2020年新課標高考第一講 光電效應 波粒二象性考點考向

選修廳第十二章原子與原子核分析高考（全倒卷〕三年命題情況對照分析考査重點:高芳對本部分內(nèi)容豐釀有*光電效應、波粒二象性、梭反應方程-孩反應與年份題號命題點[卷藥題第門）問考査光電效應質(zhì)能關系、半衰期■■應用質(zhì)能方稈計算核能、磋雖虧損利動址守恒定律的應用.2016年11卷35題第口）問考查核反應方程川卷35題第門）問考査反應與質(zhì)能關系考查形式；形式比技測癥-題I卷H題應用虜能方程計算檢能型為選捋題和填空題*-般比較單一的芳查臬個知說點.且知識點相對比較單一*2017年[[卷埔題以核反宜為背罪?考査半衰期'質(zhì)雖虧擁酣動苗守恒爼津的應用皿卷站題若査光電效應方程的理輔由丁-本部分內(nèi)容涉及點校筍、且已經(jīng)改為必考內(nèi)客?將來的命題應謹向著參亍耆點融合的方向境展一呂年【1卷卯題考査光電效應方程的理解01卷14題考查核反應方程及其遡昭的規(guī)律基礎復習課第一講光電效應波粒二象性抓基礎?雙基夯實[3潁載柑主干杏谿科根基一、光電效應光電效應現(xiàn)象：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象.光電子：光電效應中發(fā)射出來的電子.研究光電效應的電路圖其中A其中A是陽極，K是陰極.光電效應的四個規(guī)律（1）每種金屬都有一個截止頻率（或極限頻率），入射光的頻率必須大于截止頻率才能產(chǎn)生光電效應．低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應．光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大.光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的，一般不超過IO-9s.當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強度與入射光的強度成正比.二、愛因斯坦光電效應方程1．光子說：在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量￡=如.其中h=6.63X10-34j.s.(稱為普朗克常量)逸出功W。：使電子脫離某種金屬所做功的最小值.最大初動能：發(fā)生光電效應時，金屬表面上的蟲子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.遏止電壓與截止頻率遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率).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⑴表達式：Ek=加一％.(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是加，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能Ek=2mev2.三、光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性.光電效應、康普頓效應說明光具有粒子性.光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性.［小題快練］1.判斷題只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應.(X)光電子就是光子.(X)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大.(V)從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小.(X)入射光的頻率越大，逸出功越大.(X)關于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是(D)只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能產(chǎn)生光電子的最大初動能跟入射光強度成正比發(fā)生光電效應的反應時間一般都大于10Ts發(fā)生光電效應時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比3．關于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是(D)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)一的實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性(多選)物理學家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫，實驗結果表明，如果曝光時間不太長，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋.對這個實驗結果有下列認識，正確的是(BC)曝光時間不長時，出現(xiàn)不規(guī)則的點，表現(xiàn)出光的波動性單個光子通過雙縫后的落點無法預測干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性研考向?考點探究聖蓋氓囪點究肚點雄點考點一光電效應現(xiàn)象和光電效應方程的應用(自主學習)1.對光電效應的四點提醒能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率.光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光.逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關.光電子不是光子，而是電子.兩條對應關系光強大f光子數(shù)目多f發(fā)射光電子多f光電流大；光子頻率高f光子能量大f光電子的最大初動能大.定量分析時應抓住三個關系式愛因斯坦光電效應方程：Ek=h廠％.最大初動能與遏止電壓的關系：E=eU.kc（3）逸出功與極限頻率的關系：W0=hv0.［題組突破］1－1.［光電效應現(xiàn)象的理解］關于光電效應現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）在光電效應現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大在光電效應現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于此波長，才能產(chǎn)生光電效應對于某種金屬，只要入射光的強度足夠大，就會發(fā)生光電效應答案：C1—2.［光電效應方程］（2018?全國卷II）用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28X10-19J.已知普朗克常量為6.63X10-34j?s,真空中的光速為3.00X108m?s—1，能使鋅產(chǎn)生光電效應的單色光的最低頻率約為（）A.1X1014HzB.8X1014HzC.2X1015HzD.8X1015Hzhj-Ek解析：光電效應方程Ek二hv-W0，逸出功W0=hv0，聯(lián)立解得v0二—二8X1014Hz,故B正確．答案：B考點二光電效應的圖象問題（自主學習）圖象名稱圖線形狀由圖線直接（間接）得到的物理量①極限頻率：圖線與v軸交點的橫坐標v.c最大初動能Ek與E1/②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的入射光頻率v的關JZ值系圖線%=—EI=E③普朗克常量：圖線的斜率k=h顏色相同、強度不①遏止電壓U：圖線與橫軸的交點卜一——強光（舅｝c同的光，光電流與滬弱光:黃）②飽和光電流I：電流的最大值m電壓的關系UBOU③最大初動能E=eUkc

顏色不同時，光電流與電壓的關系_=~童光X.—_濫光遏止電壓U「U2clc2飽和光電流最大初動能Ek］=eUc］,Ek2=eUc2遏止電壓U與入C射光頻率V的關系圖線k截止頻率V：圖線與橫軸的交點c遏止電壓U：隨入射光頻率的增大而c增大普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h=ke.（注：此時兩極之間接反向電壓）［題組突破］2—1.（多選）（2019?河南濟源四中考試）一含有光電管的電路如圖甲所示，乙圖是用a、b、c光照射光電管得到的I—U圖線，UC］、Uc2表示截止電壓，下列說法正確的是（）A.甲圖中光電管得到的電壓為正向電壓B．a(chǎn)、b光的波長相等C．a(chǎn)、c光的波長相等D．a(chǎn)、c光的光強相等解析：如圖可知，從金屬逸出來的電子在電場力作用下，加速運動，則對應電壓為正向電壓，故A正確；光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，對應的光的頻率為截止頻率，可知，a光、c光對應的截止頻率小于b光的截止頻率，根據(jù)eU截二*mvm二加-WQ，入射光的頻率越高，對應的截止電壓U截越大.a光、c光的截止電壓相等，所以a光、c光的頻率相等，則a光、c光的波長相等；因b光的截止電壓大于a光的截止電壓，所以b光的頻率大于a光的頻率，則a光的波長大于b光的波長，故B錯誤，C正確；由圖可知，a的

飽和電流大于c的飽和電流，而光的頻率相等，所以a光的光強大于c光的光強，故D錯誤.答案：AC2-2.[Ek-v圖象]（多選）如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率v光頻率v的關系圖象?由圖象可知（）該金屬的逸出功等于E該金屬的逸出功等于加C入射光的頻率為2v時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ECvED．入射光的頻率為^時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2答案：D．2-3.[Uc-v圖象]（2015?全國卷I）在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率v的關系如圖所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為，所用材料的逸出功可表示為.oo解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有￡“二加-W0，又因為Ek=eU，得到U二夕一與，所以k0keehW-=k，h=ek；^^=b，Wo=-eb.答案：ek-eb考點三對光的波粒二象性的理解（自主學習）1.對光的波動性和粒子性的進一步理解光的波動性光的粒子性實驗基礎干涉和衍射光電效應、康普頓效應表現(xiàn)①光是種概率波，即光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大?。ǜ怕剩佼敼鈨瘴镔|(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表可用波動規(guī)律來描述②大里的光子在傳播時，表現(xiàn)出光的波動性現(xiàn)出粒子的性質(zhì)②少里或個別光子容易顯示出光的粒子性說明光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的光的波動性不同于宏觀觀念的波粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的光子不同于宏觀觀念的粒子2.波動性和粒子性的對立與統(tǒng)一(1)大量光子易顯示出波動性，而少量光子易顯示出粒子性．(2)波長長(頻率低)的光波動性強，而波長短(頻率高)的光粒子性強．hc光子說并未否定波動說，E=hv=~^中，v和久就是波的概念.波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的．［麵組突破］3-1.［光的波粒二象性］下列說法正確的是()有的光是波，有的光是粒子光子與電子是同樣的一種粒子光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著y射線具有顯著的粒子性，而不具有波動性解析：從光的波粒二象性可知：光是同時具有波粒二象性的，只不過在有的情況下波動性顯著，有的情況下粒子性顯著．光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動特征．光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負電的微觀粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質(zhì)區(qū)別，故C正確．答案：C3-2.［波動性分析］(多選)(2015?全國卷II)實物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣卩射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構

人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結構解析：電子束通過雙縫產(chǎn)生干涉圖樣，體現(xiàn)的是波動性，A正確；卩射線在云室中留下清晰的徑跡說明卩射線是一種粒子，不能體現(xiàn)波動性，B錯誤；衍射體現(xiàn)的是波動性，C正確；電子顯微鏡觀測微觀結構利用了電子束的衍射現(xiàn)象，體現(xiàn)波動性，D正確.答案：ACD3－3.［波動性和粒子性分析］（多選）用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖a、b、c所示的圖象，則下列說法正確的是（）A.圖象a表明光具有粒子性B?圖象c表明光具有波動性用紫外光觀察不到類似的圖象實驗表明光是一種概率波解析：圖象a曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性?圖象c曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，A、A.圖象a表明光具有粒子性B?圖象c表明光具有波動性用紫外光觀察不到類似的圖象實驗表明光是一種概率波解析：圖象a曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性?圖象c曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，A、B正確；同時實驗也表明光波是一種概率波，D正確；紫外光本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，C錯誤.答案：ABD隨堂練?知能提升課堂及時鞏囚典題實戰(zhàn)演蜒1．運用光子說對光電效應現(xiàn)象進行解釋，可以得出的正確結論是（D）A．當光照時間增大為原來的2倍時，光電流的強度也增大為原來的2倍B．當入射光頻率增大為原來的2倍時，光電子的最大初動能也增大為原來的2倍C．當入射光波長增大為原來的2倍時，光電子的最大初動能也增大為原來的2倍D．當入射光強度增大為原來的2倍時，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來的2倍2.（多選）愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學獎.某種金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率v的關系如圖所示，其中v0為極k0限頻率．從圖中可以確定的是（CD）VV12VV12光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率成正比k當v>v0時，會逸出光電子圖中直線的斜率與普朗克常量有關（2018?江蘇卷）光電效應實驗中，用波長為久0的單色光A照射某金屬板時，剛好有光電子從金屬表面逸出.當波長為歲的單色光B照射該金屬板時，光電子的最大初動能為A、B兩種光子的動量之比為_.（已知普朗克常量為h、光速為c）chc2hc解析：根據(jù)光電效應方程Ek=hv-W0，又v=j，所以有0二廠-W0,Ek二〒-W0解得Ek=heh又光子動量heh又光子動量p二扌所以A、B兩種光子的動量之比為12hc合案：（1）石4.如圖所示是研究光電效應的實驗裝置，某同學進行了如下操作：4.如圖所示是研究光電效應的實驗裝置，某同學進行了如下操作：（1）用頻率為V］的光照射光電管，此時電流表中有電流?調(diào)節(jié)滑動變阻器，將觸頭P向端滑動（填“a”或“b”），使電流表示數(shù)恰好變?yōu)榱?，記下電壓表示?shù)U1.（2）用頻率為v2的光照射光電管，重復⑴中的步驟，記下電壓表示數(shù)U2.已知電子的電荷量為e,由上述實驗可知，普朗克常量h=—（用上述已知量和測量量表示）.e(U1-UJ解析：（1）對電子加反向的電場力，使之不能到達A端，則A端電勢低于e(U1-UJ(2)由hv1-W二eU1,hv2-W二eU2答案：(1)a⑵譽浮V1V2課后練-知能提升[A組?基礎題]1.(2019?江蘇高級中學檢測)下列實驗中，深入地揭示了光的粒子性一面的有(A)①m梵了壷可轉動拠雋胖①m梵了壷可轉動拠雋胖郵牴址外錢燈少￡￡轉Xf/①X射線被石墨散射后部分波長增大②鋅板被紫外線照射時有電子逸出但被可見光照射時沒有電子逸出③轟擊金箔的a粒子中有少數(shù)運動方向發(fā)生較大偏轉④氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后，呈現(xiàn)線狀光譜①②B.①②③C.②③D.②③④解析：①為康普頓散射，②為光電效應，康普頓散射和光電效應都深入揭示了光的粒子性；③為a粒子散射，未涉及光子，揭示了原子的核式結構模型?④為光的折射，揭示了氫原子能級的不連續(xù)，故選A.用波長為2.0X10-7m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7X10-19J.由此可知，鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.63X10-34j.s，光速c=3.0X108m/s,結果取兩位有效數(shù)字)(B)A.5.5X1014HzB.7.9X1014HzC.9.8X1014HzD.1.2X1015Hz下表給出了一些金屬材料的逸出功.材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(10-19J)3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料,能產(chǎn)生光電效應的材料最多有幾種(普朗克常量h=6.63X10-34J.s，光速c=3.0X108m/s)(A)

A．2種B．3種C．4種D．5種4．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率v變化的Ek-v圖象.已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV,若將二者的圖線畫在同一個Ek-v坐標系中，圖示中用實線表示鎢，虛線表示鋅，則下列圖象正確反映這一過程的是(A)(多選)(2014.海南卷)在光電效應實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應．對于這兩個過程，下列四個物理量中，一定不同的是(ACD)遏止電壓B.飽和光電流C.光電子的最大初動能D.逸出功(多選)用波長為久和2久的光照射同一種金屬，分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2:1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的有(AD)hcA.該種金屬的逸出功為取B.B.hc該種金屬的逸出功為了波長超過2久的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應波長超過4久的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(多選)如圖所示，這是一個研究光電效應的電路圖，下列敘述中正確的是(AC)只調(diào)換電源的極性，移動滑片P,當電流表示數(shù)為零時，電壓表示數(shù)為遏止電壓U的數(shù)C值保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數(shù)將一直增大不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，電流表示數(shù)會增大D?陰極K需要預熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流［B組?能力題］(多選)(2017?全國卷III)在光電效應實驗中，分別用頻率為va、vb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為U和Ub、光電子的最大初動能分別為Ek和Ekb.h為普abkakb朗克常量.下列說法正確的是(BC)若v>vb，則一定有U<Ubabab若v>vb，則一定有Ek>EbkkbC?若U<Ub，則一定有Ek<EkbbkkbD?若va>vb，則一定有hva-Eka>hVb_Ekb現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關系為久：Xh：X=1：2：3.當用a光束照射某種金屬abc板時能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為*Ek