202X高考物理第1講波粒二象性課件魯科版選修3_5

1、高考導航高考導航考點內容考點內容要求要求高考高考(全國卷全國卷)三年命題情況對照分析三年命題情況對照分析201620172018命題分析命題分析光電效應光電效應卷卷T35(1)：光電效應光電效應卷卷T35(1)：核反應核反應卷卷T35(1)：核反應和質能核反應和質能關系關系卷卷T17：質量虧質量虧損與核能的計算損與核能的計算卷卷T15：動量守動量守恒、衰變、質量恒、衰變、質量虧損虧損卷卷T19：光電效光電效應方程的應用應方程的應用卷卷T17：光光電效應方程電效應方程的應用的應用卷卷T14：核核反應方程反應方程1.2017年高考將此部分年高考將此部分納入必考內容，以選納入必考內容，以選擇題為主，

2、試題難度擇題為主，試題難度不大。不大。2.考查頻率較高的是光考查頻率較高的是光電效應、原子能級、電效應、原子能級、放射性現(xiàn)象、半衰期、放射性現(xiàn)象、半衰期、核反應方程、核能、核反應方程、核能、裂變、聚變等知識。裂變、聚變等知識。愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程氫原子光譜氫原子光譜氫原子的能級結構、能級公式氫原子的能級結構、能級公式原子核的組成、放射性、原子核的原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期衰變、半衰期放射性同位素放射性同位素核力、核反應方程核力、核反應方程結合能、質量虧損結合能、質量虧損裂變反應和聚變反應、裂變反應堆裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 射線的危害和防護射線的危害和

3、防護第第1講波粒二象性講波粒二象性知識排查知識排查光電效應光電效應1.光電效應：光電效應：在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應。在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應。2.光電效應的規(guī)律光電效應的規(guī)律(1)每一種金屬對應一種光的最小頻率，又稱每一種金屬對應一種光的最小頻率，又稱_。(2)產(chǎn)生光電效應時，單位時間內逸出金屬表面的電子數(shù)與光的產(chǎn)生光電效應時，單位時間內逸出金屬表面的電子數(shù)與光的_有關；光的強有關；光的強度越大，單位時間內逸出的電子數(shù)越多。度越大，單位時間內逸出的電子數(shù)越多。(3)從光照射到金屬表面至產(chǎn)生光電效應的時間間隔從光照射到金屬表面至產(chǎn)生光電效應的時

4、間間隔_。極限頻率極限頻率強度強度很短很短最小最小3.遏止電壓與截止頻率遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc。(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的_頻率叫做該種金屬的截止頻率頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率又叫極限頻率)。不同的金屬對應著不同的極限頻率。不同的金屬對應著不同的極限頻率。愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程1.光量子光量子看似連續(xù)的光實際上是由個數(shù)有限、分立于空間各點的光子組成的，每一個光子看似連續(xù)的光實際上是由個數(shù)有限、分立于空間各點的光子組成的，每一個光子的能

5、量的能量_。其中。其中h6.631034Js。(稱為普朗克常量稱為普朗克常量)h2.逸出功逸出功W使電子脫離某種金屬所做功的使電子脫離某種金屬所做功的_。3.最大初動能最大初動能發(fā)生光電效應時，金屬表面上的發(fā)生光電效應時，金屬表面上的_吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。有的動能的最大值。最小值最小值電子電子4.愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分，這些能量的一部分用來克服金屬的用來克服金屬的_，剩下的表現(xiàn)為逸出后光

6、電子的最大初動能，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能Ek_。W逸出功逸出功W光的波粒二象性與物質波光的波粒二象性與物質波1.光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有_性。性。(2)光電效應說明光具有光電效應說明光具有_性。性。(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的_性。性。波動波動粒子粒子波粒二象波粒二象大大2.物質波物質波(1)概率波概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率_的地方，暗

7、條紋是光子到達概率的地方，暗條紋是光子到達概率_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)物質波物質波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長長_，p為運動物體的動量，為運動物體的動量，h為普朗克常量。為普朗克常量。小小小題速練小題速練1.(多選多選)魯科版選修魯科版選修35P83實驗與探究改編實驗與探究改編如圖如圖1所示，用導所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是象是()A.有光子從鋅板逸

