2024版高考物理一轮总复习专题十四原子与原子核第1讲波粒二象性课件

第1讲波粒二象性核心素养重要考点物理观念(1)了解光子、光子说、光电效应规律、波粒二象性；(2)认识原子核的结构和特点；(3)理解原子核的衰变、裂变、聚变和放射现象1.光电效应和爱因斯坦光电效应方程2.氢原子光谱和氢原子的能级结构、能级公式3.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期4.放射性同位素5.核力、核反应方程6.结合能、质量亏损科学思维对微观世界的研究，提出了各种模型，有汤姆孙原子模型、原子的核式结构模型、玻耳的原子模型，使我们知道物理学的研究需要建构模型；能运用概率统计的方法理解半衰期，对天然放射性现象进行分析科学探究探究光电效应规律；探究α粒子散射实验科学态度与责任了解近代物理知识在生活、生产和科学技术中的应用核心知识·优化增分一、光电效应1.定义：在光的照射下从物体发射出________的现象(发射出的电子称为光电子).

【答案】电子2.产生条件：入射光的频率________极限频率.

【答案】大于3.光电效应规律(1)存在饱和电流.(2)存在遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关.当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应.(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9s.二、光电效应方程1.基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，h＝6.626×10－34J·s(称为普朗克常量).(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的________.

(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动能的________.

2.光电效应方程：Ek＝________.

最小值最大值

hν－W0三、光的波粒二象性1.光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________性.

【答案】波动2.光电效应说明光具有________性.

【答案】粒子3.光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的____________性.

【答案】波粒二象四、物质波1.概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现，亮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.

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λ＝________，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.

大小

(1)光电子的本质就是电子，而不是光子.(2)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率不低于这个极限频率才能使金属产生光电效应.(3)光照强度决定每秒钟光源发射的光子数，频率决定每个光子的能量.(4)金属越活跃，逸出功越小，越容易发生光电效应.1.[黑体辐射]关于黑体辐射的实验规律，叙述正确的是(

)A.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布，除了与温度有关外，与表面状况也有关B.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加C.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动D.黑体热辐射的强度与波长无关【答案】B

【解析】黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，A错误；黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以B正确，C、D错误.2.[光电效应](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】BC3.[光电效应方程]在光电效应实验中，用波长为λ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.仅增大入射光的强度，光电流大小不变B.仅减小入射光的强度，光电效应现象可能消失C.改用波长大于λ的光照射，光电子的最大初动能变大D.改用波长大于λ的光照射，可能不发生光电效应【答案】D

4.[波粒二象性]用很弱的光做单缝衍射实验，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【答案】C

【解析】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图样说明光具有波粒二象性，故A、B错误；该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C正确，D错误.高分能力·突破瓶颈考点1对光电效应的理解[基础考点]1.区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子.(2)光电子的动能与最大初动能：光电子往各个方向逸出，克服阻碍做功不同，所以逸出的初动能各不相同，其中直接飞出的光电子动能最大，为最大初动能.(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流.饱和光电流与所加电压大小无关，与光强和光的频率有关.2.光电效应的研究思路(1)两条线索.(2)两条对应关系.①光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大1.(2022年广州模拟)如图，电路中所有元件完好.当光照射光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其原因是(

)A.电源的电压太高B.光照的时间太短C.入射光的强度太强D.入射光的频率太低【答案】D

【解析】如图所示，电源正负极的连接使得光电子在电场中做加速运动，故无论电源电压多大都不会让灵敏电流计指针没有偏转，A错误；光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，B错误；灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率(入射光的波长大于金属的极限波长)，与光照强度无关，C错误，D正确.2.(2022年石家庄模拟)(多选)如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成.使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高.当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有电子射出，在加速电场作用下，电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，电子能从这个倍增电极上激发出更多电子，最后阴极A收集到的电子数比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍.下列说法正确的是(

)A.光电倍增管适用于各种频率的光B.保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多C.增大入射光的频率，阴极K发射出的所有光电子的初动能都会增大D.保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强不影响阳极收集到的电子数【答案】BC

【解析】只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应，从而逸出光电子，可知光电倍增管并不是适用于各种频率的光，A错误；保持入射光不变，增大各级间电压，则打到倍增极的光电子的动能变大，则可能有更多的光电子从倍增极逸出，则阳极收集到的电子数可能增多，B正确；增大入射光的频率，阴极K发射出的光电子的最大初动能变大，C正确；保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光的光强，则单位时间内逸出光电子的数目会增加，则阳极收集到的电子数会增加，D错误.3.(2022年华师附中检测)如图是工业生产中大部分光电控制设备(如夜亮昼熄的路灯)用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成.则对该装备，下列说法正确的是(

)A.a端为电源负极B.流过电磁铁的电流是交流电C.电磁铁的原理是利用电流的磁效应D.只要有光照射光电管，回路中就有电流【答案】C

【解析】电路中要产生明显的电流，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁被磁化，将衔铁吸住；A错误；流过电磁铁的电流方向不变，不是交流电，B错误；电磁铁的原理是利用电流的磁效应，C正确；根据光电效应的规律可知，只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，产生光电流，D错误.考点2爱因斯坦的光电效应方程及应用[基础考点]1.三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压.(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2.三类图像

图像名称图线形状图像信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线

①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h光的频率不同时，光电流与电压的关系

①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流Im：电流最大值③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2图像名称图线形状图像信息遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线

1.小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的__________(填“阴极”或“阳极”).

(2)实验中测得铷的截止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝__________Hz，逸出功W0＝______________J.

(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子最大初动能Ek＝______________J.

1.23×10－193.41×10－195.15×1014

阳极【解析】(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电子从K极发射出来，故K为光电管的阴极，A为光电管的阳极.(2)截止电压对光电子做负功，根据爱因斯坦光电效应方程有eUc＝Ek＝hν－W0.结合题图乙可知，当Uc＝0时，ν＝5.15×1014

Hz，故铷的截止频率νc＝5.15×1014

Hz，逸出功W0＝hνc＝3.41×10－19

J.(3)若入射光的频率ν＝7.00×1014

Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝1.23×10－19

J.2.如图为研究光电效应的装置和图像.下列关于甲、乙、丙各图的描述，正确的是(

)A.甲图中，弧光灯照射锌板，验电器的锡箔张开，说明锌板带负电B.乙图中，可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关C.丙图中，强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点，说明光电子最大初动能与光的强度无关D.丙图中，黄光和紫光曲线交于U轴不同点，说明不同金属发生光电效应的极限频率不同【答案】C考点3对波粒二象性的理解[基础考点]1.对波粒二象性的进一步理解比较实验基础表现光的波动性干涉和衍射①光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述②大量的光子在传播时，表现出波的性质光的粒子性光电效应、康普顿效应

①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质②少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性

1.(2022年湖南卷)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是(