统考版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构和原子核第1讲光电效应波粒二象性含答案

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第1讲　光电效应　波粒二象性必备知识·自主排查一、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下，金属中的____________从表面逸出的现象，发射出来的电子叫做________．2．光电效应的产生条件入射光的频率________金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须________这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的____________无关，只随入射光频率的增大而________．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成________．二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝________．2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的________．3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的________吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝________．(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的____________．三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________性．2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，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，因此光波是一种概率波．(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．,教材拓展1.[人教版选修3－5P30演示实验改编]如图所示，用紫外线灯照射锌板，发现验电器的指针偏转，以下说法正确的是(　　)A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带负电，指针带正电C．锌板带正电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电2．[人教版选修3－5P36T2改编](多选)在光电效应实验中，用频率为ν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．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大关键能力·分层突破考点一　光电效应规律的理解及应用1．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流饱和值大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．2．三个关系式(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的关系：Ek＝eUc.(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.3．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)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(3)光电流与饱和光电流：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，在一定的光照条件下，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的总能量．例1 [2022·江苏省扬州市检测]在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是(　　)A．饱和光电流B．遏止电压C．光电子的最大初动能D．逸出功跟进训练1.[2022·浙江杭州质检](多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是(　　)A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生2．[2022·郑州一模](多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是(　　)A．若νa>νb，则一定有Uaνb，则一定有Eka>EkbC．若Uaνb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb考点二　光电效应的图象分析光电效应的四类图象例2 (多选)美国物理学家密立根利用图示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电量用e表示，下列说法正确的是(　　)A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由Uc ­ ν图象可知，这种金属的截止频率为νcD．由Uc ­ ν图象可求普朗克常量表达式为h＝U1ev1−vc解题心得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　跟进训练3.(多选)与光电效应有关的四个图象如图所示，下列说法正确的是(　　)A．根据图甲装置，若先让锌板带负电，再用紫外线照射锌板，则验电器的张角可能变小B．根据图乙可知，黄光越强，则饱和电流越大，说明光子的能量与光强有关C．由图丙可知，ν2为该金属的截止频率D．由图丁可知E等于该金属的逸出功解题心得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　考点三　光的波粒二象性　物质波1．对光的波粒二象性的理解(1)从数量上看个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的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，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．(3)从传播与作用上看光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性．(4)波动性与粒子性的统一由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝ℎλ也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量——频率ν和波长λ.跟进训练4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性5．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观物体的波长太大6．(多选)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ.m表示粒子的质量，下列图象正确的是(　　)第1讲　光电效应　波粒二象性必备知识·自主排查一、1．电子　光电子2．大于等于3．(1)大于等于　(2)强度　增大　(4)正比二、1．hν2．最小值3．电子4．(1)hν－W0　(2)最大初动能三、1．(1)波动　(2)粒子　(3)波粒二象2．(1)大　小　(2)hp教材拓展1．解析：本题考查光电效应，用紫外线灯照射锌板，有电子逸出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带正电．所以C正确，A、B、D错误．答案：C2．答案：AD关键能力·分层突破例1　解析：饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的单色光，光子能量hν相同，根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，两种金属中逸出的光电子的最大初动能Ek不同，C、D错误；根据遏止电压和光电子最大初动能的关系Uc＝Eke可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误．答案：A1．解析：根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确．由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误．答案：AC2．解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，则D项错误．答案：BC例2　解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝hνe−hνce，图线的斜率k＝he＝U1ν1−νc，则h＝U1eν1−νc，当遏止电压为零时，ν＝νc，故C、D正确．答案：CD3．解析：紫外线照射锌板能发生光电效应，锌板带正电，若先让锌板带负电，则验电器张角有可能变小，选项A正确；光子的能量只与频率有关，选项B错误；最大初动能Ek＝hν－W0，eUc＝Ek，所以Uc＝heν－W0e，因此丙图中νc为截止频率，选项C错误；图丁中的E等于该金属的逸出功，选项D正确．答案：AD4．解析：光既有波动性又有粒子性，故A项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故B项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故C项正确；个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往住表现为波动性，故D项错误．答案：C5．解析：只有运动的物体才具有波动性，A错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误；电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，C正确；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，D错误．答案：C6．解析：根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E － m图象是一个正比例函数图象，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝hp可知，粒子的动量p＝hλ，则p － 1λ图象是正比例函数图象，故C正确，D错误．答案：AC图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke④逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值与电荷量的乘积Ume颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标②饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc