2022版高考物理一輪復習第12章原子與原子核第1講光電效應波粒二象性

原子與原子核第十二章第1講光電效應波粒二象性考查要點四年熱點命題分析光電效應2016年Ⅰ卷，T351．考查方式：(1)近幾年高考對于光電效應、氫原子的能級結構、核反應方程、核能的計算等考查比較頻繁．試題以對基礎知識的考查為主，題目難度不會太大．(2)對原子與原子核部分的考查將以選擇題的形式出現．主要通過原子物理的各個概念、規(guī)律和微觀結構的認識考查“物理觀念”素養(yǎng)．愛因斯坦光電效應方程2017年Ⅲ卷，T192018年Ⅱ卷，T17氫原子光譜

氫原子的能級結構、能級公式2019年Ⅰ卷，T14原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期2017年Ⅱ卷，T15放射性同位素

考查要點四年熱點命題分析核力、核反應方程2018年Ⅲ卷，T142020年Ⅰ卷，T19；Ⅱ卷，T192．廣東命題趨勢：光電效應規(guī)律及光電效應方程，原子結構及氫原子的能級躍遷，核反應及核能的計算，能用光電效應規(guī)律解釋光電效應現象，能用氫原子能級結構和能級公式解釋氫原子躍遷現象，能用愛因斯坦質能方程求解核能問題，體會量子論的建立對人們認識物質世界的影響，關注核技術應用對人類生活和社會發(fā)展的影響.結合能、質量虧損2017年Ⅰ卷，T172019年Ⅱ卷，T15裂變反應和聚變反應、裂變反應堆

射線的危害和防護

知識梳理回顧1知識一1．光電效應在光的照射下物體發(fā)射電子的現象叫光電效應．發(fā)射出來的電子叫__________．如圖所示裝置中，用弧光燈照射鋅板，有電子從鋅板表面飛出，使原來不帶電的驗電器帶正電．光電效應光電子

2．光電效應的規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個__________，入射光的頻率ν必須大于這個極限頻率(ν>ν0)才能產生光電效應．(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光________的增大而增大．(3)入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是______的，一般不超過10－9s.(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的________成正比．極限頻率ν0

頻率瞬時強度3．愛因斯坦的光子說光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光子．光子的能量E跟光的頻率ν成正比：E＝hν(h是普朗克常量)．4．愛因斯坦光電效應方程(1)最大初動能和逸出功金屬表面的電子吸收光子后克服金屬原子核的引力做功．直接從金屬表面逸出的電子所具有的最大動能稱為最大初動能．克服金屬原子核的引力逃逸成為光電子所做的________叫逸出功．最小值(2)光電效應方程：________________，hν極限

＝W0(Ek是光電子的最大初動能，W0是________功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服原子核引力所做的功)．Ek＝hν－W0

逸出【小題自測】1．(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關于光量子的理論成功地解釋了光電效應現象．關于光電效應，下列說法正確的是 (

)A．當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C．光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D．某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應【答案】AD【解析】根據光電效應現象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應，故A、D正確．根據光電效應方程，最大初動能與入射光頻率為線性關系，但非正比關系，B錯誤．根據光電效應現象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關，C錯誤．知識二1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現象證明光具有______性．(2)光電效應說明光具有______．(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的__________性．光的波粒二象性波動粒子性波粒二象2．物質波(1)概率波：光的干涉現象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現，亮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．(2)物質波(德布羅意波)：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λ＝______.p為運動物體的動量，h為普朗克常量．大小【小題自測】2．(2021屆沈陽名校模擬)下列關于光的波粒二象性的說法正確的是

(

)A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．大量光子產生的效果往往顯示粒子性【答案】C題點各個擊破21．光子說對光電效應的解釋命題點一對光電效應規(guī)律的理解[自修掌握類]現象解釋光電子最大初動能的決定因素根據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，最大初動能與光子的頻率和物體的逸出功有關，光子的頻率越大，金屬的逸出功越小，逸出的光電子最大初動能越大光電效應的瞬時性電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的，一般不超過10－9s2．四點提醒(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．(2)光電效應中的“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．(4)光電子不是光子，而是電子．3．兩條對應關系(1)光照強度大→光子數目多→發(fā)射光電子多→光電流大．(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大．4．三個關系式(1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0．(2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc.(3)逸出功與極限頻率的關系W0＝hνc.例1

(2021年陽江模擬)在如圖所示的光電管研究光電效應的實驗中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉．而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉．那么 (

)A．a光的波長一定大于b光的波長B．增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉C．用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到cD．只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大【答案】D【解析】用一定頻率的a單色光照射光電管時，由電流計指針會發(fā)生偏轉知νa＞ν0，則a光的波長小于b光的波長，A錯誤．發(fā)生光電效應的條件νb＞ν0，增加b光的強度不能使電流計G的指針發(fā)生偏轉，B錯誤．發(fā)生光電效應時，電子從光電管左端運動到右端，而電流的方向與電子定向移動的方向相反，所以流過電流計G的電流方向是c流向d，C錯誤．增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大，D正確．1．如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上．當用紫外線照射鋅板時，發(fā)現驗電器指針偏轉一定角度，則 (

)A．鋅板帶正電，驗電器帶負電B．若改用強度更小的紫外線照射鋅板，驗電器的指針也會偏轉C．若改用紅外線照射鋅板，驗電器的指針仍然會發(fā)生偏轉D．這個現象可以說明光具有波動性【答案】B【解析】用紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電．驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，A錯誤．根據光電效應的條件可知產生光電效應與光的強度無關．若改用強度更小的紫外線照射鋅板，驗電器的指針也會偏轉，B正確．根據光電效應的條件可知，若改用紅外線照射鋅板，不一定能發(fā)生光電效應，所以驗電器的指針不一定會發(fā)生偏轉，C錯誤．光電效應說明光具有粒子性，D錯誤．2．(多選)(2021年廈門質檢)利用光電管研究光電效應的實驗電路如圖所示．用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則

