高考物理一輪復(fù)習(xí)16.1光電效應(yīng)　波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)(原卷版+解析)

考點(diǎn)48光電效應(yīng)、波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)新課程標(biāo)準(zhǔn)1．通過實(shí)驗(yàn)，了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說明光的波粒二象性。2．知道實(shí)物粒子具有波動性，了解微觀世界的量子化特征。體會量子論的建立對人們認(rèn)識物質(zhì)世界的影響。3.了解人類探索原子及其結(jié)構(gòu)的歷史。知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型。通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結(jié)構(gòu)。命題趨勢考查內(nèi)容集中且固定，主要圍繞光電效應(yīng)等命題。波粒二象性近幾年沒有考查。題目綜合性不強(qiáng)，相對基礎(chǔ)簡單，主要考查學(xué)生對基本概念的掌握。試題情境生活實(shí)踐類光電管等學(xué)習(xí)探究類光電效應(yīng)現(xiàn)象、光的波粒二象性、原子的核式結(jié)構(gòu)模型等考向一對光電效應(yīng)的理解考向二光電效應(yīng)圖像考向三波粒二象性考向四原子的核式結(jié)構(gòu)模型考向一對光電效應(yīng)的理解一、光電效應(yīng)及其規(guī)律1．定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2．光電子光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)。不同金屬的截止頻率不同，即截止頻率與金屬自身的性質(zhì)有關(guān)。(2)存在飽和電流：在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，即在一定的光照條件下，單位時間陰極K發(fā)射的光電子的數(shù)目是一定的。實(shí)驗(yàn)表明，光的頻率一定時，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子的初動能有最大值，Ekm＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,c)＝eUc，稱為光電子的最大初動能。實(shí)驗(yàn)表明，遏止電壓(或光電子的最大初動能)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(4)光電效應(yīng)具有瞬時性：當(dāng)入射光的頻率超過截止頻率νc時，無論入射光怎樣微弱，光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的。二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1．光子說光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量為hν，其中h＝6.63×10－34J·s(稱為普朗克常量)。這些能量子后來稱為光子。2．逸出功W0要使電子脫離某種金屬，需要外界對它做功，做功的最小值叫作這種金屬的逸出功。3．光電子的最大初動能在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收光子后，除了要克服金屬的逸出功外，有時還要克服原子的其他束縛而做功，這時光電子的初動能就比較?。划?dāng)逸出過程只克服金屬的逸出功而逸出時，光電子的初動能稱為最大初動能。4．愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：Ek＝hν－W0。(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的最大初動能Ek＝eq\f(1,2)mev2。5．對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的解釋存在截止頻率νc電子從金屬表面逸出，必須克服金屬的逸出功W0，則入射光子的能量不能小于W0，對應(yīng)的頻率必須不小于νc＝eq\f(W0,h)，即截止頻率光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分用來克服金屬的逸出功，剩余部分表現(xiàn)為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能。對于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光頻率的增大而增大，和光強(qiáng)無關(guān)光電效應(yīng)具有瞬時性光照射金屬時，電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間光較強(qiáng)時飽和電流較大對于同種頻率的光，光較強(qiáng)時，單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大三．光電效應(yīng)的理解1.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運(yùn)動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出，只需克服原子核的引力做功的情況，光電子才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。(4)入射光的強(qiáng)度與光子的能量：入射光的強(qiáng)度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，即I＝nhν，n是單位時間照射到單位面積上的光子數(shù)。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流隨入射光的強(qiáng)度增大而增大的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光的強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。2．四點(diǎn)提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。(4)光電子不是光子，而是電子。3．三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hνc。4．兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光強(qiáng)大(頻率一定時)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→飽和光電流大。(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大?！镜淅?】(2022·莆田4月模擬)智能手機(jī)帶有光線傳感功能，可以自動調(diào)整亮度，光線傳感器的工作原理是光電效應(yīng)。下面關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B．在研究光電效應(yīng)飽和電流時，由I＝neSv可知，光電管所加電壓越大，電子獲得的速度v越大，飽和電流越大C．入射光頻率為ν時，剛好發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，將入射光頻率變?yōu)?ν時，此時光電流的遏止電壓為eq\f(2hν,e)D．用一束單色光分別照射A、B兩種金屬，若照射A得到光電子的最大初動能比照射B得到光電子的最大初動能大，則金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率高【答案】C【解析】發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系，A錯誤；在研究光電效應(yīng)飽和電流時，飽和電流與光電管所加電壓無關(guān)，飽和電流與光照強(qiáng)度有關(guān)，光照強(qiáng)度越大，飽和電流越大，B錯誤；入射光頻率為ν時，剛好發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，由光電效應(yīng)規(guī)律可知W0＝hν，將入射光頻率變?yōu)?ν時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ek＝3hν－W0，解得Ek＝2hν，由動能定理可得Ek＝eUc，解得此時光電流的遏止電壓為Uc＝eq\f(2hν,e)，C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，光子能量一定，光電子的最大初動能大，說明金屬的截止頻率低，D錯誤?！镜淅?】(2022·安徽蚌埠市第三次教學(xué)質(zhì)量檢測)圖為研究光電效應(yīng)的電路圖，測得遏止電壓為Uc，已知電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A．光電子的最大初動能為eUcB．測量遏止電壓時，開關(guān)S應(yīng)與b連接C．光電管兩端電壓為零時，光電流也為零D．開關(guān)S接b，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)增大時，電流表示數(shù)一定增大【答案】A【解析】當(dāng)光電管兩端電壓達(dá)到遏止電壓Uc時，從陰極K射出的具有最大初動能Ekm的光電子恰好不能到達(dá)陽極，根據(jù)動能定理有0－Ekm＝－eUc，解得Ekm＝eUc，故A正確；測量遏止電壓時，應(yīng)使光電管陰極與電源正極相連，陽極與電源負(fù)極相連，故開關(guān)S應(yīng)與a連接，故B錯誤；光電管兩端電壓為零時，若光電子能夠到達(dá)陽極，則光電流就不為零，故C錯誤；開關(guān)S接b，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)增大時，若此時光電流已經(jīng)達(dá)到飽和值，則電流表示數(shù)不再增大，故D錯誤。練習(xí)1、(2022福建南平一模)單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A照射某金屬表面時，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為E1.用單色光B照射該金屬表面時，逸出的光電子最大初動能為E2，則該金屬的逸出功為()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D.eq\f(E1＋E2,2)【答案】B【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程：用單色光A照射到某金屬表面時E1＝hν－W逸出功，用單色光B照射到某金屬表面時E2＝h·2ν－W逸出功．解得W逸出功＝E2－2E1.故選B.練習(xí)2.（2021年江蘇省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）14.我國中微子探測實(shí)驗(yàn)利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。如圖所示，A和K分別是光電管的陽極和陰極，加在A、K之間的電壓為U?，F(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為v的光全部照射在K上，回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0，普朗克常量為h，電子電荷量為e。(1)求光電子到達(dá)A時的最大動能Ekm；(2)若每入射N個光子會產(chǎn)生1個光電子，所有的光電子都能到達(dá)A，求回路的電流強(qiáng)度I。