8、出有光子從鋅板逸出B.有電子從鋅板逸出有電子從鋅板逸出C.驗電器指針張開一個角度驗電器指針張開一個角度D.鋅板帶負電鋅板帶負電解析解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸收紫外線的能用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故選項量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故選項A錯誤，錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故選項荷量越多，驗電器指針張

9、角越大，故選項C正確，正確，D錯誤。錯誤。答案答案BC2.(多選多選)魯科版選修魯科版選修35P88T1改編改編在光電效應實驗中，用頻率為在光電效應實驗中，用頻率為的光照射光電管陰的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A.增大入射光的強度，光電流增大增大入射光的強度，光電流增大B.減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失C.改用頻率小于改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應的光照射，一定不發(fā)生光電效應D.改用頻率大于改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大的光照射，光電子的最大初動能變大AD3.頻率為頻率為

10、的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm。改為頻率為。改為頻率為2的光照的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量為普朗克常量)()A.EkmhB.2EkmC.Ekmh D.Ekm2h解析解析根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得EkmhW，若入射光頻率變?yōu)椋羧肷涔忸l率變?yōu)?，則，則Ekmh2W2h(hEkm)hEkm，故選項，故選項C正確。正確。答案答案C4.(多選多選)下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A.光的波粒二象性學說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說光的波粒二

11、象性學說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說B.在光的雙縫干涉實驗中，暗條紋的地方是光子永遠不能到達的地方在光的雙縫干涉實驗中，暗條紋的地方是光子永遠不能到達的地方C.光的雙縫干涉實驗中，大量光子打在光屏上的落點是有規(guī)律的，暗紋處落下光子光的雙縫干涉實驗中，大量光子打在光屏上的落點是有規(guī)律的，暗紋處落下光子的概率小的概率小D.單個光子具有粒子性，大量光子具有波動性單個光子具有粒子性，大量光子具有波動性答案答案CD光電效應現(xiàn)象和光電效應方程的應用光電效應現(xiàn)象和光電效應方程的應用1.對光電效應的四點提醒對光電效應的四點提醒(1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。能否發(fā)生光電效應，不取決

12、于光的強度而取決于光的頻率。(2)光電效應中的光電效應中的“光光”不是特指可見光，也包括不可見光。不是特指可見光，也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關。逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關。(4)光電子不是光子，而是電子。光電子不是光子，而是電子。2.定量分析時應抓住三個關系式定量分析時應抓住三個關系式(1)愛因斯坦光電效應方程：愛因斯坦光電效應方程：EkhW。(2)最大初動能與遏止電壓的關系：最大初動能與遏止電壓的關系：EkeUc。(3)逸出功與極限頻率的關系：逸出功與極限頻率的關系：Wh0。3.兩條對應關系兩條對應關系(1)光的強度大光的強度大光子數(shù)目多光子數(shù)

13、目多發(fā)射光電子多發(fā)射光電子多光電流大。光電流大。(2)光子頻率高光子頻率高光子能量大光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大產(chǎn)生光電子的最大初動能大遏止電壓大。遏止電壓大?！纠纠?】(2018全國卷全國卷，17)用波長為用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為最大初動能為1.281019 J。已知普朗克常量為。已知普朗克常量為6.631034 Js，真空中的光速為，真空中的光速為3.00108 ms1。能使鋅產(chǎn)生光電效應的單色光的最低頻率約為。能使鋅產(chǎn)生光電效應的單色光的最低頻率約為()A.11014 Hz B.81014 HzC.21015

14、 Hz D.81015 Hz答案答案B1.(2019福建南平模擬福建南平模擬)如圖如圖2所示，當一束一定強度某一頻率的所示，當一束一定強度某一頻率的黃光照射到光電管陰極黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片上時，此時滑片P處于處于A、B中點，電中點，電流表中有電流通過，則流表中有電流通過，則()A.若將滑動觸頭若將滑動觸頭P向向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變B.若將滑動觸頭若將滑動觸頭P向向A端移動時，電流表讀數(shù)一定增大端移動時，電流表讀數(shù)一定增大C.若用紅外線照射陰極若用紅外線照射陰極K時，電流表中一定沒有電流通過時，電流表中一定沒有電流通過D.若用一束強度相同

