202X高考物理第1讲波粒二象性课件鲁科版选修3_5

1、高考导航高考导航考点内容考点内容要求要求高考高考(全国卷全国卷)三年命题情况对照分析三年命题情况对照分析201620172018命题分析命题分析光电效应光电效应卷卷T35(1)：光电效应光电效应卷卷T35(1)：核反应核反应卷卷T35(1)：核反应和质能核反应和质能关系关系卷卷T17：质量亏质量亏损与核能的计算损与核能的计算卷卷T15：动量守动量守恒、衰变、质量恒、衰变、质量亏损亏损卷卷T19：光电效光电效应方程的应用应方程的应用卷卷T17：光光电效应方程电效应方程的应用的应用卷卷T14：核核反应方程反应方程1.2017年高考将此部分年高考将此部分纳入必考内容，以选纳入必考内容，以选择题为主，

2、试题难度择题为主，试题难度不大。不大。2.考查频率较高的是光考查频率较高的是光电效应、原子能级、电效应、原子能级、放射性现象、半衰期、放射性现象、半衰期、核反应方程、核能、核反应方程、核能、裂变、聚变等知识。裂变、聚变等知识。爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程氢原子光谱氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期衰变、半衰期放射性同位素放射性同位素核力、核反应方程核力、核反应方程结合能、质量亏损结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 射线的危害和防护射线的危害和

3、防护第第1讲波粒二象性讲波粒二象性知识排查知识排查光电效应光电效应1.光电效应：光电效应：在光的照射下电子从物体表面逸出的现象，称为光电效应。在光的照射下电子从物体表面逸出的现象，称为光电效应。2.光电效应的规律光电效应的规律(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称每一种金属对应一种光的最小频率，又称_。(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的_有关；光的强有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多。度越大，单位时间内逸出的电子数越多。(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔从光照射到金属表面至产生光电效应的时

4、间间隔_。极限频率极限频率强度强度很短很短最小最小3.遏止电压与截止频率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截止频率：能使某种金属发生光电效应的_频率叫做该种金属的截止频率频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率又叫极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。不同的金属对应着不同的极限频率。爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程1.光量子光量子看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的，每一个光子看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的，每一个光子的能

5、量的能量_。其中。其中h6.631034Js。(称为普朗克常量称为普朗克常量)h2.逸出功逸出功W使电子脱离某种金属所做功的使电子脱离某种金属所做功的_。3.最大初动能最大初动能发生光电效应时，金属表面上的发生光电效应时，金属表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具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。有的动能的最大值。最小值最小值电子电子4.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是物理意义：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，这些能量的一部分用来克服金属的用来克服金属的_，剩下的表现为逸出后光

6、电子的最大初动能，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek_。W逸出功逸出功W光的波粒二象性与物质波光的波粒二象性与物质波1.光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_性。性。(2)光电效应说明光具有光电效应说明光具有_性。性。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_性。性。波动波动粒子粒子波粒二象波粒二象大大2.物质波物质波(1)概率波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_的地方，暗

7、条纹是光子到达概率的地方，暗条纹是光子到达概率_的地方，因此光波又叫概率波。的地方，因此光波又叫概率波。(2)物质波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，其波长长_，p为运动物体的动量，为运动物体的动量，h为普朗克常量。为普朗克常量。小小小题速练小题速练1.(多选多选)鲁科版选修鲁科版选修35P83实验与探究改编实验与探究改编如图如图1所示，用导所示，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，发生的现象是象是()A.有光子从锌板逸

8、出有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出有电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度验电器指针张开一个角度D.锌板带负电锌板带负电解析解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故选项量从锌板表面逸出，称之为光电子，故选项A错误，错误，B正确；锌板与验电器相连，正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故选项荷量越多，验电器指针张

9、角越大，故选项C正确，正确，D错误。错误。答案答案BC2.(多选多选)鲁科版选修鲁科版选修35P88T1改编改编在光电效应实验中，用频率为在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是极，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，光电效应现象消失减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大的光照射，光电子的最大初动能变大AD3.频率为频率为