【答案】(1)；(2)【解析】(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知逸出的電子在電場中加速向A運(yùn)動，根據(jù)動能定理聯(lián)立解得(2)每秒鐘到達(dá)K極的光子數(shù)量為n，則每秒鐘逸出電子個數(shù)為a個，則回路的電流強(qiáng)度聯(lián)立得【巧學(xué)妙記】對光電效應(yīng)的幾點(diǎn)提醒對光電效應(yīng)的幾點(diǎn)提醒(1)光的頻率決定光子的能量，ε＝hν。(2)光的強(qiáng)度是指單位時間光照射到單位面積上的能量，即I＝nhν，所以單位時間照射到單位面積上的光子數(shù)由光強(qiáng)和光的頻率共同決定。(3)光電子逸出后的最大初動能由光子的頻率和逸出功共同決定。(4)由Ek＝hν－W0求出的是光電子的最大初動能，金屬內(nèi)部逸出的光電子的動能小于這個值，而且光電子的射出方向是隨機(jī)的，不一定都能到達(dá)陽極。(5)每秒逸出的光電子數(shù)決定著飽和光電流的大小，而不是光電流的大小?？枷蚨怆娦?yīng)圖像光電效應(yīng)圖像圖像名稱圖線形狀獲取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率(極限頻率)νc：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②逸出功W0：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：圖線的斜率k＝h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)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：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時兩極之間接反向電壓)顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②飽和電流：電流的最大值；③最大初動能：Ek＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2【典例3】（2022年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試4.）如圖是密立根于1916年發(fā)表的納金屬光電效應(yīng)的遏止電壓與入射光頻率的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定了普朗克常量h。由圖像可知（）

A.鈉的逸出功為B.鈉的截止頻率為C.圖中直線的斜率為普朗克常量hD.遏止電壓與入射光頻率成正比【答案】A【解析】A．根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有根據(jù)電效應(yīng)方程有當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)為0時，解得A正確；B．鈉的截止頻率為，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于，B錯誤；C．結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得可知，圖中直線的斜率表示，C錯誤；D．根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓與入射光頻率成線性關(guān)系，不是成正比，D錯誤。故選A。【典例4】(2021·江蘇高考)如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是()【答案】C【解析】光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程及動能定理可知光電子到達(dá)A極時動能的最大值Ekm＝eU＋hν－h(huán)ν截止，可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤。練習(xí)3、(多選)(2022·江蘇泰州市5月第二次模擬)圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是通過改變電源極性得到的光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像，下列說法正確的有()A.由圖甲可知，閉合開關(guān)，電子飛到陽極A的動能比其逸出陰極K表面時的動能小B.由圖甲可知，閉合開關(guān)，向右移動滑動變阻器滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)增大到某一值后，電流表的讀數(shù)將不再增大C.由圖乙可知，③光子的頻率小于①光子的頻率D.由圖乙可知，①②是同種顏色的光，①的光強(qiáng)比②的大【答案】BD【解析】圖甲所示光電管中的電場方向水平向右，電子從金屬板逸出后，受到的電場力水平向左，電子做加速運(yùn)動，所以電子飛到陽極A的動能比其逸出陰極K表面時的動能大，A錯誤；向右移動滑動變阻器滑片，光電管中電壓增大，當(dāng)光電管中的電流達(dá)到飽和光電流時，電流表示數(shù)將不再增大，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ek，結(jié)合遏止電壓eUc＝Ek，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，③遏止電壓大于①的遏止電壓，所以③光子的頻率大于①光子的頻率，C錯誤；①②遏止電壓相同，①②光的頻率相同，所以①②是同種顏色的光，①的飽和光電流大于②的飽和光電流，①的光強(qiáng)比②的大，D正確。練習(xí)4、(多選)(2022山東省濟(jì)南市高三下模擬考試)如圖所示，甲、乙、丙、丁是關(guān)于光電效應(yīng)的四個圖像，以下說法正確的是()A．由圖甲可求得普朗克常量h＝eq\f(be,a)B．由圖乙可知虛線對應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線對應(yīng)金屬的逸出功小C．由圖丙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大D．由圖丁可知電壓越高，則光電流越大【答案】BC【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合動能定理可知eUc＝Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc，變式可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)νc，斜率k＝eq\f(b,2a)＝eq\f(h,e)，解得普朗克常量為h＝eq\f(be,2a)，故A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，縱軸截距的絕對值表示逸出功，則實(shí)線對應(yīng)金屬的逸出功比虛線對應(yīng)金屬的逸出功大，故B正確；入射光頻率一定，飽和電流由入射光的強(qiáng)度決定，即光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，光子數(shù)越多，飽和電流越大，故C正確；分析題圖丁可知，當(dāng)達(dá)到飽和電流以后，增加光電管兩端的電壓，光電流不變，故D錯誤．【巧學(xué)妙記】解決光電效應(yīng)圖像問題的幾個關(guān)系式解決光電效應(yīng)圖像問題的幾個關(guān)系式(1)光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)發(fā)生光電效應(yīng)的臨界條件：Ek＝0，νc＝eq\f(W0,h)。(3)反向遏止電壓與光電子的最大初動能和入射光頻率的關(guān)系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。考向三波粒二象性一、光的波粒二象性與物質(zhì)波1.光的波粒二象性光既有波動性，又有粒子性，光子的能量ε＝hν，光子的動量p＝eq\f(h,λ)。兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(1)從頻率上看：頻率越低的光波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高的光粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，其穿透本領(lǐng)越強(qiáng)。(2)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)出粒子性。(3)波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量ε＝hν、光子的動量p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和動量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν或波長λ。(4)理解光的波粒二象性時不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子。（5）具體表現(xiàn)①光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。②光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。③光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。2．