2019高考物理一輪優(yōu)級(jí)（備講練）全國(guó)經(jīng)典版講義第12章波粒二象性

板塊一主干梳理·夯實(shí)基礎(chǔ)【知識(shí)點(diǎn)1】光電效應(yīng)Ⅰ1．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(lái)的電子。3．光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9s。(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比?！局R(shí)點(diǎn)2】愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ1．光子說(shuō)在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s(稱為普朗克常量)。2．逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值。3．最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服金屬的逸出功后所具有的動(dòng)能。4．愛(ài)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(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mev2。5．對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋【知識(shí)點(diǎn)3】光的波粒二象性物質(zhì)波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性。(2)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。(3)光既具有波動(dòng)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(guó)物理學(xué)家德布羅意提出：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的粒子都有一個(gè)波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波。(2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，其中h是普朗克常量。物質(zhì)波也是一種概率波。板塊二考點(diǎn)細(xì)研·悟法培優(yōu)考點(diǎn)1光電效應(yīng)規(guī)律的理解[深化理解]1．光子與光電子光子是指組成光本身的一個(gè)個(gè)不可分割的能量子，光子不帶電；光電子是指金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子。2．光電子的最大初動(dòng)能與光電子的動(dòng)能當(dāng)光照射金屬時(shí)，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收光子的能量后可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。有的向金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，有的向金屬表面運(yùn)動(dòng)，但因途徑不同，運(yùn)動(dòng)途中消耗的能量也不同。唯獨(dú)在金屬表面的電子，只要克服金屬原子核的引力做功，就能從金屬中逸出而具有最大初動(dòng)能。根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可以算出光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν－W0(W0為金屬的逸出功)。而其他經(jīng)過(guò)不同的路徑射出的光電子，其動(dòng)能一定小于最大初動(dòng)能。3．光電流與飽和光電流在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開(kāi)始時(shí)，光電流隨電壓U的增大而增大，當(dāng)U比較大時(shí)，光電流達(dá)到飽和值Im。這時(shí)即使再增大U，在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng)，光電流也就不會(huì)再增大，即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流。在一定光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。4．入射光強(qiáng)度和光子能量入射光強(qiáng)度是單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上總的能量，光子能量即每個(gè)光子的能量，光子總能量等于光子能量與入射光子數(shù)的乘積。5．光的強(qiáng)度與飽和光電流飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。例1[2017·黃岡中學(xué)模擬]如圖所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路，電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接。用一定頻率的單色光a照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率B．電源正極可能與c接線柱連接C．用b光照射光電管時(shí)，一定沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)D．若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→f若靈敏電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，一定沒(méi)發(fā)生光電效應(yīng)嗎？提示：不一定。若所加電壓為反向電壓，發(fā)生光電效應(yīng)也不一定有電流。嘗試解答選ABD。由于電源的接法不知道，所以有兩種情況：(1)c接負(fù)極，d接正極：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)，知a光頻率大于金屬的極限頻率。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光的頻率小于金屬的極限頻率，所以a光的頻率一定大于b光的頻率。(2)c接正極，d接負(fù)極：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)，知a光產(chǎn)生的光電子能到達(dá)負(fù)極d端。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光未產(chǎn)生光電子或產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)極d端，所以a光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大，a光的頻率一定大于b光的頻率，A、B正確；由以上的分析可知，不能判斷出用b光照射光電管時(shí)，一定沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→f，故D正確?？