2019届高三物理二轮复习光的粒子性题型归纳

2019届高三物理二轮复习光的粒子性题型归纳类型一、光的本性的认识例1、关于光的本性，下列说法中正确的是（ ）A、关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性B、光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C、光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D、光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来【思路点拨】理解光的本性，波动性的特征及代表人物，粒子性的特征及代表人物。【答案】C【解析】光具有波粒二象性，这是现代物理学关于光的本性的认识， 光的波粒二象性不同于牛顿提出的微粒说和惠更斯的波动说， 是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说的统一。 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故ABD错误，C对。【总结升华】光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这就是光的本性。举一反三【变式1】根据爱因斯坦的光子说”可知（ ）A.光子说”本质就是牛顿的微粒说”B.光的波长越大，光子的能量越小C.一束单色光的能量可以连续变化D.只有光子数很多时，光才具有粒子性【答案】B c【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A错误。由E=h上可九知选项B正确。一束单色光的能量不能是连续变化， 只能是单个光子能量的整数倍， 选项C错误。光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项 D错误。【变式2】关于光的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，其波动性就越显著；波长越短，其粒子性就越显著D.光子的数量越少波动性就越显著；光子的数量越多粒子性就越显著【答案】C【解析】光具有波粒二象性，不能分割开来；光是一种电磁波，而电子是实物粒子，二者不能混淆；大量光子的行为往往体现为波动性， 少数光子的行为表现为粒子性；波长越长，波动性越显著，波长越短，粒子性越显著。选项C正确。类型二、光电效应例2、已知能使某金属产生光电效应的截止频率为 0则（）A.当用频率为2w的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为2w的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 hvoC.当照射光的频率大于M时，若Y增大，则逸出功增大D.当照射光的频率Y大于M时，若Y增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍【思路点拨】逸出功与极限频率的关系为W=hv0,每种金属都有自己固定的极限频率， 即每种金属的光电子的逸出功是固定的； 根据光电效应方程可以判断光电子最大初动能的变化情况。【答案】AB【解析】金属中电子的逸出功 W是一定的，等于恰好能产生光电效应的光的能量 hV）,刈称为金属的极限频率，C错；只要入射光的频率大于极限频率， 该金属即可发生光电效应，1 2A正确；根据光电效应万程-mv=hv-W,其中W=h0,可判断B正确，D错误，故选AB。【总结升华】对于光电效应现象要正确理解极限频率、入射光频率、逸出功、最大初动能、光照强度、光电流大小等之间的关系。举一反三【变式1】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【答案】CD【解析】A、光电流的大小与光照时间无光，与光的强度有关， A错；B、发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光强，不一定能发生光电效应， B错；C、根据光电效应方程Ekm=eUc=hw-W),知遏止电压与入射光的频率有关，故C正确；D、发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率. D正确，故选CD。【变式2】用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是()A.改用频率更小的紫外线照射 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【答案】B【解析】用紫外线照射不能产生光电效应，说明频率还低了， 必须增大频率，根据电磁波谱图可知，X射线频率更大，B对；频率小于极限频率，改变光的强度、延长照射时间没用，故选B。【变式3】如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P,下列说法正确的是( )A.A光的频率大于B光的频率B.在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度C.两种单色光由玻璃射向空气时， A光的临界角较大D.若用B光照射某种金属时能发生光电效应现象，则用 A光照射该金属也一定能发生光电效应现象【答案】C【解析】A光偏折小，相当于红光，B光偏折大，相当于紫光，根据“色光规律模型图” ，A光对玻璃的折射率小于B光，A光的频率小于B光的频率，在玻璃砖中A光的传播速度大于B光的传播速度，由玻璃射向空气时， A光的临界角较大，AB错C对；由于A光的频率小于B光的频率，用B光照射某种金属时能发生光电效应现象，用 A光照射该金属不一定能发生光电效应现象。色世虬由其邢司【变式4】光电效应的实验结论是：对于某种金属（）A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【答案】AD【变式5】半圆形玻璃砖横截面如图， AB为直径，。点为圆心。在该界面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则 a、b两束光（）A.在同种均匀介质中传播， a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中， b光的折射角较大C.若a光照射某金属表面能发生光电效应， b光也一定能D.分别通过同一双缝干涉装置， a光的相邻亮条纹间距大【答案】ACD【解析】由于两束光的入射点到 O点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射角相同，由于b光发生全反射，而a光能够折射，a光相当于红光，b光相当于紫光，说明b光的全1反射临界角小于a光的全反射临界角，由n= 可知，b光在介质中的折射率大于 a光sinCc的折射率，b光的频率比a光的频率图，由v=—可知，在同种介质中a光的传播速度大，A项正确；以相同的入射角从空气斜射入水中， b光的折射程度大，而折射角小，B项错误；由于b光的频率比a光的频率高，因此a光照射到某种金属表面能发生光电效应， b光照射也一定能发生光电效应， C项正确；通过同一双缝干涉装置，频率低的波长长，干涉条纹间距大，D项正确。例3、（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）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【答案】BC【解析】光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以 B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据的德布罗意波长公式h=~,p2=2mE…又质子的质量大于电子P的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以 D错误。【点评】本题考查波粒二象性举一反三【变式1】产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能 E%下列说法正确的是（ ）（填入正确选项前的字母）.A.对于同种金属，Ek与照射光的强度无关