物質(zhì)波(1)1924年，法國物理學(xué)家德布羅意提出：實(shí)物粒子也具有波動性，即每一個運(yùn)動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，這種波叫作物質(zhì)波，也叫eq\x(\s\up1(06))德布羅意波。所以實(shí)物粒子也具有波粒二象性。(2)粒子的能量ε和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間，遵從的關(guān)系為：ν＝eq\f(ε,h)；λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，h是普朗克常量?！镜淅?】(2021·江蘇省鹽城市高三三模)2003年物理學(xué)家評選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn)。從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說明()A．光具有波動性B．光具有波粒二象性C．微觀粒子也具有波動性D．微觀粒子也是一種電磁波【答案】C【解析】干涉是波所特有的現(xiàn)象，電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)說明微觀粒子具有波動性，故C正確，A、B、D錯誤?！镜淅?】(2022·河北省張家口市高三下三模)關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是()A．任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與之對應(yīng)B．抖動細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波C．動能相等的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長長D．宏觀物體不會發(fā)生明顯的衍射或干涉現(xiàn)象，所以沒有物質(zhì)波【答案】A【解析】根據(jù)德布羅意假設(shè)，任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與之對應(yīng)，A正確；繩上的波是機(jī)械波，不是物質(zhì)波，B錯誤；動能相等時，由p＝eq\r(2mEk)得質(zhì)子的動量大些，由λ＝eq\f(h,p)知質(zhì)子的物質(zhì)波波長短，C錯誤；宏觀物體物質(zhì)波波長太短，難以觀測到衍射或干涉現(xiàn)象，但具有波動性，D錯誤。練習(xí)5、(多選)(2022·天津市南開區(qū)高三下一模)運(yùn)動的微觀粒子具有波粒二象性，有能量E、動量p，也對應(yīng)著一定的波長λ。m表示粒子的質(zhì)量，下列圖像正確的是()【答案】AC【解析】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，粒子的能量E＝mc2，則E-m圖像是一個正比例函數(shù)圖像，故A正確，B錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，粒子的動量p＝eq\f(h,λ)，則p-eq\f(1,λ)圖像是正比例函數(shù)圖像，故C正確，D錯誤。練習(xí)6、(2022·江蘇省南京市高三下第三次調(diào)研)下列有關(guān)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，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出粒子性【答案】C【解析】具有波粒二象性，故A錯誤；電子是組成原子的基本粒子，有確定的靜止質(zhì)量，是一種物質(zhì)實(shí)體，速度可以低于光速，光子代表著一份能量，沒有靜止質(zhì)量，速度永遠(yuǎn)是光速，故B錯誤；光的波長越長，波動性越明顯，波長越短，其粒子性越顯著，故C正確；大量光子運(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，故D錯誤?！厩蓪W(xué)妙記】波粒二象性的深入理解波粒二象性的深入理解(1)雖然平時看到的宏觀物體運(yùn)動時，看不出其波動性，但也有一個波長與之對應(yīng)。例如飛行中的子彈的波長約為10－34m。(2)波粒二象性是微觀粒子的特殊性質(zhì)，一切微觀粒子都存在波動性；宏觀物體也存在波動性，只是波長太小，難以觀測?？枷蛩脑拥暮耸浇Y(jié)構(gòu)模型一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)裝置：1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示?，F(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖所示)3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。4.分析原子的核式結(jié)構(gòu)模型所用的規(guī)律(1)庫侖定律：F＝keq\f(q1q2,r2)，可以用來確定電子和原子核、α粒子和原子核間的相互作用力。(2)牛頓運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動規(guī)律：可以用來分析電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動的問題。(3)功能關(guān)系及能量守恒定律：可以分析由于庫侖力做功引起的帶電粒子在原子核周圍運(yùn)動時動能、電勢能之間的轉(zhuǎn)化問題?！镜淅?】（湖南省2022年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試）1.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是（）A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性【答案】C【解析】A．波爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯誤；B．玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不成完全揭示微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律，B錯誤；C．光電效應(yīng)揭示了光粒子性，C正確；D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動性，D錯誤。故選C。【典例8】(2022·江蘇省揚(yáng)州市高三下第三次調(diào)研)如圖所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法不正確的是()A．相同時間內(nèi)放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時間內(nèi)放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時少得多C．放在C、D位置時屏上觀察不到閃光D．放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少【答案】C【解析】根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原方向前進(jìn)，因此在A位置觀察到的閃光次數(shù)最多，故A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，因此從A到D觀察到的閃光次數(shù)會逐漸減少，因此B、D正確，C錯誤。本題選說法不正確的，故選C。練習(xí)7、(2022·山東省濱州市高三下二模)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【答案】A【解析】盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福驚奇的就是α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，A正確，B錯誤。α粒子能接近原子核的機(jī)會很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過，而與電子碰撞時如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動方向不會發(fā)生改變。C、D兩項(xiàng)的說法沒錯，但與題意不符。練習(xí)8、(2022山東省濟(jì)南市高三下模擬考試)α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動軌跡如圖所示，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)【答案】C【解析】α粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有【巧學(xué)妙記】解答原子結(jié)構(gòu)問題的三大規(guī)律(1)庫侖定律：F＝keq\f(q1q2,r2)，可以用來確定電子和原子核、α粒子和原子核間的相互作用力。(2)牛頓運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動規(guī)律：可以用來分析電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動的問題。(3)功能關(guān)系及能量守恒定律：可以分析由于庫侖力做功引起的帶電粒子在原子核周圍運(yùn)動時動能、電勢能之間的轉(zhuǎn)化問題。1.(2022·新疆維吾爾自治區(qū)3月第一次檢測)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫作光子B．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光照時間越長光電流越大C．對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D．石基對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)2.(多選)(2022·東北三省四市教研聯(lián)合體4月模擬二)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)波動性的是()A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡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)3.（多選）（2019年海南省高考試題）7.對于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示．用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則（）