15、的紫外線照射陰極若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，電流表讀數(shù)不變時，電流表讀數(shù)不變解析解析所加的電壓，使光電子到達陽極，則靈敏電流表中有電流流過，且可能處所加的電壓，使光電子到達陽極，則靈敏電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，當滑片向于飽和電流，當滑片向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變；當滑片向端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變；當滑片向A端移動時，端移動時，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故A正確，正確，B錯誤；若用紅外線錯誤；若用紅外線照射陰極照射陰極K時，因紅外線頻率小于可見光，但是不一定不能發(fā)生光電效應，電流表時，因紅外線頻

16、率小于可見光，但是不一定不能發(fā)生光電效應，電流表不一定沒有電流，故不一定沒有電流，故C錯誤；若用一束強度相同的紫外線照射陰極錯誤；若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，紫外線的時，紫外線的頻率大于紅外線的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故頻率大于紅外線的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故D錯誤。錯誤。答案答案A2.(多選多選)(2017全國卷全國卷，19)在光電效應實驗中，分別用頻率為在光電效應實驗中，分別用頻率為a、b的單色光的單色光a、b照照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和和Ub，光電子的最大初動能分別為，光電子的最大初動能

17、分別為Eka和和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是為普朗克常量。下列說法正確的是()A.若若ab，則一定有，則一定有UaUbB.若若ab，則一定有，則一定有EkaEkbC.若若UaUb，則一定有，則一定有EkaEkbD.若若ab，則一定有，則一定有haEkahbEkb解析解析由愛因斯坦光電效應方程得，由愛因斯坦光電效應方程得，EkmhW，由動能定理得，由動能定理得，EkmeU，若，若用用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功單色光照射同種金屬時，逸出功W相同。當相同。當ab時，一定有時，一定有EkaEkb，UaUb，故選項，故選項A錯誤，錯誤，B正確；若正確；若UaUb，則一定有，則一定有E

18、kaEkb，故選項，故選項C正確；因逸正確；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，故選項，故選項D錯誤。錯誤。答案答案BC3.(多選多選)利用如圖利用如圖3所示的電路研究光電效應現(xiàn)象，其中電極所示的電路研究光電效應現(xiàn)象，其中電極K由由金屬鉀制成，金屬鉀制成，其逸出功為其逸出功為2.25 eV。用某一頻率的光照射時，逸。用某一頻率的光照射時，逸出光電子的最大初動能為出光電子的最大初動能為1.50 eV，電流表的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為I。已知普。已知普朗克常量約為朗克常量約為6.61034 Js。下列說法中正確的是。下列說法中正確的是()A

19、.金屬鉀發(fā)生光電效應的極限頻率約為金屬鉀發(fā)生光電效應的極限頻率約為5.51014 HzB.若入射光頻率加倍，光電子的最大初動能變?yōu)槿羧肷涔忸l率加倍，光電子的最大初動能變?yōu)?.00 eVC.若入射光頻率加倍，電流表的示數(shù)變?yōu)槿羧肷涔忸l率加倍，電流表的示數(shù)變?yōu)?ID.若入射光頻率加倍，遏制電壓的大小將變?yōu)槿羧肷涔忸l率加倍，遏制電壓的大小將變?yōu)?.25 V解析解析由由Wh0可知可知05.51014 Hz，故，故A正確；由愛因斯坦光電效應方程正確；由愛因斯坦光電效應方程EkhW，可知入射光頻率加倍，光電子的最大初動能不是，可知入射光頻率加倍，光電子的最大初動能不是3.00 eV，故，故B錯誤；若入錯誤

20、；若入射光強度加倍，電流表的示數(shù)變?yōu)樯涔鈴姸燃颖?，電流表的示?shù)變?yōu)?I，故，故C錯誤；由愛因斯坦光電效應方程錯誤；由愛因斯坦光電效應方程EkhW，可知入射光頻率加倍，可知入射光頻率加倍Ek12hW，又最大初動能與遏止電壓的關系，又最大初動能與遏止電壓的關系Ek1eUc，解得，解得Uc5.25 V，故，故D正確。正確。答案答案AD光電效應的圖象分析光電效應的圖象分析光電效應中常見的四類圖象光電效應中常見的四類圖象圖象名稱圖象名稱 圖線形狀圖線形狀 讀取信息讀取信息最大初動能最大初動能Ek與入射與入射光頻率光頻率的關系圖線的關系圖線截止頻率截止頻率(極限頻率極限頻率)：橫軸截距：橫軸截距逸出功：縱