偨Y(jié)升華解決光電效應(yīng)規(guī)律問(wèn)題的技巧熟練掌握光電效應(yīng)規(guī)律是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律可理解記憶：“放不放(光電子)，看光限(入射光最低頻率)；放多少(光電子)，看光強(qiáng)；(光電子的)最大初動(dòng)能(大小)，看(入射光的)頻率；要放瞬時(shí)放”。解題中判斷是否發(fā)生光電效應(yīng)，不能只看指針是否偏轉(zhuǎn)，還要看光電管所加的電壓的方向。eq\a\vs4\al([跟蹤訓(xùn)練])[2017·邢臺(tái)模擬]用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。下列判斷正確的是()A．用紅光照射時(shí)，該金屬的逸出功小，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的逸出功大B．用紅光照射時(shí)，該金屬的截止頻率低，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的截止頻率高C．用紅光照射時(shí)，逸出光電子所需時(shí)間長(zhǎng)，用藍(lán)光照射時(shí)逸出光電子所需時(shí)間短D．用紅光照射時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能小，用藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大答案D解析同種金屬的逸出功是相同的，A錯(cuò)誤；同種金屬的截止頻率是相同的，B錯(cuò)誤；只要金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，逸出光電子的時(shí)間一樣，C錯(cuò)誤；藍(lán)光的頻率比紅光大，由Ek＝hν－W0知，用紅光照射時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能小，用藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大，D正確?？键c(diǎn)2光電效應(yīng)的圖象分析[對(duì)比分析]例2從1907年起，美國(guó)物理學(xué)家密立根開(kāi)始以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量。他通過(guò)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Uc-ν的圖象，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射測(cè)出的h相比較，以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦方程的正確性。圖中頻率ν1、ν2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，求：(1)普朗克常量h；(2)該金屬的截止頻率νc。(1)最大初動(dòng)能Ek與光的頻率ν的關(guān)系？提示：Ek＝hν－W0，Ek隨ν的增大而增大，成一次函數(shù)關(guān)系，并非成正比例關(guān)系。(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓Uc的關(guān)系？提示：Ek＝eUc。(3)Uc-ν圖線與橫軸交點(diǎn)的物理意義？提示：交點(diǎn)表示極限頻率。嘗試解答(1)eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)(2)eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)。根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及動(dòng)能定理eUc＝Ek得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0結(jié)合圖象知k＝eq\f(h,e)＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(Uc1,ν1－ν0)普朗克常量h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)，ν0＝eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)。總結(jié)升華解決光電效應(yīng)圖象問(wèn)題的幾個(gè)關(guān)系(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)反向遏止電壓與入射光極限頻率的關(guān)系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。eq\a\vs4\al([跟蹤訓(xùn)練])研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，用頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓U由電壓表V測(cè)出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uc，在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是()答案B解析由光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，光的頻率和反向電壓一定，光電流強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比，A圖正確；由光電效應(yīng)方程可知：hν＝hνc＋Ek，而eUc＝Ek，所以有hν＝hνc＋eUc，Uc與ν成一次函數(shù)關(guān)系，B圖錯(cuò)誤；從金屬中打出的光電子，在反向電壓作用下做減速運(yùn)動(dòng)，反向電壓增大，到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)減少，光電流減小，U＝Uc時(shí)，光電流為零，C圖正確；由光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知，在ν>νc時(shí)，光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射是瞬時(shí)的，D圖正確?？键c(diǎn)3光的波粒二象性[深化理解]對(duì)光的波粒二象性的理解光既有波動(dòng)性，又有粒子性，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)從數(shù)量上看：個(gè)別光子的作用效果往往容易表現(xiàn)出粒子性；大量光子的作用效果往往容易表現(xiàn)出波動(dòng)性。(2)從頻率上看：頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)。(3)從傳播與作用上看：光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性。(4)波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量E＝hν、光子的動(dòng)量表達(dá)式p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)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(zhǎng)λ。(5)理解光的波粒二象性時(shí)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。