2019年高考物理一轮复习精品学案：专题13.2光电效应波粒二象性(原卷版)

1、专题13-2光电效应 波粒二象性(教学案) 1. 知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律 . 2会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量 3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念. 、光电效应 1.定义 照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 2 .光电子 光电效应中发射出来的电子。 3 .光电效应规律 (1) 每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，只随入射光频率的增大而增大。 -9 (3) 光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过 10

2、 s。 (4) 当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 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，每一份叫做一个光的能量子，简称光子, 光子的能量 s= h vo其中 h = 6.63 x 1034Js。(称为普朗克常量) 2 .逸出功 Wo 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 的重点知识梳最大值。 4 爱因斯坦光电效应方程 (1) 表达式：Ek = hv Wo。 (2) 物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是 1 2 服

3、金属的逸出功 Wo，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能 Ek =尹eV2。 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，所以光波又叫概率波。 (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, p 为运动物体的动量，h为普朗克常量。 咼频考点一光电效应的实验规律 例 1.

4、(多选)如图 1 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() e 小一 图 1 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 【变式探究】用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效 应的措施是() h v,这些能量的一部分用来克 其波长吧 高購测 A. 改用频率更小的紫外线照射图 6 B. 改用 X 射线照射 C. 改用强度更大的原紫外线照射 D. 延长原紫外线的照射时间 【举一反三】（多选）如图 2 所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流 计中没有电流通过，其原因可能是 （） 图

5、 2 A. 入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间短 D.电源正、负极接反 【变式探究】入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持 不变，则下列说法中准确的是 （） A .从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B. 逸出的光电子的最大初动能减小 C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D. 有可能不发生光电效应 高频考点二 光电效应方程和光电效应图象 例 2.以往我们理解的光电效应是单光子光电效应， 即一个电子在极短时间内只能吸收到 一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的理解，用强激光照射 金属，因为其光子

6、密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光 子光电效应，这已被实验证实. 光电效应实验装置示意图如图 6用频率为 v 的普通光源照射阴极 K,没有发生光电效应.换 用同样频率 v 的强激光照射阴极 K,则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U,即将阴极 K 接电源正极，阳极 A接电源负极，在 K A 之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大 U, 光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时， 所加反向电压 U 可能是下列的（其中 W 为逸出 功，h为普朗克常量，e 为电子电荷量）（） 图 10 A. U= B. U= - e e e e 5h v W c. U=2h W

7、D. U=2ee 【变式探究】（2019 新课标I 35（1）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v的关系如图 7 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 _ . 图 7 【举一反三】爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年 诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能 &与入射光频率 v 的关系如图 8 所示， 其中 v 为极限频率从图中能够确定的是 （） A. 逸出功与v相关 B. H 与入射光强度成正比 C. 当vv时，会逸出光电子 D.

8、图中直线的斜率与普朗克常量相关 【方法技巧】定量分析光电效应时应抓住的三个关系式 1 .爱因斯坦光电效应方程： Ek= h v W0. 2 .最大初动能与遏止电压的关系： H = eUc. c 3 .逸出功与极限频率、极限波长 &的关系：W= h比=h &. 高频考点三 光的波粒二象性、物质波 例 3.用很弱的光做双缝干涉实验， 把入射光减弱到能够认为光源和感光胶片之间不可能 同时有两个光子存有，如图 10 所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照 片说明（） 2h v W 了个电子 mow个电F 神uno牛电子 A. 光只有粒子性没有波动性 B. 光只有波动性没

9、有粒子性 C. 少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性 D. 少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性 【变式探究】(2019 江苏单科 12C(1)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法 准确的有 _ . A. 光电效应现象揭示了光的粒子性 B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 【举一反三】如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的 _ 也相 等. A. 速度 B.动能 C.动量 D.总能量 1.【2019 上海 10】1.用很弱的光做

10、单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像 如图所示，该实验表明 A. 光的本质是波 B.光的本质是粒子 C.光的能量在胶片上分布不均匀 D.光到达胶片上不同位置的概率相同 2. 【2019 江苏12C( 1 )】3.波粒二象性时微观世界的基本特征， 以下说法准确的有 _ A. 光电效应现象揭示了光的粒子性 B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等 3. 【2019 全国新课标I 35 (1) 7.在某次光电效应实验中，得到的遏制电压 U0与入射 光的频率的关系如图所示，若该直线的

