高考物理总复习第十二章波粒二象性原子结构和原子核基础课1波粒二象性

1/38[高考导航]考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析光电效应ⅠⅠ卷·T35(1)：光电效应Ⅱ卷·T35(1)：光电效应和波粒二象性Ⅰ卷·T35(1)：光电效应Ⅱ卷·T35(1)：核反应Ⅲ卷·T35(1)：核反应和质能关系Ⅰ卷·T17：质量亏损与核能计算Ⅱ卷·T15：动量守恒、衰变、质量亏损Ⅲ卷·T19：光电效应方程爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子能级结构、能级公式Ⅰ原子核组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆

Ⅰ射线危害和防护Ⅰ2/38基础课1波粒二象性3/38光电效应1.光电效应现象：在光照射下金属中电子从金属表面逸出现象，称为光电效应，发射出来电子称为

。2.光电效应四个规律 (1)每种金属都有一个

。 (2)光子最大初动能与入射光强度无关，只随入射光

增大而增大。 (3)光照射到金属表面时，光电子发射几乎是

。 (4)光电流强度与入射光

成正比。知识排查4/383.遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零反向电压Uc。(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应

频率叫做该种金属截止频率(又叫极限频率)。不一样金属对应着不一样极限频率。最小5/38爱因斯坦光电效应方程1.光子说

在空间传输光是不连续，而是一份一份，每一份叫做一个光能量子，简称光子，光子能量ε＝

。其中h＝6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量)2.逸出功W0

使电子脱离某种金属所做功

。3.最大初动能

发生光电效应时，金属表面上

吸收光子后克服原子核引力逸出时所含有动能最大值。6/384.爱因斯坦光电效应方程(1)表示式：Ek＝hν－

。(2)物理意义：金属表面电子吸收一个光子取得能量是hν，这些能量一部分用来克服金属

，剩下表现为逸出后光电子最大初动能Ek＝

。7/38光波粒二象性与物质波1.光波粒二象性(1)光干涉、衍射、偏振现象证实光含有

性。(2)光电效应说明光含有

性。(3)光既含有波动性，又含有粒子性，称为光

性。8/382.物质波 (1)概率波

光干涉现象是大量光子运动恪守波动规律表现，亮条纹是光子抵达概率

地方，暗条纹是光子抵达概率

地方，所以光波又叫概率波。 (2)物质波

任何一个运动着物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一个波与它对应，其波

长λ＝

，p为运动物体动量，h为普朗克常量。9/38A.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.锌板带负电小题速练1.[人教版选修3－5·P30·演示试验改编](多项选择)如图1所表示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生现象是(

)图110/38解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应，锌板上电子吸收紫外线能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故选项A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电电荷量越多，验电器指针张角越大，故选项C正确，D错误。答案BC11/382.[人教版选修3－5·P36·T2改编](多项选择)在光电效应试验中，用频率为ν光照射光电管阴极，发生了光电效应，以下说法正确是(

)A.增大入射光强度，光电流增大B.减小入射光强度，光电效应现象消失C.改用频率小于ν光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν光照射，光电子最大初动能变大12/38答案AD13/383.以下说法正确是(

) A.实物运动有特定轨道，所以实物不含有波粒二象性 B.康普顿效应说明光子现有能量又有动量 C.光是高速运动微观粒子，单个光子不含有波粒二象性 D.宏观物体物质波波长非常小，极易观察到它波动

解析由德布罗意理论知，宏观物体德布罗意波波长太小，实际极难观察到波动性，但仍含有波粒二象性，选项A、D错误；康普顿效应说明光子除了含有能量之外还有动量，选项B正确；波粒二象性是光子特征，单个光子也含有波粒二象性，选项C错误。

答案

B14/38光电效应现象和光电效应方程应用1.对光电效应四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光强度而取决于光频率。 (2)光电效应中“光”不是特指可见光，也包含不可见光。 (3)逸出功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。2.定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 (2)最大初动能与遏止电压关系：Ek＝eUc。 (3)逸出功与极限频率关系：W0＝hν0。15/383.区分光电效应中四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传输时每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来电子，其本质是电子。(2)光电子动能与光电子最大初动能。(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出光电子抵达阳极，回路中便产生光电流，伴随所加正向电压增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上总能量。16/381.(·江西省五校模拟)以下相关光电效应说法正确是(

)A.光电效应现象证实了光是电磁波B.普朗克为了解释光电效应现象，提出了光子说C.只要增大入射光强度，就能够产生光电效应D.入射光频率低于金属截止频率时不发生光电效应解析光电效应显示了光粒子性，但不能证实光是电磁波，选项A错误；爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了光子说，选项B错误；依据光电效应产生条件可知，只有当入射光频率大于金属极限频率(或截止频率)时，才能发生光电效应，选项C错误，D正确。答案

