2022届高考物理一轮复习 第12章 近代物理初步 第1节 光电效应 波粒二象性教案 新人教版

1、2022届高考物理一轮复习 第12章 近代物理初步 第1节 光电效应 波粒二象性教案 新人教版2022届高考物理一轮复习 第12章 近代物理初步 第1节 光电效应 波粒二象性教案 新人教版年级：姓名：- 12 -第1节 光电效应 波粒二象性高考导航考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析202020192018命题分析光电效应卷t19：核反应方程卷t18：氘核的聚变反应卷t19：核反应方程卷t14：原子结构与玻尔理论卷t15：爱因斯坦质能方程、核能的计算卷t17：光电效应及其规律卷t14：爱因斯坦质能方程、核能的计算1.高考对本章内容的考查一般为单一的某个知识点，且题型为选择题、填空题，

2、难度中等或中等偏下。2命题热点为光电效应规律、原子跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程及核能的计算等。3今后命题将向着多个考点融合的方向发展，且以选择题的形式考查。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、裂变反应堆核心素养物理观念：光电效应、氢原子光谱、原子的核式结构、氢原子的能级结构、半衰期、原子核的衰变、核能(如2020年全国卷t19)。科学思维：能用氢原子能级结构和能级公式解释氢原子跃迁现象。理解爱因斯坦质能方程，能够利用爱因斯坦质能方程求解核能问题。科学探究：探究光电效

3、应的规律、粒子散射实验。科学态度与责任：光谱分析、射线的应用、核电站。第1节光电效应波粒二象性一、光电效应1光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。2光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个极限频率。(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。3遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压uc。(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)。不同的金属对应着不

4、同的极限频率。二、爱因斯坦光电效应方程1光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量h。其中h6.631034 js(称为普朗克常量)。2逸出功w0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的动能的最大值。4爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：ekhw0。(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功w0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能ekmev2。三、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

5、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。一、思考辨析(正确的画“”，错误的画“”)1光子说中的光子，指的是光电子。()2只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应。()3极限频率越大的金属材料逸出功越大。()4波动性和粒子性是完全对立的，这两种属性

6、不可能兼有。()5逸出功的大小与入射光无关。()6光电子的最大初动能与入射光的频率一定成正比。()二、走进教材1(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bc2(粤教版选修35p40t2改编)(多选)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

7、波动性答案cd3(人教版选修35p36t2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ad 光电效应规律和光电效应方程的应用1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。2两条分析线索(1)(2)3定量分析时应抓住三个关

8、系式(1)爱因斯坦光电效应方程：ekhw0。(2)最大初动能与遏止电压的关系：ekeuc。(3)逸出功与极限频率的关系：w0h0。(2020西南名校联盟开学考试)如图所示是研究光电效应的电路图，对于某金属，用绿光照射时，电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是()a将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表的示数一定增大b如果改用紫光照射该金属，电流表无示数c将k极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大d将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器的滑片向右移动一些，电流表的示数可能不为零d将滑动变阻器的滑片向右移动，则a、k间的电压增大，若在滑动变阻器的滑片向右移动

9、之前，a、k间的光电流已达到饱和光电流，则滑片移动后电流表的示数不变，故a项错误；紫光的频率比绿光的频率大，则改用紫光照射该金属时一定能发生光电效应，电流表一定有示数，故b项错误；将k极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，则光电子的最大初动能增加，但单位时间内照射到金属表面的光子数没有变化，因而单位时间内从金属表面逸出的光电子数不变，饱和光电流不会变化，则电流表的示数不一定增大，故c项错误；将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，若此时的电压仍小于遏止电压，则电流表有示数，故d项正确。(1)能否发生光电效应取决于光的频率(如果光的频率小于金属的极限频率，

10、则不能发生光电效应)，不取决于光的强度。(2)光的强度决定饱和光电流的大小：光的强度越大，发射的光子数越多，打出的光电子数越多，饱和光电流越大。(3)光子的频率决定光电子的最大初动能，最大初动能又决定遏止电压。(4)逸出功由金属本身决定：与入射光的频率无关，但逸出功决定金属的极限频率。1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光的波长一定大于b光的波长b增加b光的强度可能使电流计g的指针发生偏转c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cd只增