例3(多選)用極微弱的可見(jiàn)光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)、(b)、(c)所示的圖象，則下列說(shuō)法正確的是()A．圖象(a)表明光具有粒子性B．圖象(c)表明光具有波動(dòng)性C．用紫外光觀察不到類似的圖象D．實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波(1)什么情況下容易表現(xiàn)出波動(dòng)性？提示：波長(zhǎng)較長(zhǎng)，時(shí)間較長(zhǎng)，大量的光子容易表現(xiàn)出波動(dòng)性。(2)什么情況下容易表現(xiàn)出粒子性？提示：波長(zhǎng)短，時(shí)間短，少量的光子容易表現(xiàn)出粒子性。嘗試解答選ABD。圖象(a)曝光時(shí)間短，通過(guò)光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性，圖象(c)曝光時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)了大量光子，呈現(xiàn)波動(dòng)性，A、B正確；同時(shí)實(shí)驗(yàn)也表明光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)的規(guī)律確定，光波是一種概率波，D正確；紫外光本質(zhì)和可見(jiàn)光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，C錯(cuò)誤。總結(jié)升華波粒二象性的深入理解(1)雖然平時(shí)看到宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不出其波動(dòng)性，但也有一個(gè)波長(zhǎng)與之對(duì)應(yīng)。例如飛行子彈的波長(zhǎng)約為10－34m。(2)波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動(dòng)性；宏觀物體也存在波動(dòng)性，只是波長(zhǎng)太小，難以觀測(cè)。(3)德布羅意波也是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點(diǎn)概率大的地方，但概率的大小受波動(dòng)規(guī)律的支配。eq\a\vs4\al([跟蹤訓(xùn)練])(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中正確的是()A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C．波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性答案ABC解析不僅光具有波粒二象性，而且任何運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)也都具有波粒二象性，A正確，D錯(cuò)誤。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的微觀粒子通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道，只能知道出現(xiàn)在某個(gè)位置的概率，B正確。波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中卻是統(tǒng)一和諧的。C正確。板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共11小題，每小題6分，共66分。其中1～6為單選，7～11為多選)1．[2017·東城區(qū)模擬]下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()答案A解析隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度增加，輻射強(qiáng)度的極大值向著波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，A正確。2．下列說(shuō)法中正確的是()A．物質(zhì)波屬于機(jī)械波B．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性C．德布羅意認(rèn)為任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子、中子，大到行星、太陽(yáng)都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波D．宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射和干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性答案C解析物質(zhì)波是由實(shí)物粒子的運(yùn)動(dòng)形成，而機(jī)械波是由組成物體的質(zhì)點(diǎn)做周期性運(yùn)動(dòng)形成，故A錯(cuò)誤；不論是微觀粒子，還是宏觀物體，只要它們運(yùn)動(dòng)，就有與之對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波，故B、D均錯(cuò)誤，C正確。3．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的()A．頻率 B．強(qiáng)度C．照射時(shí)間 D．光子數(shù)目答案A解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知Ek只與頻率ν有關(guān)，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確。4．入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么()A．從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)答案C解析根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子的時(shí)間間隔極短，這與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)規(guī)律還指出，逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，飽和光電流與入射光的強(qiáng)度成正比，由此可知，B、D錯(cuò)誤，C正確。5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先后用兩束光照射同一個(gè)光電管，若實(shí)驗(yàn)所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A．a(chǎn)光頻率大于b光頻率B．a(chǎn)光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)C．a(chǎn)光強(qiáng)度高于b光強(qiáng)度D．