A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功B.圖中直線的斜率為C.在得到這兩條直線時，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較高4.(2022·廣東省汕頭市高三二模)光照射金屬時逸出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，如圖所示是用來研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路圖．關(guān)于光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律、實(shí)驗(yàn)電路圖和理論解釋，下列說法正確的有()A．UAK>0時，電壓越大將會有更多乃至全部光電子到達(dá)AB．UAK<0時，光照越強(qiáng)時電壓越大才能阻止光電子到達(dá)AC．只要光照強(qiáng)度足夠大，一定能夠使K板逸出光電子D．逸出的光電子能否到達(dá)A只取決于照射光頻率的大小5.(2022·濰坊二模)如圖所示，這是某種火災(zāi)報(bào)警裝置的工作電路圖，它的核心部件為紫外線光電管，其中A為陽極，K為陰極，發(fā)生火災(zāi)時c、d端有輸出電壓實(shí)施報(bào)警。已知地表附近太陽光中紫外線光子能量介于3.1～3.9eV之間，明火中的紫外線光子能量介于4.4～6.2eV之間。幾種金屬單質(zhì)的逸出功如下表所示，若光電管陰極材料K選用金屬鋁，則下列說法正確的是()金屬單質(zhì)鉀鈉鋅鋁逸出功/eV2.252.293.384.21A．太陽光照射時c、d端有輸出電壓B．明火照射時c、d端有輸出電壓C．若陰極材料K選用金屬鋅，能實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警D．明火中紫外線波長越長，光電子的最大初動能越大6.(多選)(2022·湖北省武漢市第二中學(xué)高三上模擬)物理學(xué)家做了一個有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減小入射光的強(qiáng)度，使光子只能一個一個地通過狹縫．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些如圖甲所示不規(guī)則的點(diǎn)子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)如圖丙所示規(guī)則的干涉條紋．對于這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識正確的是()A．曝光時間不長時，光的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)B．單個光子的運(yùn)動沒有確定的軌道C．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方D．只有光子具有波粒二象性，微觀粒子不具有波粒二象性7.(多選)(2022·安徽六安高三月考)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究光電效應(yīng)規(guī)律，已知實(shí)驗(yàn)中測得某種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量e＝1.6×10－19C，則()甲乙A．普朗克常量為eq\f(eν1,U1)B．該金屬的逸出功為eU1C．電源的右端為正極D．若電流表的示數(shù)為10μA，則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為6.25×1012個8.(2022·山東省日照市二模)如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)9.(2022·河南洛陽調(diào)研)如圖所示為用某金屬研究光電效應(yīng)規(guī)律得到的光電流隨電壓變化關(guān)系的圖像，用單色光1和單色光2分別照射該金屬時，逸出的光電子的最大初動能分別為Ek1和Ek2，普朗克常量為h，則下列說法正確的是()A．Ek1＞Ek2B．單色光1的頻率比單色光2的頻率高C．增大單色光1的強(qiáng)度，其遏止電壓會增大D．單色光1和單色光2的頻率之差為eq\f(Ek1－Ek2,h)10.(多選)(2022·遼寧營口市下學(xué)期3月考)某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖6所示。若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和－b，已知電子所帶電荷量為e，由圖線可以得到()A.該金屬的逸出功為零B.普朗克常量為eq\f(b,a)，單位為J·HzC.當(dāng)入射光的頻率為2a時，逸出光電子的最大初動能為bD.當(dāng)入射光的頻率為3a時，遏止電壓為eq\f(2b,e)1．(2022湖南永州一模)用如圖所示裝置做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象是由愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)的B．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象揭示了光具有波動性C．實(shí)驗(yàn)時，光電子從鋅板逸出，驗(yàn)電器帶正電D．實(shí)驗(yàn)時，若用可見光照射鋅板，也能發(fā)生光電效應(yīng)2.(2022浙江臺州模擬)1927年戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一．如圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡化圖，下列說法不正確的是()A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C．該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動性D．該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動性3.(2022·青島聯(lián)考)利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速，然后讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中不正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)說明電子具有波動性B．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波長為λ＝eq\f(h,\r(2meU))C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯4.(2022·遼寧省凌源市高三3月尖子生抽測)如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單色光照射時不發(fā)生光電效應(yīng)，則下列說法中正確的是()A．A光的頻率小于B光的頻率B．A光的入射強(qiáng)度大于B光的入射強(qiáng)度C．A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向bD．A光照射光電管時流過電流表G的電流大小取決于光照時間的長短5.(多選)(2022·湖北孝感模擬)某種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖4中直線①所示，已知電子電荷量的絕對值為e，該圖線的斜率為k，縱軸截距為b，下列說法正確的是()A.普朗克常量可表示為ekB.金屬的逸出功可表示為－ebC.用不同金屬做實(shí)驗(yàn)，一定得到圖線②D.用不同金屬做實(shí)驗(yàn)，可能得到圖線③6.(多選)(2022·廣東省深圳市高三3月第一次調(diào)研)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)波動性的是()A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡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)7.(2022·云南省昆明市“三診一?！倍?盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在()A．電子B．中子C．質(zhì)子 D．原子核8.(2022·山東省濱州市高三下二模)1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生蓋革、馬斯頓一起進(jìn)行了著名的“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)中大量的粒子穿過金箔前后的運(yùn)動模型如圖所示。盧瑟福通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關(guān)于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進(jìn)C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子核半徑的數(shù)量級為10－15mD．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子半徑的數(shù)量級為10－15m9.(2022河北張家口模擬)利用如圖5甲所示的電路完成光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖乙所示，圖乙中U1、ν1、ν0均已知，電子電荷量用e表示。入射光頻率為ν1時，下列說法正確的是()A.光電子的最大初動能Ek＝eU1－h(huán)ν0B.由Uc－ν圖象可求得普朗克常量h＝eq\f(eU1,ν1－ν0)C.滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一直增大D.把電源正負(fù)極對調(diào)之后，滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一直增大10.(2022·安徽淮北月考)圖甲為研究光電效應(yīng)的電路圖，當(dāng)用頻率為ν的光照金屬陰極K時，通過調(diào)節(jié)光電管兩端的電壓U，測量對應(yīng)的光電流強(qiáng)度I，繪制了如圖乙所示的I-U圖像。已知電子所帶電荷量為e，圖像中遏止電壓Uc、飽和光電流Im及入射光的頻率ν、普朗克常量h均為已知量。