高考物理一轮总复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性讲义含解析新人教版.docx

光电效应 波粒二象性全国卷3年考情分析考点内容考纲要求三年考题201620172018光电效应卷T35(1)，光电效应卷T35(1)，核反应卷T35(1)，核反应和质能关系卷T17，质量亏损与核能的计算卷T15，动量守恒、衰变、质量亏损卷T19，光电效应方程卷T17，考查了光电效应卷T14，考查了核反应方程爱因斯坦光电效应方程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、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆射线的危害和防护第1讲光电效应波粒二象性基础知识填一填知识点1光电效应1定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)2产生条件：入射光的频率大于极限频率3光电效应规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过109 s.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)光电效应中的“光”指的是可见光()(2)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应()(3)光子和光电子都是实物粒子()知识点2光电效应方程1基本物理量(1)光子的能量h，其中h6.6261034 Js(称为普朗克常量)(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值.(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值.2光电效应方程：EkhW0.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)入射光的强度相同，则入射光的频率一定相同()(2)极限频率越大的金属其逸出功越大()(3)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()(4)入射光的频率越大，则金属的逸出功越大()知识点3光的波粒二象性与物质波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2)光电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2物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长，p为运动物体的动量，h为普朗克常量判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性()(2)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()(3)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()(4)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性(),教材挖掘做一做1(人教版选修35 P30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：BC2(人教版选修35 P36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减少入射光的强度，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解析：AD增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hW逸mv2可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确3(人教版选修35 P38图17.31改编)(多选)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是 ()A亮条纹是电子到达概率大的地方B该实验说明物质波理论是正确的C该实验再次说明光子具有波动性D该实验说明实物粒子具有波动性解析：ABD电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确考点一对光电效应的理解考点解读1与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子光子是光电效应的因，光电子是果(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系2光电效应的研究思路(1)两条线索(2)两条对应关系(3)三点提醒能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关典例赏析典例1(2016全国卷改编)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是()A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析AC保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A对；据爱因斯坦光电效应方程mvhW0可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流不变，B错，C对；当hW0时没有光电流产生，D错题组巩固1(多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是( )A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析：AD根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误2(多选)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()Aa光的频率一定大于b光的频率B只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大C增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c解析：AB由于用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能发生光电效应，即a光的频率一定大于b光的频率，A正确；增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G的电流增大，因为b光不能发生光电效应，所以即使增加b光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转，B正确，C错误；用a光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电子的方向是由d到c，所以电流方向是由c到d，选项D错误，故选A、B.考点二光电效应方程及图象的理解考点解读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读取信息最大初动能Ek与入射光频率的关系图线截止频率(极限频率)：横轴截距逸出功：纵轴截距的绝对值W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率c：横轴截距遏止电压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荷量的乘积，即hke.颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压Uc：横轴截距饱和光电流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典例赏析典例2(2017全国卷)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量下列说法正确的是()A若ab，则一定有UaUbB若ab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有EkaEkbD若ab，则一定有haEkahbEkb解析BC光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同若ab，据hW0Ek，得EkaEkb，则B项正确由hW0EkeU，可知当ab时UaUb，则A项错误若UaUb，说明EkaEkb，则C项正确由hEkW0，而同一种金属W0相同，故D项错误应用光电效应方程时的注意事项1每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应2截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hchW0.3应用光电效应方程EkhW0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV1.61019 J)题组巩固1(2018全国卷)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019J.已知普朗克常量为6.631034Js，真空中的光速为3.0108 ms1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014 HzB81014 HzC21015 Hz D81015 Hz解析：B由光电效应方程式得：EkmhW0W0h0联立得：081014Hz.2(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是( )A图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C图3中，若电子电荷量用e表示，1、c、U1已知，由Uc图象可求得普朗克常量的表达式为hD图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图象可知该金属的逸出功为E或h0解析：CD用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由题图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程UcehW0，可知Uc，图象Uc的斜率表示，即，解得h，故选项C正确；根据光电效应方程EkhW0，Ek图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于h0，故选项D正确考点三光的波粒二象性物质波考点解读光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性(2)从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量Eh、光子的动量表达式p也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子典例赏析典例3(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性下列事实中突出体现波动性的是()A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究