11、加a光的强度可使通过电流计g的电流增大d用一定频率的a单色光照射光电管时，电流计指针会发生偏转，知a0，a光的波长小于b光的波长，故a项错误；发生光电效应的条件：0，增加b光的强度不能使电流计g的指针发生偏转，故b项错误；发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流计g的电流方向是c流向d，故c项错误；增加a光的强度可使通过电流计g的电流增大，故d项正确。2(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1.281019 j。已知普朗克常量为6.631034 js，真空中的光速为3.00108 ms1。能使锌产

12、生光电效应的单色光的最低频率约为()a11014 hzb81014 hzc21015 hzd81015 hzb根据爱因斯坦光电效应方程ekhw0hh0，代入数据解得081014 hz，b正确。3(多选)(2017全国卷)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haekahbekbbc光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为euek，根据光电效应方程

13、可知ekhw0，若ab，则ekaekb，uaub，选项a错误，选项b正确；若uaub，则ekaekb，选项c正确；由光电效应方程可得w0hek，则haekahbekb，选项d错误。 光电效应的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：

14、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(2020河南洛阳一模)用某金属研究光电效应规律时得到的光电流随电压变化的图象如图所示，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为ek1和ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是()aek1ek2b单色光1和单色光2的频率之差为c增大单色光1的强度，其遏止电压会增大d单色光1的频率比单色光2的频率高b根据图象知单色光1的遏止电压小于单色光2的遏止电压，根据最大初动能和遏止电压的关系euekm，可知ek1ek2，a项错误；根据爱因斯坦光电效应方程ekhw，

15、有ek1ek2h1h2，所以单色光1和单色光2的频率之差为12，b项正确；遏止电压与最大初动能成正比，与光的强度无关，c项错误；根据爱因斯坦光电效应方程ekhw，且ek1ek2，可知单色光1的频率比单色光2的频率低，d项错误。对同一金属，光子的频率决定光电子的最大初动能，最大初动能又决定遏止电压。光电效应的ek图象1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)。下列说法正确的是()甲乙a普朗克常量为hb断开开关s后，

16、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保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表g的示数保持不变b由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，仍有光电子产生，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；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表g的示数要减小，故d错误。光电效应的i u图象2.(多选)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常

17、量为h，被照射金属的逸出功为w0，遏止电压为uc，电子的电荷量为e。下列说法正确的是()a甲光的强度大于乙光的强度b甲光的频率大于乙光的频率c甲光照射时产生的光电子初动能均为eucd乙光的频率为ad根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项a正确；由光电效应方程mv2hw0，mv2uce，结合题图可知，甲、乙的遏止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项b错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能为euc, 选项c错误； 根据mv2hw0uce，可得，选项d正确。光电效应的uc图象3如图为密立根研究某金属的遏止电压uc和入射光频率的关系图象，则下列说法正确的是

18、()a图象的斜率为普朗克常量b该金属的截止频率约为5.51014 hzc由图象可得该金属的逸出功为0.5 evd由图象可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系d根据光电效应方程得，ekmhw0，又ekmeuc，解得uc，可知图线的斜率k，故a项错误；当遏止电压为零时，入射光的频率等于金属的截止频率，大约为4.21014 hz，故b项错误；图线的斜率k，则逸出功w0h0ke04.21014 ev1.6 ev，故c项错误；根据光电效应方程得，ekmhw0，即euchw0，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，故d项正确。 光的波粒二象性物质波1(2019朔州模拟)下列有关光的

19、波粒二象性的说法中，正确的是()a有的光是波，有的光是粒子b光子与电子是同样的一种粒子c光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著d大量光子的行为往往显示出粒子性c光既有波动性又有粒子性，故a项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故b项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故c项正确；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，故d项错误。2(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晶体的结构d人们利用电子显微镜观测物质的微观结构acd电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项a正确；射线在云室中