2019年高考物理大一轮复习第12章原子结构原子核第1讲光电效应波粒二象性学案新人教版.doc

第一讲光电效应波粒二象性考试内容要求高考命题统计命题规律卷卷卷光电效应高考对本部分内容考查形式比较固定，一般比较单一的考查某个知识点，且知识点相对比较单一，题型为选择题和填空题由于本部分内容涉及点较多，且已经改为必考内容，今后的命题应该向着多个考点融合的方向发展.爱因斯坦光电效应方程T196分氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期T156分放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损T176分裂变反应和聚变反应、裂变反应堆放射性的危害和防护一光电效应及其规律1光电效应在光的照射下从金属中发射电子的现象叫做光电效应，发射出的电子叫光电子2光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应，低于这个频率的光不能产生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大(3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的大小与入射光的强度成正比3爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为的光的能量子为h.(2)光电效应方程表达式：hEkW0或EkhW0.物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.(3)光电效应方程的实质是什么？从金属的什么位置逸出的电子具有的动能最大？提示：光电效应方程实质是能量守恒方程从金属表面逸出的电子具有的动能最大(4)根据EkhW0画出Ek图线，如图所示，图线与横轴和纵轴的交点及斜率的意义是什么？提示：c是极限频率，E的大小是逸出功，斜率表示普朗克恒量(5)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_.提示：根据爱因斯坦光电效应方程有EkmhW0，又因为EkmeUc，得到Uc，所以k，hek；b，W0eb.二光的波粒二象性1波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性2粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性3光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性1判断正误(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应()(2)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比()(3)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性()(4)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律()(5)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(人教版选修35P30演示实验改编)(多选)如图所示用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板带负电答案：BC3(人教版选修35P36第2题改编)(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大答案：AD4(粤教版选修35P40第2题)下列说法中正确的是()A光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性E光的波动性是因为光子之间的相互作用的结果答案：C考点一光电效应的实验规律光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大光子数目多发射光电子多光电流大；光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大 关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多解析：选A逸出功W0h0，W00，A正确；只有照射光的频率大于金属极限频率0，才能产生光电效应现象，B错；由光电效应方程EkmhW0知，因不确定时，无法确定Ekm与W0的关系，C错；光强Enh，越大，E一定，则光子数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D错对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关(4)光电子不是光子，而是电子1(2018辽宁葫芦岛高中协作体联考)用频率相同但强度不同的两束光分别去照射同一金属，则()A是否发生光电效应和光的强度无关，但和光照射的时间长短有关B若发生光电效应，则在相同时间内，用强度较大的光照射金属时逸出的光电子数较多C若发生光电效应，则强度较大的光照射出的光电子的最大初动能大D若发生光电效应，则强度较大的光照射出的光电子的最大初动能小解析：选B能否发生光电效应，与入射光的频率有关，与入射光的强度和光照时间均无关，A错误；若发生光电效应，则在相同时间内，用强度较大的光照射金属时逸出的光电子数较多，B正确；光电子的最大初动能EkmhW0，若发生光电效应，则两束光照射出的光电子的最大初动能相同，C、D错误2如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采取的措施是()A改用红光照射B改用紫光照射C增大绿光的强度D增大加在光电管上的正向电压解析：选B发生光电效应时，光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大，与照射光强度、光电管的电压无关，红光的频率比绿光的频率小，不一定能发生光电效应，即使发生光电效应，光电子的最大初动能也较小，而紫光的频率大于绿光的频率，故选项B正确.考点二光电效应方程和光电效应图象1三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程EkhW0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即EkeUc，其中Uc是遏止电压(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率c的关系是W0hc.2四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标c逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压Uc：图线与横轴的交点饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能Ek1eUc1、Ek2eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率c：图线与横轴的交点遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即hke.(注：此时两极之间接反向电压) 小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示已知普朗克常量h6.631034Js.(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果实验中入射光的频率7001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.解析：(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电子从K极发射出来，故K为光电管的阴极，A为光电管的阳极(2)遏止电压对光电子做负功，根据爱因斯坦光电效应方程有eUcEkhW0.结合题图乙可知，当Uc0时，5.151014Hz，故铷的截止频率c5.151014Hz，逸出功W0hc3.411019 J.(3)若入射光的频率7001014Hz，则产生的光电子的最大初动能EkhW01.231019 J.答案：(1)阳极(2)5.1510143.411019(3)1.231019 (2018福建南平模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()A普朗克常量为hB断开开关S后，电流表G的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D仅增加照射光的强度，电流表G的示数保持不变解析：选B由hW0Ek，变形得EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h，故A错误；断开开关S后，光电子匀速运动到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；仅提高照射光强度，单位时间内发出的光电子增多，电流表G的示数增大，故D错误所以本题中B正确，A、C、D错误3(2018云南联考)(多选)用图甲所示实验装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束光照射光电管阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Uc2，则下列论述正确的是()Aa、c两束光的光强相同Ba、c两束光的频率相同Cb光的波长最短D用a光照射时光电管发出的光电子的最大初动能最大解析：选BC根据题图乙所示光电管两端的电压与相应的光电流的关系可知，a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，说明a、c两束光的频率相同，a、c两束光产生的饱和光电流不同，说明光强不同，选项A错误，B正确b光照射时对应的遏止电压最大，说明b光的频率最大，波长最短，照射光电管时发出的光电子的最大初动能最大，选项C正确，D错误4(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能Ek随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)由