下列說法正確的是()甲乙A．光電子的最大初動能為hν－eUcB．陰極金屬的逸出功為eUcC．若增大原入射光的強(qiáng)度，則Uc和Im均會變化D．陰極金屬的截止頻率為eq\f(hν－eUc,h)11.(多選)(2022四川雙流中學(xué)模擬)利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)，其中電極K由金屬鉀制成，已知鉀的逸出功為2.25eV.用某一頻率的光照射電極K時，逸出的光電子的最大初動能為1.50eV，電流表的示數(shù)為I.已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，下列說法正確的是()A．金屬鉀的截止頻率約為5.5×1014HzB．若入射光頻率加倍，光電子的最大初動能變?yōu)?.00eVC．若入射光的強(qiáng)度不變、頻率加倍，電流表的示數(shù)變?yōu)?ID．若入射光頻率加倍，遏止電壓的大小將變?yōu)?.25V12.(2022·北京市朝陽區(qū)校際聯(lián)考)如圖甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時，則逸出功及電子到達(dá)陽極時的最大動能為()A.1.5eV0.6eV B.1.7eV1.9eVC.1.9eV2.6eV D.3.1eV4.5eV13.(2022湖北七市聯(lián)考)在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，某小組的同學(xué)分別用頻率為ν、2ν的單色光照射同一種金屬，逸出的光電子最大速度之比為1∶2，普朗克常量用h表示，則()A．光電子的最大初動能之比為1∶2B．該金屬的逸出功為eq\f(2hν,3)C．該金屬的截止頻率為eq\f(ν,3)D．用頻率為eq\f(ν,2)的單色光照射該金屬時能發(fā)生光電效應(yīng)14.(多選)(2022·北京市西城區(qū)高三下統(tǒng)一測試)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率B．只增加a光的強(qiáng)度可使通過電流計(jì)G的電流增大C．增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．用a光照射光電管陰極K時通過電流計(jì)G的電流是由d到c15.(多選(2022·北京市朝陽區(qū)高三一模))在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是()A．若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB．若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb16．(多選)(2022·山東省泰安市高三下適應(yīng)性訓(xùn)練三)小宇同學(xué)參加學(xué)?？萍技文耆A，設(shè)計(jì)了一個光電煙霧探測器。如圖所示，S為光源，可以發(fā)出一束光束，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測器時，來自S的光會被煙霧散射進(jìn)入光電管C，當(dāng)光射到光電管中的鈉表面時(鈉的極限頻率為6.00×1014Hz)會產(chǎn)生光電子，當(dāng)光電流大于10－8A時，便會觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。下列說法正確的是()A．要使該探測器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長不能小于0.5μmB．金屬鈉的逸出功為4eVC．光源S發(fā)出的光波能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，那么光源越強(qiáng)，光電煙霧探測器靈敏度越高D．若射向光電管C的光子有5%會產(chǎn)生光電子，當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時，每秒射向C的鈉表面的光子最少數(shù)目N＝1.25×1012個17．(2022·廣東省深圳市高三3月第一次調(diào)研)圖甲為利用光電管研究光電效應(yīng)的電路圖，其中光電管陰極K的材料是鉀，鉀的逸出功為W0＝3.6×10－19J。圖乙為實(shí)驗(yàn)中用某一頻率的光照射光電管時，測量得到的光電管的伏安特性曲線，當(dāng)U＝－2.5V時，光電流剛好為0。已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C。求：(1)本次實(shí)驗(yàn)入射光的頻率是多少？(保留兩位有效數(shù)字)(2)當(dāng)U′＝2.5V時，光電子到達(dá)陽極A的最大動能是多少？1．（2021高考河北物理）普朗克常量，光速為c，電子質(zhì)量為，則在國際單位制下的單位是（）A．B．mC．D．2.（2021年海南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試3）某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能為，已知該金屬的逸出功為，普朗克常量為h．根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，該單色光的頻率v為（）A．B．C．D．3.（2021年遼寧省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試2.）赫茲在研究電磁波的實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極如果受到光照，就更容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學(xué)家相繼證實(shí)了這一現(xiàn)象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點(diǎn)對該現(xiàn)象給予合理解釋的科學(xué)家是A．波爾B．康普頓C．愛因斯坦D．德波羅意4.（2021年浙江省6月普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試8.）大功率微波對人和其他生物有一定的殺傷作用。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)人體單位面積接收的微波功率達(dá)到時會引起神經(jīng)混亂，達(dá)到時會引起心肺功能衰竭?，F(xiàn)有一微波武器，其發(fā)射功率。若發(fā)射的微波可視為球面波，則引起神經(jīng)混亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠(yuǎn)距離約為（）A. B. C. D.5.（2021年浙江省6月普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試13.）已知普朗克常量，電子的質(zhì)量為，一個電子和一滴直徑約為的油滴具有相同動能，則電子與油滴的德布羅意波長之比的數(shù)量級為（）A. B. C. D.6.（2019年江蘇省高考試題）14.在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長λ=6.4×10-7m，每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2J．求每個脈沖中的光子數(shù)目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34J·s，光速c=3×108m/s．計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）7.（2019年北京市高考試題）7.光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。組次入射光子的能量/eV相對光強(qiáng)光電流大小/mA逸出光電子的最大動能/eV第一組1234.04.04.0弱中強(qiáng)2943600.90.90.9第二組4566.06.06.0弱中強(qiáng)2740552.92.92.9由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是A.兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B.兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動能為1.9eVD.若入射光子的能量為5.0eV，相對光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大8、（2020年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理）13.大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線，其中最長和最短波長分別為和，則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為_____，波長為的光子的動量為_____。（已知普朗克常量為h，光速為c）9、（2019年天津高考試題）5.如圖為、、三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測的光電流和電壓的關(guān)系。由、、組成的復(fù)色光通過三棱鏡時，下述光路圖中正確的是（）A. B. C. D.10、（2022年全國高考乙卷物理試題）4.一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6×10-7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個。普朗克常量為h=6.63×10-34Js。R約為（）A.1×102m B.3×102m C.6×102m D.9×102m11、（2021年海南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）3．某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能為，已知該金屬的逸出功為，普朗克常量為h．根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，該單色光的頻率v為（）A．B．C．D．考點(diǎn)48光電效應(yīng)、波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)新課程標(biāo)準(zhǔn)1．通過實(shí)驗(yàn)，了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說明光的波粒二象性。