a(chǎn)光照射光電管時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能較大答案C解析對(duì)同一光電管，不論對(duì)哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，由題圖可知，對(duì)a、b兩種光，反向截止電壓相同，說(shuō)明光的頻率、波長(zhǎng)相同，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；a光照射時(shí)的飽和電流比b光照射時(shí)的飽和電流大，說(shuō)明a光強(qiáng)度高于b光強(qiáng)度，C項(xiàng)正確；金屬的逸出功及照射光的頻率相同，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光照射光電管時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能相同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.[2017·河北衡水模擬]研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)，滑片P處于滑動(dòng)變阻器中央位置，當(dāng)一束單色光照到此裝置的堿金屬表面K時(shí)，電流表有示數(shù)。下列說(shuō)法正確的是()A．若僅增大該單色光入射的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能增大，電流表示數(shù)也增大B．無(wú)論增大入射光的頻率還是增加入射光的強(qiáng)度，堿金屬的逸出功都不變C．保持頻率不變，當(dāng)光強(qiáng)減弱時(shí)，發(fā)射光電子的時(shí)間將明顯增加D．若滑動(dòng)變阻器滑片左移，則電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)減小答案B解析若僅增大該單色光入射的強(qiáng)度，由于每個(gè)光子的能量不變，因此光電子的最大初動(dòng)能不變，但單位時(shí)間內(nèi)射出的光電子數(shù)增多，因此光電流增大，故A錯(cuò)誤；逸出功由金屬材料自身決定，與是否有光照無(wú)關(guān)，故B正確；發(fā)生光電效應(yīng)不需要時(shí)間積累，只要入射光的頻率大于極限頻率即可，故C錯(cuò)誤；若滑動(dòng)變阻器滑片左移，則電壓表的示數(shù)減小，因電壓是反向電壓，所以電壓減小時(shí)，光電子更容易到達(dá)A極形成電流，電流表示數(shù)增大，故D錯(cuò)誤。7．下列敘述中正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波答案ACD解析根據(jù)熱輻射的定義，A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確；由黑體的定義知D正確。8．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大B．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)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(yīng)，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大D．對(duì)于某金屬，入射光波長(zhǎng)必須小于某一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)答案ABD解析由愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，逸出功W0一定時(shí)，入射光頻率ν越大，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大，A正確；當(dāng)某種色光照射金屬表面能產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的強(qiáng)度越大，相同時(shí)間照射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，B正確；由光電效應(yīng)方程可知，入射光頻率ν一定時(shí)，逸出功W0越大，則光電子的最大初動(dòng)能Ek越小，C錯(cuò)誤；對(duì)于某金屬，入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率，即入射光的波長(zhǎng)必須小于某一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，D正確。9．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子()A．一定落在中央亮紋處B．一定落在亮紋處C．可能落在暗紋處D．落在中央亮紋處的可能性最大答案CD解析一個(gè)光子通過(guò)單縫落在何處，是不可確定的，但是落在中央亮紋處的概率最大，可達(dá)95%以上，當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只是落在暗紋處的概率很小，C、D正確。10.[2017·山東濰坊二模]如圖所示，真空中金屬板M上方存在一垂直紙面向里的矩形有界磁場(chǎng)，邊界ON到M板的距離為d。用頻率為ν的紫外線照射M板(接地)，只要磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于B0，就有電子越過(guò)邊界ON。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，普朗克常量為h。以下說(shuō)法正確的是()A．若增大紫外線的照射強(qiáng)度，單位時(shí)間從M板逸出的電子增多B．若減小紫外線的照射強(qiáng)度，電子從M板逸出的最大初動(dòng)能減小C．從M板逸出電子的最大初動(dòng)能為eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,2m)D．該金屬的逸出功為hν－eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,8m)答案AD解析增大照射光強(qiáng)度，即單位時(shí)間光子數(shù)增多，照射M板，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動(dòng)能與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；由題意可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時(shí)，沿水平方向射出的電子運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)與NO相切，即r＝eq\f(d,2)，結(jié)合qvB0＝meq\f(v2,r)和Ek＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立可得Ek＝eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,8m)，逸出功W0＝hν－eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,8m)，C錯(cuò)誤，D正確。11．[2017·汕頭模擬]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，由圖可知()A．該金屬的極限頻率為4.27×1014HzB．該金屬的極限頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eV答案AC解析由光電效應(yīng)方程可知：Ek＝hν－W0，斜率表示普朗克常量，C選項(xiàng)正確。當(dāng)Ek＝0時(shí)，入射光的頻率就是該金屬的極限頻率，νc＝4.27×1014Hz，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。