng)相同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系

(1)遏止電壓：Uc1、Uc2。(2)飽和光電流：電流最大值。(3)最大初動(dòng)能：Ek1=eUc1，Ek2=eUc2【加固訓(xùn)練】

(多選)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象如圖所示。則由圖象可知 (

)A.該金屬的逸出功等于hν0B.遏止電壓是確定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān)C.入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0D.入射光的頻率為3ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0【解析】選A、C。當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，最大初動(dòng)能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0=hν0，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0和-eUc=0-Ekm得，Uc=，可知當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，遏止電壓與入射光的頻率成線(xiàn)性關(guān)系，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從圖象上可知，逸出功W0=hν0，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h·2ν0-W0=hν0，故選項(xiàng)C正確；Ekm=h·3ν0-W0=2hν0，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)3光的波粒二象性物質(zhì)波【典題突破】典例6(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，采用極限頻率為νc=5.5×1014Hz的鈉作陰極，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg。用頻率ν=7.5×1014Hz的紫光照射鈉陰極產(chǎn)生光電子的 (

)A.動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為10-19JB.速率的數(shù)量級(jí)為108m/sC.動(dòng)量的數(shù)量級(jí)為10-27kg·m/sD.德布羅意波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為10-9m【解析】選A、D。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0，W0=hνc，Ek=hν-hνc=6.6×10-34J·s×7.5×1014Hz-6.6×10-34J·s×5.5×1014Hz=1.32×10-19J，A正確；由動(dòng)能Ek=可知，光電子速率v==5.4×105m/s，B錯(cuò)誤；動(dòng)量p=mv=9.1×10-31kg×5.4×105m/s=4.914×10-25kg·m/s，C錯(cuò)誤；由德布羅意波長(zhǎng)λ=m=1.34×10-9m，D正確?！咎岱置丶?.對(duì)光的粒子性和波動(dòng)性的理解：項(xiàng)目?jī)?nèi)容說(shuō)明光的粒子性(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子性。(2)少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)的”“一份一份的”，光的粒子即光子項(xiàng)目?jī)?nèi)容說(shuō)明光的波動(dòng)性(1)足夠能量的光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波動(dòng)