(

)A．改用紫外線照射K，電流表中沒有電流通過B．只增加該可見光的強度，電流表中通過的電流將變大C．若將滑動變阻器的滑片滑到A端，電流表中一定無電流通過D．若將滑動變阻器的滑片向B端滑動，電流表示數可能不變【答案】BD【解析】用頻率為ν的可見光照射陰極K能發(fā)生光電效應，則該可見光的頻率大于陰極材料的極限頻率，紫外線的頻率大于可見光的頻率，故用紫外線照射K也一定能發(fā)生光電效應，電流表中有電流通過，A錯誤．只增加可見光的強度，單位時間內逸出金屬表面的光電子數增多，電流表中通過的電流將變大，B正確．滑動變阻器的滑片滑到A端，光電管兩端的電壓為零，但光電子有初動能，故電流表中仍有電流通過，C錯誤．滑動變阻器的滑片向B端滑動時，若電流已達到飽和光電流，則電流表示數可能不變，D正確．命題點二光電效應的方程和圖像[師生共研類]例2

(2021年南平一模)用如圖甲所示的裝置研究光電效應現象．閉合開關S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像．圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)，與縱軸的交點坐標為(0，－b)．下列說法正確的是

(

)【答案】B1．(多選)(2021屆內蒙名校月考)用如圖甲所示的電路研究光電效應中光電流強度與照射光的強弱、頻率等物理量的關系．圖中A、K兩極間的電壓大小可調，電源的正負極也可以對調．分別用a、b、c三束單色光照射，調節(jié)A、K間的電壓U得到光電流I與電壓U的關系如圖乙所示．由圖可知 (

)A．單色光a和c的頻率相同，但a更強些B．單色光a和c的頻率相同，但a更弱些C．單色光b的頻率大于a的頻率D．改變電源的極性不可能有光電流產生【答案】AC1．對光的粒子性和波動性的理解命題點三光的波粒二象性和物質波[自修掌握類]項目內容光的粒子性(1)當光同物質發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現出粒子性(2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性光的波動性(1)足夠能量的光在傳播時，表現出波動的性質(2)光是一種概率波，即光子在空間各點出現的可能性大小(概率)可用波動規(guī)律來描述2．物質波德布羅意波是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點概率大的地方，但概率的大小受波動規(guī)律的支配．例3

(2021屆奉賢區(qū)質檢)下列哪一組實驗能說明光具有波粒二象性

(

)A．光的雙縫干涉和光的單縫衍射現象B．泊松亮斑和光電效應現象C．光的反射和光的薄膜干涉現象D．光電效應和光的直進現象【答案】B【解析】光的干涉和衍射是波特有的現象，能說明光具有波動性，不能說明其具有粒子性，故A錯誤．泊松亮斑是由于光的衍射形成的，說明光具有波動性．而光電效應說明光具有粒子性，故B正確．光的薄膜干涉現象說明光具有波動性．而光的反射不能說明其具有粒子性，波也能反射，故C錯誤．光電效應能說明光具有粒子性，而光的直進現象不能說明波動性，粒子也能直進，故D錯誤．1．(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征．以下說法正確的有

(

)A．光電效應現象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波的波長也相等【答案】AB2．(多選)(2021屆?？诿Ｔ驴?1927年戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實驗，該實驗是重大近代物理實驗之一．下圖是該實驗裝置的簡化圖．下列說法正確的是 (

)A．亮條紋是電子到達概率大的地方B．該實驗說明物質波理論是正確的C．該實驗再次說明光子具有波動性D．該實驗說明實物粒子具有波動性【答案】ABD【解析】由題意可知，亮條紋是電子到達概率大的地方，暗條紋是粒子到達概率小的地方，A正確．電子是實物粒子，能發(fā)生衍射現象，該實驗說明物質波理論是正確的，不能說明光子的波動性，B、D正確，C錯誤.模擬隨堂集訓31．(2021年松原月考)關于光的波粒二象性，以下說法正確的是

(

)A．光的波動性與機械波，光的粒子性與質點都是等同的B．光子和質子、電子等是一樣的粒子C．大量光子易顯出粒子性，少量光子易顯出波動性D．紫外線、X射線和γ射線中，γ射線的粒子性最強，紫外線的波動性最顯著【答案】D【解析】光的波動性與機械波、光的粒子性與質點有本質區(qū)別，A錯誤．光子實質上是以場的形式存在的一種“粒子”，而電子、質子是實物粒子，B錯誤．光是一種概率波，大量光子往往表現出波動性，少量光子則往往表現出粒子性，C錯誤．頻率越高的光的粒子性越強，頻率越低的光的波動性越顯著，D正確．2．(2021年拉薩月考)如圖，當開關S斷開時，用光子能量為3.1eV的一束光照射陰極K，發(fā)現電流表讀數不為零．閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現當電壓表讀數小于0.60V時，電流表讀數仍不為零；當電壓表讀數大于或等于0.60V時，電流表讀數為零．由此可知陰極材料的逸出功為 (

)A．2.5eV B．0.60eVC．1.9eV D．3.1eV【答案】A【解析】根據題意光電子的初動能為Ek＝0.6eV，根據愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－W0，可知陰極材料的逸出功W0＝2.5eV，A正確，B、C、D錯誤．3．(多選)(2021屆濟南月考)在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射同種金屬，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初