該金屬的逸出功W0＝hνc≈1.77eV，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共3小題，共34分)12.(10分)在如圖所示的裝置中，K為一個(gè)金屬板，A為一個(gè)金屬電極，都密封在真空玻璃管中，單色光可通過(guò)玻璃殼照在K上，E為可調(diào)直流電源。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時(shí)，K會(huì)發(fā)出電子(光電效應(yīng))，這時(shí)，即使A、K間的電壓等于零，回路中也有電流，當(dāng)A的電勢(shì)低于K時(shí)，電流仍不為零。A的電勢(shì)比K低得越多，電流越小，當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值Uc(遏止電壓)時(shí)，電流消失。當(dāng)改變照射光的頻率ν時(shí)，遏止電壓Uc也將隨之改變。如果某次實(shí)驗(yàn)根據(jù)測(cè)出的一系列數(shù)據(jù)作出的Uc-ν圖象如圖所示，若知道電子的電荷量e，則根據(jù)圖象可求出該金屬的截止頻率為_(kāi)_______，該金屬的逸出功W0為_(kāi)_______，普朗克常量h為_(kāi)_______。答案νceU0eq\f(eU0,νc)解析由圖可知，數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)幾乎落在一條直線上，直線與ν軸的交點(diǎn)νc即為該金屬的截止頻率。因此當(dāng)照射光的頻率為νc時(shí)，遏止電壓Uc＝0，說(shuō)明在此頻率下，金屬板剛好發(fā)生光電效應(yīng)。設(shè)光電子的最大初動(dòng)能為Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程有hν＝W0＋Ek，當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值Uc時(shí)，電流消失，光電子的最大初動(dòng)能全部用來(lái)克服電場(chǎng)力做功，由動(dòng)能定理有eUc＝Ek，聯(lián)立以上兩式可得：Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)。由上式可知，Uc-ν圖象斜率k＝eq\f(h,e)，在Uc軸上的截距為－eq\f(W0,e)。而由圖可得，截距為－U0。故有eq\f(h,e)＝eq\f(U0,νc)，－U0＝－eq\f(W0,e)，解得h＝eq\f(eU0,νc)，W0＝eU0。13．[2016·江蘇高考](6分)幾種金屬的逸出功W0見(jiàn)下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0/(10－19J)7.265.123.663.603.41由一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的范圍為4.0×10－7～7.6×10－6m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。答案鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)解析光子的能量E＝eq\f(hc,λ)，當(dāng)λ＝4.0×10－7m時(shí)，E＝4.97×10－19J。根據(jù)E>W0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。14．(18分)電子和光一樣具有波動(dòng)性和粒子性，它表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)，就像X射線穿過(guò)晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動(dòng)叫德布羅意波。質(zhì)量為m的電子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種德布羅意波的波長(zhǎng)可表示為λ＝eq\f(h,p)。已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。(1)計(jì)算具有100eV動(dòng)能的電子的動(dòng)量p和波長(zhǎng)λ；(2)若一個(gè)靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速，求能量和這個(gè)電子動(dòng)能相同的光子的波長(zhǎng)，并求該光子的波長(zhǎng)和這個(gè)電子的波長(zhǎng)之比。答案(1)5.4×10－24kg·m/s1.2×10－10m(2)5.0×10－10m20∶1解析(1)電子的動(dòng)量：p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)＝eq\r(2×9.1×10－31×100×1.6×10－19)kg·m/s≈5.4×10－24kg·m/s德布羅意波波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,5.4×10－24)m≈1.2×10－10m。(2)電子的能量E＝eU′＝2500eV＝4.0×10－16J根據(jù)E＝eq\f(hc,λ)，得光子波長(zhǎng)λ′＝eq\f(hc,E)＝eq\f(6.63×10－34×3.0×108,4.0×10－16)m≈5.0×10－10m電子的動(dòng)量p′＝eq\r(2meU′)＝eq\r(2×9.1×10－31×2500×1.6×10－19)kg·m/s≈2.7×10－23kg·m/s電子波長(zhǎng)λ″＝eq\f(h,p′)＝eq\f(6.63×10－34,2.7×10－23)m≈2.5×10－11m則eq\f(λ′,λ″)＝eq\f(5.0×10－10m,2.5×10－11m)＝eq\f(20,1)，即λ′∶λ″＝20∶1。1．[2017·全國(guó)卷Ⅲ](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(shuō)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答案BC解析光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為eU＝Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0，若νa>νb，則Eka>Ekb，Ua>Ub，A錯(cuò)誤，B正確；若Ua<Ub，則Eka<Ekb，C正確；由光電效應(yīng)方程可得W0＝hν－Ek，則hνa－Eka＝hνb－Ekb，D錯(cuò)誤。2．[2017·北京高考]2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)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B解析一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.6×10－34×eq\f(3×108,10－7)J＝1.98×10－18J，所以能量的量級(jí)為10－18J，選項(xiàng)B正確。3．[2016·全國(guó)卷Ⅰ](多選)現(xiàn)用某一光電管進(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E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光