21、軸截距的絕對值逸出功：縱軸截距的絕對值W|E|E普朗克常量：圖線的斜率普朗克常量：圖線的斜率kh遏止電壓遏止電壓Uc與入射光與入射光頻率頻率的關系圖線的關系圖線截止頻率截止頻率c：橫軸截距：橫軸截距遏止電壓遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增：隨入射光頻率的增大而增大大普朗克常量普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即荷量的乘積，即hke顏色相同、強度不顏色相同、強度不同的光，光電流與同的光，光電流與電壓的關系電壓的關系遏止電壓遏止電壓Uc：橫軸截距：橫軸截距飽和光電流飽和光電流Im：電流的最大值：電流的最大值最大初動能：最大初動能：EkmeUc顏色不同時，光

22、電顏色不同時，光電流與電壓的關系流與電壓的關系遏止電壓遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流飽和光電流最大初動能最大初動能Ek1eUc1，Ek2eUc2A.甲光的頻率大于乙光的頻率甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長大于丙光的波長乙光的波長大于丙光的波長C.乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能解析解析由圖象知，甲、乙光對應的遏止電壓相等，由由圖象知，甲、乙光對應的遏止電壓相等，由eUcEk和和hWEk得甲、得甲、乙光頻率相等，乙光頻率相等，A錯誤；丙光的頻

23、率大于乙光的頻率，則丙光的波長小于乙光的波錯誤；丙光的頻率大于乙光的頻率，則丙光的波長小于乙光的波長，長，B正確，甲、乙、丙光對應的截止頻率相同，正確，甲、乙、丙光對應的截止頻率相同，C錯誤；由光電效應方程知，甲錯誤；由光電效應方程知，甲光對應的光電子最大初動能小于丙光對應的光電子最大初動能，光對應的光電子最大初動能小于丙光對應的光電子最大初動能，D錯誤。錯誤。答案答案B【例【例2】在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙甲光、乙光、丙光光、丙光

24、)，如圖，如圖4所示。則下列說法中正確的是所示。則下列說法中正確的是()光電效應中幾個物理量的對應關系光電效應中幾個物理量的對應關系 1.用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應。從鈦表面放出光電子的最大初動能與用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應。從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關系圖線如圖入射光頻率的關系圖線如圖5所示。下列說法中錯誤的是所示。下列說法中錯誤的是()圖圖5A.鈦的逸出功為鈦的逸出功為6.671019 JB.鈦的極限頻率為鈦的極限頻率為1.01015 HzC.光電子的最大初動能為光電子的最大初動能為1.01018 JD.由圖線可求得普朗克常量為由圖線可求得普朗克常

25、量為6.671034 Js答案答案CA.該金屬的逸出功等于該金屬的逸出功等于h0B.遏止電壓是確定的，與入射光的頻率無關遏止電壓是確定的，與入射光的頻率無關C.入射光的頻率為入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0D.入射光的頻率為入射光的頻率為30時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h02.(多選多選)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應，其遏止電壓某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應，其遏止電壓Uc與入與入射光頻率射光頻率的關系圖象如圖的關系圖象如圖6所示。則由圖象可知所示。則由圖象可知()答案答案AC光的波粒二象性、物質波光的波粒二象

26、性、物質波光的波粒二象性的規(guī)律光的波粒二象性的規(guī)律1.從數(shù)量上看：從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。表現(xiàn)為波動性。2.從頻率上看從頻率上看：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領越強，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象。高粒子性越顯著，貫穿本領越強，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象。3.從傳播與作用上看從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質發(fā)生作用時往：光在傳播過程中往往

27、表現(xiàn)出波動性；在與物質發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性。往表現(xiàn)為粒子性。A.不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B.運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C.波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的是統(tǒng)一的D.實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性解析解析光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性。光的波