D17/382.(·北京理综，18)年年初，我国研制“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm(1nm＝10－9m)附近连续可调世界上最强极紫外激光脉冲。“大连光源”因其光子能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域研究中发挥主要作用。一个处于极紫外波段光子所含有能量能够电离一个分子，但又不会把分子打坏。据此判断，能够电离一个分子能量约为(取普朗克常量

h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)(

) A.10－21J B.10－18J C.10－15J D.10－12J答案B18/383.(·全国卷Ⅲ，19)(多项选择)在光电效应试验中，分别用频率为νa、νb单色光a、b照射到同种金属上，测得对应遏止电压分别为Ua和Ub，光电子最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。以下说法正确是(

) A.若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb C.若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb19/38解析由爱因斯坦光电效应方程得，Ekm＝hν－W0，由动能定理得，Ekm＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝

hνa－

Eka＝

hνb－

Ekb，故选项D错误。答案BC20/384.如图2甲所表示，合上开关，用光子能量为2.5eV一束光照射阴极K，发觉电流表读数不为零。调整滑动变阻器，发觉当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子抵达阳极时最大动能为(

)A.1.5eV

0.6eV B.1.7eV

1.9eVC.1.9eV

2.6eV D.3.1eV

4.5eV图221/38答案C22/38光电效应图象分析(1)极限频率：图线与ν轴交点横坐标νc。(2)逸出功：图线与Ek轴交点纵坐标绝对值E＝W0。(3)普朗克常量：图线斜率k＝h。1.由Ek－ν图象能够得到信息23/382.由I－U图象能够得到信息(1)遏止电压Uc：图线与横轴交点绝对值。(2)饱和光电流Im：电流最大值。(3)最大初动能：Ekm＝eUc。24/383.由Uc－ν图象能够得到信息(1)截止频率νc：图线与横轴交点。(2)遏止电压Uc：随入射光频率增大而增大。(3)普朗克常量h：等于图线斜率与电子电荷量乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压)25/381.(多项选择)某种金属逸出光电子最大初动能Ek与入射光频率ν关系如图3所表示。已知该金属逸出功为W0，普朗克常量为h。以下说法正确是(

)图326/38答案CD27/382.研究光电效应电路如图4所表示。用频率相同、强度不一样光分别照射密封真空管钠极板(阴极K)，钠极板发射出光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。以下光电流I与A、K之间电压UAK关系图象中正确是(

)图428/38解析即使入射光强度不一样，但光频率相同，所以遏止电压相同；又因当入射光强度大时，单位时间逸出光电子多，饱和光电流大，所以选项C正确。答案C29/383.(·重庆万州月考)(多项选择)某金属在光照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν关系图象如图5所表示。则由图象可知(

)A.该金属逸出功等于hν0B.遏止电压是确定，与入射光频率无关C.入射光频率为2ν0时，产生光电子最大初动能为hν0D.入射光频率为3ν0时，产生光电子最大初动能为hν0图530/38答案AC31/38光波粒二象性规律1.从数量上看：个别光子作用效果往往表现为粒子性；大量光子作用效果往往表现为波动性。2.从频率上看：频率越低波动性越显著，越轻易看到光干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯通本事越强，越不轻易看到光干涉和衍射现象。3.从传输与作用上看：光在传输过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。光波粒二象性、物质波32/3833/381.(多项选择)用极微弱可见光做双缝干涉试验，伴随时间增加，在屏上先后出现如图6(a)(b)(c)所表示图象，则(

)A.图象(a)表明光含有粒子性B.图象(c)表明光含有波动性C.用紫外光观察不到类似图象D.试验表明光是一个概率波图634/38解析图象(a)只有分散亮点，表明光含有粒子性；图象(c)展现干涉条纹，表明光含有波动性；用紫外光也能够观察到类似图象，试验表明光是一个概率波，选项A、B、D正确。答案ABD35/382.(多项选择)实物粒子和光都含有波粒二象性。以下事实中突出表达波动性是(

) A.电子束经过双缝试验装置后能够形成干涉图样 B.β射线在云室中穿过会留下清楚径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体结构 D.人们利用电子显微镜观察物质微观结构

解析电子束经过双缝试验装置后能够形成干涉图样，能够说明电子是一个波，故选项A正确；β射线在云室中穿过会留下清楚径迹，能够说明β射线是一个粒子，故选项B错