B.对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C.对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D.对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E.对于不同种金属，若照射光频率不变， Ek与金属的逸出功成线性关系【答案】ADEC.【解析】Ek=hv-W=h—-W,同种金属最大初动能逸出功相同，最大初动能与照射光九强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系， 最大初动能与入射光的频率成成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能 Ek与逸出功成线性关系。【变式2】如图所示，用波长为入的光照射金属板N时，灵敏电流表指针发生偏转。现将M、N间加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与两板平行，调整M、N间的距离为d,电流表指针恰好不偏转，设光电子的质量为 m,电荷量为e,普朗克常量为h,真空中的光速为(1)在图中标出有光电流时电流的方向。(2)求该金属的逸出功。2 22【答案】(1)光电流方向见解析中图所示。( 2)h--edB8m【解析】(1)光电子从N板逸出打到M板上，N板带正电为正极，电子从N到M,电流从下向上经过电流表，光电流方向如图所示。(2)依题意，只要具有最大初动能的光电子沿平行于 N板方向射出时，不能到达M板,则沿其他方向射出的光电子均不能到达 Mo故电流表中恰无光电流时，一定是具有最大初动能的光电子沿平行于N板的方向进入磁场，恰好偏不到 M板，即有R=d/22士 v eBReBd据牛顿运动定律,有evB=m—,解得v= = 据牛顿运动定律,TOC\o"1-5"\h\zR m 2m, 2 2,22eBdEk=—mv= 8mc设金属逸出功为W,据光电效应万程Ek=h--W2,22解得W=h--Ek=h&- 8m【变式3】如图所示，N为鸨板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，电池的电动势和极性已在图中标出，鸨的逸出功为4.5eV,现分别用能量不同的光子照射鸨板（各光子的能量也已在图上标出），那么下列图中能有电子到达金属网的是（量也已在图上标出），那么下列图中能有电子到达金属网的是（【答案】AA中电源加正向电压，光电8eV—4.5eV=3.5eVvUe=【解析】BA中电源加正向电压，光电8eV—4.5eV=3.5eVvUe=子加速向M板运动。C中电源加反向电压，光电子最大初动能4.0eV,没有光电子到达M板。故选Ao类型三、光子的能量、物质波例4、（5分）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后可以形成干涉图样B.3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E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关【答案】ACD【解析】电子束通过双缝实验后可形成干涉图样， 可以说明电子是一种波，故A正确；3射线在云室中穿过会留下清晰的径迹， 可以说明3射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故 C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用电子的干涉现象，说明电子是一种波，故 D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关， 与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误。故选ACD。

【考点】波粒二象性举一反三【变式1】激光光波功率为P,激光在真空中的波长为入，光速为c,普朗克恒量为光光波每秒辐射光子数为。【答案】P-hcTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"c c【解析】激光的频率为V=—,一个激光光子的能量为E=hv=h—九 九一秒内激光辐射的能量为 P一秒内激光辐射的光子数为