新教材同步系列2024春高中物理第四章波粒二象性本章小結(jié)課件粵教版選擇性必修第三冊(cè)

第四章波粒二象性本章小結(jié)構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)歸納專題小結(jié)1．與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)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(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子．(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能．專題1光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用(3)光電流和飽和光電流：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(gè)飽和值，這個(gè)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)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量．(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，但不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系．2．光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：入射光強(qiáng)度大→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．3．三個(gè)關(guān)系(1)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0.(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓．(3)逸出功W0與截止頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc.例1

(多選)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(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)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－Ekb解析：設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨ν的增大而增大，B正確；又Ek＝eU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A錯(cuò)誤；又有W＝hν－Ek，W相同，則D錯(cuò)誤．答案：BC專題2光電效應(yīng)的四類圖像例2

(多選)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說．在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個(gè)圖像中，下列說法正確的是 (

)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知Ek－ν圖線的縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功，則逸出功為E，當(dāng)最大初動(dòng)能為零，入射光的頻率等于金屬的截止頻率，則金屬的逸出功等于hνc，故D正確．答案：CD1．對(duì)光的波動(dòng)性和粒子性的進(jìn)一步理解專題3對(duì)波粒二象性的理解項(xiàng)目光的波動(dòng)性光的粒子性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)干涉和衍射光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)表現(xiàn)①光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律來描述②大量的光子在傳播時(shí)，表現(xiàn)出光的波動(dòng)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)出粒子的性質(zhì)②少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性項(xiàng)目光的波動(dòng)性光的粒子性說明①光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的②光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波①粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的②光子不同于宏觀觀念的粒子例3

(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性．下列實(shí)例中突出體現(xiàn)波動(dòng)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(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(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)解析：電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故A正確；β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡，可以說明β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(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說明電子束是一種波，故D正確．答案：ACD典練素養(yǎng)提升1．[物理觀念]我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm(1nm＝10-9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用．一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10-34J·s，真空光速c＝3×108m/s) (

)A．10-21J B．10-18JC．10-15J D．10-12J【答案】B2．[物理觀念](多選)關(guān)于光的波粒二象性，下列說法正確的是

(

)A．光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體B．光是波，與橡皮繩上的波相似C．光的波動(dòng)性是大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，在干涉條紋中，那些光強(qiáng)度大的地方，光子到達(dá)的概率大D．在宏觀世界中波動(dòng)性和粒子性是對(duì)立的，在微觀世界是可以統(tǒng)一的【答案】CD【解析】由于波動(dòng)性和粒子性是光同時(shí)具有的兩種屬性，不同于宏觀觀念中的波和粒子，故A、B錯(cuò)誤．在干涉實(shí)驗(yàn)中，光強(qiáng)度大的地方即為光子到達(dá)概率大的地方，表現(xiàn)為亮紋；光強(qiáng)度小的地方即為光子到達(dá)概率小的地方，表現(xiàn)為暗紋，故C正確．在宏觀世界中，牛頓的“微粒說”與惠更斯的“波動(dòng)說”是相互對(duì)立的，只有在微觀世界中，波動(dòng)性與粒子性才能統(tǒng)一，故D正確．3．[科學(xué)探究](多選)如圖所示的電路可以用來研究光電效應(yīng)中電子發(fā)射的情況與照射光的強(qiáng)弱、光的顏色(頻率)等物理量間的關(guān)系．電源按圖示極性連接時(shí)，密封在真空玻璃管中的陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流，陰極K與陽極A之間電壓的大小可以通過移動(dòng)滑片P調(diào)整，電壓表為非理想電表，則以下說法正確的是

(

)A．在光照條件不變的情況下，當(dāng)P向右移時(shí)，光電流增大，最終會(huì)趨于一個(gè)飽和值B．在光照條件不變的情況下，當(dāng)P移至滑動(dòng)變阻器的最左端時(shí)，電流表的示數(shù)一定為零C．在連接電路后K受光照前，移動(dòng)P后發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)無法調(diào)至零，可能是導(dǎo)線ac斷路D．在連接電路后K受光照前，P從a移到b后發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)先變小后變大，可能是導(dǎo)線ac的c端誤連接在b端【答案】AC【解析】在光照條件不變的情況下，當(dāng)P向右移時(shí)，光電管的正向電壓增大，電子從陰極運(yùn)動(dòng)到陽極所用的時(shí)間減小，光電流增大，但由于光照不變，即單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)一定，所以當(dāng)正向電壓增大到某一值時(shí)，光電流不再增大即達(dá)到飽和光電流，故A正確；在光照條件不變的情況下，當(dāng)P移至滑動(dòng)變阻器的最左端時(shí)，即光電管的電壓為0，但光電子仍能從陰極運(yùn)動(dòng)到陽極，即電流表示數(shù)不為零，故B錯(cuò)誤；如果ac斷路即滑動(dòng)變阻器為限流式接法，所以電壓表的示數(shù)無法調(diào)零，故C正確；導(dǎo)線ac的c端誤連接在b端時(shí)，移動(dòng)滑片，電壓表示數(shù)不變，故D錯(cuò)誤．4．[物理觀念]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，若該直線的斜率為k、與橫軸交點(diǎn)為ν0，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則 (

)A．普朗克常量為ekB．所用材料的逸出功為kν0C．用頻率低于ν0的光照射該材料，只要光照足夠強(qiáng)，也能發(fā)生光電效應(yīng)D．用頻率為ν(ν>ν0)的光照射該材料，逸出光電子的最大初動(dòng)能為ekν【答案】A5．[物理觀念]康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量，也有動(dòng)量．圖中給出了光子與靜止電子碰撞后，電子的運(yùn)動(dòng)方向，則碰后光子可能沿哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，波長如何變化 (

)A．方向3，變長B．方向1，變短C．方向1，變長D．方向2，不變【答案】C【解析】光子與電子碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)動(dòng)量的矢量和不變，碰前動(dòng)量向右，故碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1運(yùn)動(dòng)；由于電子動(dòng)能增加，故光子的能量減小，根據(jù)ε＝hν，光子的頻率減小，根據(jù)c＝λν，波長變長，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．6．[科學(xué)探究](多選)如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m.電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是 (

)【答案】BCD7．[科學(xué)探究](多選)利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，其中電極K由金屬鉀制成，其逸出功為2.25eV.用某一頻率的光照射時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.50eV，電流表的示數(shù)為I.已知普朗克常量約為h＝6.6×10-34J·s，下列說法正確的是

(

)A．金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)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(dòng)能變?yōu)?.00eVC．若入射光頻率加倍，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)?.25V【答案】AD8．[物理觀念](2023年廣東模擬)分別使用光束a、b、c做研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，得到光電流隨光電管兩端電壓的變化關(guān)系如圖所示.正確的分析是 (

)A．b與c光的頻率相同B．a(chǎn)比b光的遏止電壓大C．b與c光的強(qiáng)度相同D．a(chǎn)與c光照射陰極產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相同【答案】A