10、的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为。改为频率为2的光照的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量为普朗克常量)()A.EkmhB.2EkmC.Ekmh D.Ekm2h解析解析根据爱因斯坦光电效应方程得根据爱因斯坦光电效应方程得EkmhW，若入射光频率变为，若入射光频率变为2，则，则Ekmh2W2h(hEkm)hEkm，故选项，故选项C正确。正确。答案答案C4.(多选多选)下列说法中正确的是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光的波粒二

11、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的概率小D.单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性答案答案CD光电效应现象和光电效应方程的应用光电效应现象和光电效应方程的应用1.对光电效应的四点提醒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。能否发生光电效应，不取决

12、于光的强度而取决于光的频率。(2)光电效应中的光电效应中的“光光”不是特指可见光，也包括不可见光。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。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。光电子不是光子，而是电子。2.定量分析时应抓住三个关系式定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：爱因斯坦光电效应方程：EkhW。(2)最大初动能与遏止电压的关系：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：逸出功与极限频率的关系：Wh0。3.两条对应关系两条对应关系(1)光的强度大光的强度大光子数目多光子数

13、目多发射光电子多发射光电子多光电流大。光电流大。(2)光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子的最大初动能大产生光电子的最大初动能大遏止电压大。遏止电压大。【例【例1】(2018全国卷全国卷，17)用波长为用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为最大初动能为1.281019 J。已知普朗克常量为。已知普朗克常量为6.631034 Js，真空中的光速为，真空中的光速为3.00108 ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.11014 Hz B.81014 HzC.21015

14、 Hz D.81015 Hz答案答案B1.(2019福建南平模拟福建南平模拟)如图如图2所示，当一束一定强度某一频率的所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片上时，此时滑片P处于处于A、B中点，电中点，电流表中有电流通过，则流表中有电流通过，则()A.若将滑动触头若将滑动触头P向向B端移动时，电流表读数有可能不变端移动时，电流表读数有可能不变B.若将滑动触头若将滑动触头P向向A端移动时，电流表读数一定增大端移动时，电流表读数一定增大C.若用红外线照射阴极若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过时，电流表中一定没有电流通过D.若用一束强度相同

15、的紫外线照射阴极若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变时，电流表读数不变解析解析所加的电压，使光电子到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处所加的电压，使光电子到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，正确，B错误；若用红外线错误；若用红外线照射阴极照射阴极K时，因红外线频率小于可见光，但是不一定不能发生光电效应，电流表时，因红外线频

16、率小于可见光，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故不一定没有电流，故C错误；若用一束强度相同的紫外线照射阴极错误；若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的时，紫外线的频率大于红外线的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故频率大于红外线的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D错误。错误。答案答案A2.(多选多选)(2017全国卷全国卷，19)在光电效应实验中，分别用频率为在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光的单色光a、b照照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和和Ub，光电子的最大初动能分别为，光电子的最大初动能

17、分别为Eka和和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是为普朗克常量。下列说法正确的是()A.若若ab，则一定有，则一定有UaUbB.若若ab，则一定有，则一定有EkaEkbC.若若UaUb，则一定有，则一定有EkaEkbD.若若ab，则一定有，则一定有haEkahbEkb解析解析由爱因斯坦光电效应方程得，由爱因斯坦光电效应方程得，EkmhW，由动能定理得，由动能定理得，EkmeU，若，若用用a、b单色光照射同种金属时，逸出功单色光照射同种金属时，逸出功W相同。当相同。当ab时，一定有时，一定有EkaEkb，UaUb，故选项，故选项A错误，错误，B正确；若正确；若UaUb，则一定有，则一定有E

18、kaEkb，故选项，故选项C正确；因逸正确；因逸出功相同，有出功相同，有W hha a E Ek ka a hhb b E Ek kb b，故选项，故选项D错误。错误。答案答案BC3.(多选多选)利用如图利用如图3所示的电路研究光电效应现象，其中电极所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由由金属钾制成，金属钾制成，其逸出功为其逸出功为2.25 eV。用某一频率的光照射时，逸。用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为出光电子的最大初动能为1.50 eV，电流表的示数为，电流表的示数为I。已知普。已知普朗克常量约为朗克常量约为6.61034 Js。下列说法中正确的是。下列说法中正确的是()A