2．知道實(shí)物粒子具有波動性，了解微觀世界的量子化特征。體會量子論的建立對人們認(rèn)識物質(zhì)世界的影響。3.了解人類探索原子及其結(jié)構(gòu)的歷史。知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型。通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結(jié)構(gòu)。命題趨勢考查內(nèi)容集中且固定，主要圍繞光電效應(yīng)等命題。波粒二象性近幾年沒有考查。題目綜合性不強(qiáng)，相對基礎(chǔ)簡單，主要考查學(xué)生對基本概念的掌握。試題情境生活實(shí)踐類光電管等學(xué)習(xí)探究類光電效應(yīng)現(xiàn)象、光的波粒二象性、原子的核式結(jié)構(gòu)模型等考向一對光電效應(yīng)的理解考向二光電效應(yīng)圖像考向三波粒二象性考向四原子的核式結(jié)構(gòu)模型考向一對光電效應(yīng)的理解一、光電效應(yīng)及其規(guī)律1．定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2．光電子光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)。不同金屬的截止頻率不同，即截止頻率與金屬自身的性質(zhì)有關(guān)。(2)存在飽和電流：在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，即在一定的光照條件下，單位時間陰極K發(fā)射的光電子的數(shù)目是一定的。實(shí)驗(yàn)表明，光的頻率一定時，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子的初動能有最大值，Ekm＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,c)＝eUc，稱為光電子的最大初動能。實(shí)驗(yàn)表明，遏止電壓(或光電子的最大初動能)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(4)光電效應(yīng)具有瞬時性：當(dāng)入射光的頻率超過截止頻率νc時，無論入射光怎樣微弱，光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的。二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1．光子說光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量為hν，其中h＝6.63×10－34J·s(稱為普朗克常量)。這些能量子后來稱為光子。2．逸出功W0要使電子脫離某種金屬，需要外界對它做功，做功的最小值叫作這種金屬的逸出功。3．光電子的最大初動能在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收光子后，除了要克服金屬的逸出功外，有時還要克服原子的其他束縛而做功，這時光電子的初動能就比較??；當(dāng)逸出過程只克服金屬的逸出功而逸出時，光電子的初動能稱為最大初動能。4．愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：Ek＝hν－W0。(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的最大初動能Ek＝eq\f(1,2)mev2。5．對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的解釋存在截止頻率νc電子從金屬表面逸出，必須克服金屬的逸出功W0，則入射光子的能量不能小于W0，對應(yīng)的頻率必須不小于νc＝eq\f(W0,h)，即截止頻率光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分用來克服金屬的逸出功，剩余部分表現(xiàn)為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能。對于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光頻率的增大而增大，和光強(qiáng)無關(guān)光電效應(yīng)具有瞬時性光照射金屬時，電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間光較強(qiáng)時飽和電流較大對于同種頻率的光，光較強(qiáng)時，單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大三．光電效應(yīng)的理解1.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運(yùn)動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出，只需克服原子核的引力做功的情況，光電子才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。(4)入射光的強(qiáng)度與光子的能量：入射光的強(qiáng)度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，即I＝nhν，n是單位時間照射到單位面積上的光子數(shù)。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流隨入射光的強(qiáng)度增大而增大的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光的強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。2．四點(diǎn)提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。(4)光電子不是光子，而是電子。3．三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hνc。4．兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光強(qiáng)大(頻率一定時)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→飽和光電流大。(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大?！镜淅?】(2022·莆田4月模擬)智能手機(jī)帶有光線傳感功能，可以自動調(diào)整亮度，光線傳感器的工作原理是光電效應(yīng)。下面關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B．在研究光電效應(yīng)飽和電流時，由I＝neSv可知，光電管所加電壓越大，電子獲得的速度v越大，飽和電流越大C．入射光頻率為ν時，剛好發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，將入射光頻率變?yōu)?ν時，此時光電流的遏止電壓為eq\f(2hν,e)D．用一束單色光分別照射A、B兩種金屬，若照射A得到光電子的最大初動能比照射B得到光電子的最大初動能大，則金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率高【答案】C【解析】發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系，A錯誤；在研究光電效應(yīng)飽和電流時，飽和電流與光電管所加電壓無關(guān)，飽和電流與光照強(qiáng)度有關(guān)，光照強(qiáng)度越大，飽和電流越大，B錯誤；入射光頻率為ν時，剛好發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，由光電效應(yīng)規(guī)律可知W0＝hν，將入射光頻率變?yōu)?ν時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ek＝3hν－W0，解得Ek＝2hν，由動能定理可得Ek＝eUc，解得此時光電流的遏止電壓為Uc＝eq\f(2hν,e)，C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，光子能量一定，光電子的最大初動能大，說明金屬的截止頻率低，D錯誤。【典例2】(2022·安徽蚌埠市第三次教學(xué)質(zhì)量檢測)圖為研究光電效應(yīng)的電路圖，測得遏止電壓為Uc，已知電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A．光電子的最大初動能為eUcB．測量遏止電壓時，開關(guān)S應(yīng)與b連接C．光電管兩端電壓為零時，光電流也為零D．開關(guān)S接b，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)增大時，電流表示數(shù)一定增大【答案】A【解析】當(dāng)光電管兩端電壓達(dá)到遏止電壓Uc時，從陰極K射出的具有最大初動能Ekm的光電子恰好不能到達(dá)陽極，根據(jù)動能定理有0－Ekm＝－eUc，解得Ekm＝eUc，故A正確；測量遏止電壓時，應(yīng)使光電管陰極與電源正極相連，陽極與電源負(fù)極相連，故開關(guān)S應(yīng)與a連接，故B錯誤；光電管兩端電壓為零時，若光電子能夠到達(dá)陽極，則光電流就不為零，故C錯誤；開關(guān)S接b，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)增大時，若此時光電流已經(jīng)達(dá)到飽和值，則電流表示數(shù)不再增大，故D錯誤。練習(xí)1、(2022福建南平一模)單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A照射某金屬表面時，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為E1.用單色光B照射該金屬表面時，逸出的光電子最大初動能為E2，則該金屬的逸出功為()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D.eq\f(E1＋E2,2)【答案】B【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程：用單色光A照射到某金屬表面時E1＝hν－W逸出功，用單色光B照射到某金屬表面時E2＝h·2ν－W逸出功．解得W逸出功＝E2－2E1.故選B.練習(xí)2.（2021年江蘇省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）14.我國中微子探測實(shí)驗(yàn)利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。如圖所示，A和K分別是光電管的陽極和陰極，加在A、K之間的電壓為U?，F(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為v的光全部照射在K上，回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0，普朗克常量為h，電子電荷量為e。(1)求光電子到達(dá)A時的最大動能Ekm；(2)若每入射N個光子會產(chǎn)生1個光電子，所有的光電子都能到達(dá)A，求回路的電流強(qiáng)度I。

