2017年高考物理一轮复习第十四章碰撞与动量守恒定律近代物理初步(第2课时)光电效应波粒二象

1、(第 2 课时)光电效应 波粒二象性英实见基自主梳理、光电效应1.光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子.2.光电效应规律(1) 每种金属都有一个极限频率.(2) 光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.(3) 光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的.(4) 光电流的强度与入射光的 强度成正比.3爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是 不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子.光子的能量为=hv,其中h是普朗克常量，其值为 6.63x1034J S.(3)光既具有波动性，又具

2、有粒子性，称为光的波粒二象性(2)光电效应方程：E=hvW.其中hvW是金属的逸出功.4.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(2) 截止频率：能使某种金属发生光电效应的限频率).不同的金属对应着不同的极限频率.(3) 逸出功：电子从金属中逸出所需做功的三、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(2) 光电效应说明光具有 粒子性.为入射光的能量，E为光电子的最大初动能,UC.最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极最小值，叫做该金属的逸出功.波动性.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

3、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,其波长入=p,p为运动物体的动量，h为普朗克常量.P易误辨析1 只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应.（X）2.光电效应中的“光”指的是可见光.（X）3 .能否发生光电效应，取决于光的强度.（X）4 光电子不是光子.（V）5.逸出功的大小与入射光无关.（V）6.从金属表面出来的光 电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小.（X）7.光电子的最大初动能与入射光的频率有关.（V）&入射光的频率越大，逸出功越大.（X）臨达

4、标检测I14141. （2014 江苏卷）已知钙和钾的截止频率分别为7.73X10 Hz 和 5.44X10 Hz,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.动量解析：根据爱因斯坦光电效应方程Em=hVhV0,因为钙的V0大，所以能量Ekm小,4频率小，波长大，选项 B、C 错误，选项 A 正确；根据物质波波长 入=，所以钙逸出的光p电子动量小，选项 D 错误.答案：A2.（多选）（2016 威海模拟）光电效应实验中，下列表述正确的是（）A. 光照时间越长光电流越大B. 入射光足够强就可以有光电

5、流C. 遏止电压与入射光的频率有关D. 入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：光电流的大小与光照时间无关，选项 A 错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B 错误；遏止电压UC满足ell=hvhv,从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项 C 正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，选项D 正确.答案：CD3. （2016 长春模拟）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（甲光、乙光、丙光），如图所示.则可判断出（）A. 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C.

6、 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解析：由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为lb,由爱因斯坦光电效应方程Em=hv W 及一elC2= 0 Em可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项A、C均错；甲光频率小，则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，选项 D 错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B 正确.答案：B4. （2015 杭州质检）关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（）甲乙丙5A. 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

7、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长越长，波动性越明显，光的频率越 高，粒子性越明显.而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不 具有波粒二象性，选项 D 不正确.答案：D邊髙效提能、单项选择题i下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是6A.答案：A2. （2016 -蚌

8、阜模拟）关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（）A. 只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B. 光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C.发生光电效应的反应时间一般都大于107sD. 发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比解析：由=hv=hC知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故选 入项 A 错误；由 压=hv-W 知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故选项B 错误；发生光电效应的时间一般不超过10-9s,故选项 C 错误；发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光的强度是成正比的，选项D 正确.答案

9、：D3.（2016 太原模拟）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决于入射光的（）A.频率B.强度辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度T)解析：随着温度的升高黑体辐射的强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加,另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.由此规律可知应选7C.照射时间D光子数目解析：根据光电效应规律：光电子最大初动能取决于入射光的频率，选项A 正确；光电子的最大初动能与入射光的强度、照射时间、光子数目均无关，故选项 B、C、D 错误.答案：A4. 下列说法正确的是（）A. 有的光是波，有的光是粒子B. 光子与电子是

10、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. 丫射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解析：从光的波粒二象性可知： 光是具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著.光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征.光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的微观粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别，故上述选项中正确的是 C.答案：C5. （2016 邢台模拟）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Em与入射光频率V的关系如图所示，其中V0为极限频率.从图中可以确

11、定的是（）A. 逸出功与V有关B. Ekm与入射光强度成正比C. 当VV0时，会逸出光电子D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-W和W0=hvo（W为金属的逸出功）可得，Ev0时才会发生光电效应，选项 C 错误；金属的逸出功只和金属的 极限频率有关，与入射光的频率无关，选项A错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，选项B 错误.答案：D6.（2016 郑州模拟）如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为入o的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则（）- 1 直接削醸-A. 若换用波长为 入1（入i入o）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B

12、. 若换用波长为 入2（入2入0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C. 增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D. 若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生解析：由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长入极入0.换用的波长入1虽比入0大，但因为入极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效 应，故选项 A 错误；但若入2入0,则一定能发生光电效应，故选项 B 正确；光电管两端电压 在原来情况下，光电流 是否达到最大（饱和），题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流 是否增大也不能确定；将电源极性接反后，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eUEm,仍会有一定数量的

13、光电子可达阳极而形成光电流因此，选项C D 错误.答案：B二、多项选择题7.（2016 哈尔滨模拟）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如 图甲、乙、丙所示的图象，贝 U（）9图甲图乙图丙A. 图象甲表明光具有粒子性B. 图象乙表明光具有波动性C. 用紫外光观察不到类似的图象D. 实验表明光是一种概率波解析：图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故 A、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故D 也正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C 错误.答案：ABD& （2015 -承德模拟）

14、用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板,时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（）验腥器金属板A.增大 a 光的强度，验电器的指针偏角一定减小B.a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电C. a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长D.若a光是氢原子从n= 4 的能级向n= 1 的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子 从n= 5的能级向n= 2 的能级跃迁时产生的发现当a光照射10解析：增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，选项 A 错误；a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子,金属板带正电，因此，验电器的金

15、属小球带正电，选项B 错误；发生光电效应的条件 是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，选项 C 正确；氢原子从n= 4 的能级向n= 1 的能级跃迁时产生的光 子能量大于氢原子从n=5 的能级向n= 2 的能级跃迁时产生的光子能量，选项D 正确.答案：CD9. （2016 -运城模拟）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）.由图可知（）A. 该金属的截止频率为 4.27X1014HzB. 该金属的截止频率为 5.5X1014HzC. 该

16、图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为 0.5 eV解析：由光电效应方程 丘=hv- W 可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A 正确，B 错误；图线的斜率表示普朗克常量h, C 正确；该金属的逸出功W=hv0= 6.63X10X4.27X10 J = 1.77 eV 或W=hv-Ek= 6.63X10X5.5X10 J 0.5 eV= 1.78 eV, 选项 D 错误.答案：AC三、非选择题10. （2016 -苏北名校联考）用频率为v的光照射光电管阴极时， 产生的光电流随阳极与 阴极间所加电压的变化规律如图所示，U为遏止电压.已知电子电荷量为一e,普朗克常量为h,求：11光电子的最大初动能Em；(2)该光电管发生光电 效应的极限频率V0. 解析：Ekm=eUc.由光电效应方程有hVW其中W hv0,eUc解得V0=V-.heU答案：eU(2)Vh11.(2016 苏州质检)德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是入=-，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量已知某种紫光的波长是440 nmP若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的104倍.