19、.金属钾发生光电效应的极限频率约为金属钾发生光电效应的极限频率约为5.51014 HzB.若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eVC.若入射光频率加倍，电流表的示数变为若入射光频率加倍，电流表的示数变为2ID.若入射光频率加倍，遏制电压的大小将变为若入射光频率加倍，遏制电压的大小将变为5.25 V解析解析由由Wh0可知可知05.51014 Hz，故，故A正确；由爱因斯坦光电效应方程正确；由爱因斯坦光电效应方程EkhW，可知入射光频率加倍，光电子的最大初动能不是，可知入射光频率加倍，光电子的最大初动能不是3.00 eV，故，故B错误；若入错误

20、；若入射光强度加倍，电流表的示数变为射光强度加倍，电流表的示数变为2I，故，故C错误；由爱因斯坦光电效应方程错误；由爱因斯坦光电效应方程EkhW，可知入射光频率加倍，可知入射光频率加倍Ek12hW，又最大初动能与遏止电压的关系，又最大初动能与遏止电压的关系Ek1eUc，解得，解得Uc5.25 V，故，故D正确。正确。答案答案AD光电效应的图象分析光电效应的图象分析光电效应中常见的四类图象光电效应中常见的四类图象图象名称图象名称 图线形状图线形状 读取信息读取信息最大初动能最大初动能Ek与入射与入射光频率光频率的关系图线的关系图线截止频率截止频率(极限频率极限频率)：横轴截距：横轴截距逸出功：纵

21、轴截距的绝对值逸出功：纵轴截距的绝对值W|E|E普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图线的斜率kh遏止电压遏止电压Uc与入射光与入射光频率频率的关系图线的关系图线截止频率截止频率c：横轴截距：横轴截距遏止电压遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增：随入射光频率的增大而增大大普朗克常量普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即荷量的乘积，即hke颜色相同、强度不颜色相同、强度不同的光，光电流与同的光，光电流与电压的关系电压的关系遏止电压遏止电压Uc：横轴截距：横轴截距饱和光电流饱和光电流Im：电流的最大值：电流的最大值最大初动能：最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光

22、电颜色不同时，光电流与电压的关系流与电压的关系遏止电压遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流饱和光电流最大初动能最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2A.甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析解析由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eUcEk和和hWEk得甲、得甲、乙光频率相等，乙光频率相等，A错误；丙光的频

23、率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，长，B正确，甲、乙、丙光对应的截止频率相同，正确，甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误；由光电效应方程知，甲错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误。错误。答案答案B【例【例2】在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙甲光、乙光、丙光光、丙光

24、)，如图，如图4所示。则下列说法中正确的是所示。则下列说法中正确的是()光电效应中几个物理量的对应关系光电效应中几个物理量的对应关系 1.用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图入射光频率的关系图线如图5所示。下列说法中错误的是所示。下列说法中错误的是()图图5A.钛的逸出功为钛的逸出功为6.671019 JB.钛的极限频率为钛的极限频率为1.01015 HzC.光电子的最大初动能为光电子的最大初动能为1.01018 JD.由图线可求得普朗克常量为由图线可求得普朗克常

25、量为6.671034 Js答案答案CA.该金属的逸出功等于该金属的逸出功等于h0B.遏止电压是确定的，与入射光的频率无关遏止电压是确定的，与入射光的频率无关C.入射光的频率为入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为时，产生的光电子的最大初动能为h0D.入射光的频率为入射光的频率为30时，产生的光电子的最大初动能为时，产生的光电子的最大初动能为h02.(多选多选)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入与入射光频率射光频率的关系图象如图的关系图象如图6所示。则由图象可知所示。则由图象可知()答案答案AC光的波粒二象性、物质波光的波粒二象

26、性、物质波光的波粒二象性的规律光的波粒二象性的规律1.从数量上看：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。表现为波动性。2.从频率上看从频率上看：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：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。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：光在传播过程中往往

27、表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。往表现为粒子性。A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C.波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的是统一的D.实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波