【答案】(1)；(2)【解析】(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知逸出的電子在電場中加速向A運(yùn)動，根據(jù)動能定理聯(lián)立解得(2)每秒鐘到達(dá)K極的光子數(shù)量為n，則每秒鐘逸出電子個數(shù)為a個，則回路的電流強(qiáng)度聯(lián)立得【巧學(xué)妙記】對光電效應(yīng)的幾點(diǎn)提醒對光電效應(yīng)的幾點(diǎn)提醒(1)光的頻率決定光子的能量，ε＝hν。(2)光的強(qiáng)度是指單位時間光照射到單位面積上的能量，即I＝nhν，所以單位時間照射到單位面積上的光子數(shù)由光強(qiáng)和光的頻率共同決定。(3)光電子逸出后的最大初動能由光子的頻率和逸出功共同決定。(4)由Ek＝hν－W0求出的是光電子的最大初動能，金屬內(nèi)部逸出的光電子的動能小于這個值，而且光電子的射出方向是隨機(jī)的，不一定都能到達(dá)陽極。(5)每秒逸出的光電子數(shù)決定著飽和光電流的大小，而不是光電流的大小?？枷蚨怆娦?yīng)圖像光電效應(yīng)圖像圖像名稱圖線形狀獲取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率(極限頻率)νc：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②逸出功W0：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：圖線的斜率k＝h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)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：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時兩極之間接反向電壓)顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②飽和電流：電流的最大值；③最大初動能：Ek＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2【典例3】（2022年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試4.）如圖是密立根于1916年發(fā)表的納金屬光電效應(yīng)的遏止電壓與入射光頻率的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定了普朗克常量h。由圖像可知（）

A.鈉的逸出功為B.鈉的截止頻率為C.圖中直線的斜率為普朗克常量hD.遏止電壓與入射光頻率成正比【答案】A【解析】A．根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有根據(jù)電效應(yīng)方程有當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)為0時，解得A正確；B．鈉的截止頻率為，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于，B錯誤；C．結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得可知，圖中直線的斜率表示，C錯誤；D．根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓與入射光頻率成線性關(guān)系，不是成正比，D錯誤。故選A?！镜淅?】(2021·江蘇高考)如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是()【答案】C【解析】光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程及動能定理可知光電子到達(dá)A極時動能的最大值Ekm＝eU＋hν－h(huán)ν截止，可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤。練習(xí)3、(多選)(2022·江蘇泰州市5月第二次模擬)圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是通過改變電源極性得到的光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像，下列說法正確的有()A.由圖甲可知，閉合開關(guān)，電子飛到陽極A的動能比其逸出陰極K表面時的動能小B.由圖甲可知，閉合開關(guān)，向右移動滑動變阻器滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)增大到某一值后，電流表的讀數(shù)將不再增大C.由圖乙可知，③光子的頻率小于①光子的頻率D.由圖乙可知，①②是同種顏色的光，①的光強(qiáng)比②的大【答案】BD【解析】圖甲所示光電管中的電場方向水平向右，電子從金屬板逸出后，受到的電場力水平向左，電子做加速運(yùn)動，所以電子飛到陽極A的動能比其逸出陰極K表面時的動能大，A錯誤；向右移動滑動變阻器滑片，光電管中電壓增大，當(dāng)光電管中的電流達(dá)到飽和光電流時，電流表示數(shù)將不再增大，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ek，結(jié)合遏止電壓eUc＝Ek，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，③遏止電壓大于①的遏止電壓，所以③光子的頻率大于①光子的頻率，C錯誤；①②遏止電壓相同，①②光的頻率相同，所以①②是同種顏色的光，①的飽和光電流大于②的飽和光電流，①的光強(qiáng)比②的大，D正確。練習(xí)4、(多選)(2022山東省濟(jì)南市高三下模擬考試)如圖所示，甲、乙、丙、丁是關(guān)于光電效應(yīng)的四個圖像，以下說法正確的是()A．由圖甲可求得普朗克常量h＝eq\f(be,a)B．由圖乙可知虛線對應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線對應(yīng)金屬的逸出功小C．由圖丙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大D．由圖丁可知電壓越高，則光電流越大【答案】BC【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合動能定理可知eUc＝Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc，變式可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)νc，斜率k＝eq\f(b,2a)＝eq\f(h,e)，解得普朗克常量為h＝eq\f(be,2a)，故A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，縱軸截距的絕對值表示逸出功，則實(shí)線對應(yīng)金屬的逸出功比虛線對應(yīng)金屬的逸出功大，故B正確；入射光頻率一定，飽和電流由入射光的強(qiáng)度決定，即光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，光子數(shù)越多，飽和電流越大，故C正確；分析題圖丁可知，當(dāng)達(dá)到飽和電流以后，增加光電管兩端的電壓，光電流不變，故D錯誤．【巧學(xué)妙記】解決光電效應(yīng)圖像問題的幾個關(guān)系式解決光電效應(yīng)圖像問題的幾個關(guān)系式(1)光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)發(fā)生光電效應(yīng)的臨界條件：Ek＝0，νc＝eq\f(W0,h)。(3)反向遏止電壓與光電子的最大初動能和入射光頻率的關(guān)系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)?？枷蛉６笮砸?、光的波粒二象性與物質(zhì)波1.光的波粒二象性光既有波動性，又有粒子性，光子的能量ε＝hν，光子的動量p＝eq\f(h,λ)。兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(1)從頻率上看：頻率越低的光波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高的光粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，其穿透本領(lǐng)越強(qiáng)。(2)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)出粒子性。(3)波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量ε＝hν、光子的動量p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和動量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν或波長λ。(4)理解光的波粒二象性時不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子。（5）具體表現(xiàn)①光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。②光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。③光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。2．物質(zhì)波(1)1924年，法國物理學(xué)家德布羅意提出：實(shí)物粒子也具有波動性，即每一個運(yùn)動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，這種波叫作物質(zhì)波，也叫eq\x(\s\up1(06))德布羅意波。所以實(shí)物粒子也具有波粒二象性。(2)粒子的能量ε和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間，遵從的關(guān)系為：ν＝eq\f(ε,h)；λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，h是普朗克常量。