11、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。 7;. 4. 【2019 上海U 13.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图 所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料 一一* - f , TL 41 * Zl tlHl 1 I #JFL I j II I - 2 LTP I I ! |r d r fTj |i -4 I f Z W f . Si 1 I L I I I J - A. 仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子 C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子 5. 【2019 全国

12、新课标H 35 （1 ）】16 .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 _ 。（填准确答案标号，选对 1 个给 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个 得 5 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分 0 分） A. 电子束通过双缝实验后能够形成干涉图样 B. B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C. 人们利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 E. 光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率相关，与入射光的强度无关 1.（多选）（2019 广东卷，18）在光电效应实验中，用频率为 v的光照射光电管阴极，发生了 光电效应，下列

13、说法准确的是 （） 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 v的光照射，一定不发生光电效应 D. 改用频率大于 v的光照射，光电子的最大初动能变大 14 14 2 . 2019 江苏卷，12C（1）已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 X 10Hz 和 5.44 X 10Hz,在 某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电 子，钙逸出的光电子具有较大的 （） A.波长 B.频率 C.能量 D.动量 3. （2019 上海卷，6）在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是 （） A. 光电效应是

14、瞬时发生的 B. 所有金属都存有极限频率 C. 光电流随着入射光增强而变大 D. 入射光频率越大，光电子最大初动能越大 4. 侈选）（2019 海南卷，17）在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表 面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定不同的是 （） A. 遏止电压 B. 饱和光电流 C. 光电子的最大初动能 D. 逸出功 1.根据爱因斯坦光子说，光子能量 E 等于（h为普朗克常量，c、入为真空中的光速和波长）（） c 入 h A. h B. hC C. h 入 D. 2 .在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初 动能取

15、决于入射光的（） A.频率 B.强度 C.照射时间 D.光子数目 3.频率为V的光照射某金属时， 产生光电子的最大初动能为 Ekm改为频率为 2 V的光照射 同一金属，所产生光电子的最大初动能为 （h为普朗克常量）（） A. Em h V B 2Ekm C. Ekm + h v D. Ekm + 2h V 4 .如图 1 所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与 锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验 （） 图 1 A.只能证明光具有波动性 B.只能证明光具有粒子性 C.只能证明光能够发生衍射 D.证明光具有波粒二象性 5. 研究光电效应的电路如图 2 所示.用频率相

16、同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠 极板（阴极 K）,钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流.下列光电流 I与 A、 6. 侈选）在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电 效应.对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是 （） A.遏止电压 B.饱和光电流 C.光电子的最大初动能 D.逸出功 7. 侈选）图 3 为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为 4.5 X 10Hz, 则以下判断中准确的是（） A. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率 B. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度 C.

17、 用X= 0.5 ym的光照射光电管时，电路中有光电流产生 D. 光照射时间越长，电路中的电流越大 8. 侈选） 如图 4 所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的 变化图线（直线与横轴的交点为 4.27,与纵轴交点为 0.5）.由图可知（） ifEJeV 0.2 丄 d i.II i.a. i. L () D 4.5 5X） 5.5 6.0 6.5 7.0 1（V1 Hi） 图 4 14 A. 该金属的截止频率为 4.27 X 10Hz B. 该金属的截止频率为 5.5 X 10HZ C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为 0.5 eV 9. 一个德布

18、罗意波长为 乃的中子和另一个德布罗意波长为 ?2 的氘核同向正碰后结合成一 个氚核，该氚核的德布罗意波长为 （） 入脸 刀h 入i+ 九一心 A. 乃+ Bfh C. 2 D. 2 10. 侈选）分别用波长为 入和 2 h的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之 比为 2 : 1，普朗克常量和真空中光速分别用 h和 c 表示，那么下列说法准确的是 （） C. 波长超过 2 h的光都不能使该金属发生光电效应 D. 波长超过 4 h的光都不能使该金属发生光电效应 10 11. （多选）利用金属晶格（大小约 10 m）作为障碍物观察电子的衍射图样， 方法是让电子 束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样已知电子质量为 m，电 荷量为 e,初速度为 0，加速电压为 U,普朗克常量为 h，则下列说法中准确的是（） A. 该实验说明了电子具有波动性 h B. 实验中电子束的德布罗意波的波长为 h= 2meU C. 加速电压 U 越大，电子的衍射现象越明显 D. 若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 12. 紫光在真空中的波长为 4.5 X 0 m,问： （h = 6.63 X 04 Js； c= 3X 10m/s） （1） 紫光光子