【典例5】(2021·江蘇省鹽城市高三三模)2003年物理學(xué)家評選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn)。從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說明()A．光具有波動性B．光具有波粒二象性C．微觀粒子也具有波動性D．微觀粒子也是一種電磁波【答案】C【解析】干涉是波所特有的現(xiàn)象，電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)說明微觀粒子具有波動性，故C正確，A、B、D錯誤?！镜淅?】(2022·河北省張家口市高三下三模)關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是()A．任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與之對應(yīng)B．抖動細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波C．動能相等的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長長D．宏觀物體不會發(fā)生明顯的衍射或干涉現(xiàn)象，所以沒有物質(zhì)波【答案】A【解析】根據(jù)德布羅意假設(shè)，任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與之對應(yīng)，A正確；繩上的波是機(jī)械波，不是物質(zhì)波，B錯誤；動能相等時，由p＝eq\r(2mEk)得質(zhì)子的動量大些，由λ＝eq\f(h,p)知質(zhì)子的物質(zhì)波波長短，C錯誤；宏觀物體物質(zhì)波波長太短，難以觀測到衍射或干涉現(xiàn)象，但具有波動性，D錯誤。練習(xí)5、(多選)(2022·天津市南開區(qū)高三下一模)運(yùn)動的微觀粒子具有波粒二象性，有能量E、動量p，也對應(yīng)著一定的波長λ。m表示粒子的質(zhì)量，下列圖像正確的是()【答案】AC【解析】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，粒子的能量E＝mc2，則E-m圖像是一個正比例函數(shù)圖像，故A正確，B錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，粒子的動量p＝eq\f(h,λ)，則p-eq\f(1,λ)圖像是正比例函數(shù)圖像，故C正確，D錯誤。練習(xí)6、(2022·江蘇省南京市高三下第三次調(diào)研)下列有關(guān)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，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出粒子性【答案】C【解析】具有波粒二象性，故A錯誤；電子是組成原子的基本粒子，有確定的靜止質(zhì)量，是一種物質(zhì)實(shí)體，速度可以低于光速，光子代表著一份能量，沒有靜止質(zhì)量，速度永遠(yuǎn)是光速，故B錯誤；光的波長越長，波動性越明顯，波長越短，其粒子性越顯著，故C正確；大量光子運(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，故D錯誤?！厩蓪W(xué)妙記】波粒二象性的深入理解波粒二象性的深入理解(1)雖然平時看到的宏觀物體運(yùn)動時，看不出其波動性，但也有一個波長與之對應(yīng)。例如飛行中的子彈的波長約為10－34m。(2)波粒二象性是微觀粒子的特殊性質(zhì)，一切微觀粒子都存在波動性；宏觀物體也存在波動性，只是波長太小，難以觀測。考向四原子的核式結(jié)構(gòu)模型一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)裝置：1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示?，F(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(如圖所示)3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。4.分析原子的核式結(jié)構(gòu)模型所用的規(guī)律(1)庫侖定律：F＝keq\f(q1q2,r2)，可以用來確定電子和原子核、α粒子和原子核間的相互作用力。(2)牛頓運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動規(guī)律：可以用來分析電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動的問題。(3)功能關(guān)系及能量守恒定律：可以分析由于庫侖力做功引起的帶電粒子在原子核周圍運(yùn)動時動能、電勢能之間的轉(zhuǎn)化問題。【典例7】（湖南省2022年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試）1.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是（）A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性【答案】C【解析】A．波爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯誤；B．玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不成完全揭示微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律，B錯誤；C．光電效應(yīng)揭示了光粒子性，C正確；D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動性，D錯誤。故選C?！镜淅?】(2022·江蘇省揚(yáng)州市高三下第三次調(diào)研)如圖所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法不正確的是()A．相同時間內(nèi)放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時間內(nèi)放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時少得多C．放在C、D位置時屏上觀察不到閃光D．放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少【答案】C【解析】根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原方向前進(jìn)，因此在A位置觀察到的閃光次數(shù)最多，故A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，因此從A到D觀察到的閃光次數(shù)會逐漸減少，因此B、D正確，C錯誤。本題選說法不正確的，故選C。練習(xí)7、(2022·山東省濱州市高三下二模)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【答案】A【解析】盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福驚奇的就是α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，A正確，B錯誤。α粒子能接近原子核的機(jī)會很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過，而與電子碰撞時如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動方向不會發(fā)生改變。C、D兩項(xiàng)的說法沒錯，但與題意不符。練習(xí)8、(2022山東省濟(jì)南市高三下模擬考試)α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動軌跡如圖所示，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)【答案】C【解析】α粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有【巧學(xué)妙記】解答原子結(jié)構(gòu)問題的三大規(guī)律(1)庫侖定律：F＝keq\f(q1q2,r2)，可以用來確定電子和原子核、α粒子和原子核間的相互作用力。(2)牛頓運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動規(guī)律：可以用來分析電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動的問題。(3)功能關(guān)系及能量守恒定律：可以分析由于庫侖力做功引起的帶電粒子在原子核周圍運(yùn)動時動能、電勢能之間的轉(zhuǎn)化問題。1.(2022·新疆維吾爾自治區(qū)3月第一次檢測)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫作光子B．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光照時間越長光電流越大C．對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D．石基對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)【答案】D【解析】光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子是電子，不可以叫光子，A錯誤；在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電流的大小與光照時間無關(guān)，B錯誤；根據(jù)Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W逸出功，則對于同種金屬而言，遏止電壓隨入射光頻率的增加而增大，C錯誤；石基對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長，頻率變小，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，D正確。2.(多選)(2022·東北三省四市教研聯(lián)合體4月模擬二)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)波動性的是()A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