（新課改省份專(zhuān)用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性學(xué)案（含解析）

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1、（新課改省份專(zhuān)用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性學(xué)案（含解析）新課程標(biāo)準(zhǔn)核心知識(shí)提煉1.了解人類(lèi)探索原子結(jié)構(gòu)的歷史。知道原子核式結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)對(duì)氫原子光譜的分析，了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)。2.了解原子核的組成和核力的性質(zhì)。知道四種基本相互作用。能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程。3.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。了解放射性同位素的應(yīng)用，知道射線的危害與防護(hù)。4.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能，了解核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)。關(guān)注核技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的影響。5.了解人類(lèi)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索歷程。6.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明光的波粒

2、二象性。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。7.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，了解微觀世界的量子化現(xiàn)象。體會(huì)量子論的建立對(duì)人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的影響。原子核式結(jié)構(gòu)模型氫原子光譜原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)原子核的組成核力的性質(zhì)四種基本相互作用核反應(yīng)方程放射性和原子核衰變半衰期放射性同位素結(jié)合能核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)光的波粒二象性光電效應(yīng)現(xiàn)象愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程第1節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性一、光電效應(yīng)1光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象 注1，稱(chēng)為光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子稱(chēng)為光電子。2光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率。(2)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的。 (3)光電子的

3、最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。注23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Uc。(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)。不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率。二、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程1光子說(shuō)在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱(chēng)光子，光子的能量h。其中h6.631034 Js。(稱(chēng)為普朗克常量)2逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值。注33最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)

4、能的最大值。4愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：EkhW0。(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來(lái)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(dòng)能Ekmev2。三、光的波粒二象性1光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性。2光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。3光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的波粒二象性?！咀⒔忉屢伞孔? 光電效應(yīng)現(xiàn)象可認(rèn)為是光子把原子最外層的電子撞了出來(lái)，是一對(duì)一的關(guān)系，而且是瞬時(shí)的。注2 光照強(qiáng)度決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)，頻率決定著每個(gè)光子的能量。注3 金屬越活躍，逸出功越小，越容易發(fā)生光電效應(yīng)。深化理解1每種金屬都有一個(gè)極

5、限頻率，入射光的頻率不低于這個(gè)極限頻率才能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。2當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。3遏止電壓Uc與入射光頻率、逸出功W0間的關(guān)系式：Uc。4截止頻率c與逸出功W0的關(guān)系：hcW00，據(jù)此求出截止頻率c。基礎(chǔ)自測(cè)一、判斷題(1)光子和光電子都是實(shí)物粒子。()(2)只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。()(3)要想在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測(cè)到光電流，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。()(4)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比。()(5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。()(6)德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō)，成功地

6、解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。()二、選擇題1人教版選修35 P30演示實(shí)驗(yàn)改編(多選)如圖所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是()A有光子從鋅板逸出 B有電子從鋅板逸出C驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度D鋅板帶負(fù)電答案：BC2在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A僅增大入射光的強(qiáng)度，光電流大小不變 B僅減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象可能消失 C改用波長(zhǎng)大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大 D改用波長(zhǎng)大于的光照射，可能不發(fā)生光電效應(yīng)解析：選D當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，增大入射光的強(qiáng)度，則光電流會(huì)增大，故A錯(cuò)誤；入射光的頻率不低于金屬的極限頻率，

7、就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；在光電效應(yīng)中，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，EkmW0，改用波長(zhǎng)大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變小，或者可能不發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤，D正確。高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查，主要集中在對(duì)光電效應(yīng)的理解、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用、 對(duì)波粒二象性的理解，通常以選擇題的形式呈現(xiàn)，對(duì)這些內(nèi)容主要靠在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行識(shí)記，所以題目難度一般都不大?？键c(diǎn)一對(duì)光電效應(yīng)的理解基礎(chǔ)自修類(lèi)題點(diǎn)全練1.光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則()A若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大B若將電源極性反接，電路中一定沒(méi)有光電

8、流產(chǎn)生C若換用波長(zhǎng)為1(10)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流D若換用波長(zhǎng)為2(20)的光的頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)為2(2b，則一定有Uab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有Ekab，則一定有haEkahbEkb解析：選BC設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有EkhW，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨的增大而增大，B項(xiàng)正確；又EkeU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eUhW，遏止電壓U隨增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hEkW，W相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤。2光電效應(yīng)的Ek-圖像用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。

9、閉合開(kāi)關(guān)S，用頻率為的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，b)。下列說(shuō)法正確的是()A普朗克常量為hB斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零C僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大D保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變解析：選B由EkhW0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h，故A錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，仍有光電子產(chǎn)生，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動(dòng)能，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；保持照射光強(qiáng)度不變，

10、僅提高照射光頻率，單個(gè)光子的能量增大，而光的強(qiáng)度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯(cuò)誤。3光電效應(yīng)的I -U圖像(多選)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e。下列說(shuō)法正確的是()A甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度B甲光的頻率大于乙光的頻率C甲光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子初動(dòng)能均為eUcD乙光的頻率為解析：選AD根據(jù)光的強(qiáng)度越強(qiáng)，則光電子數(shù)目越多，對(duì)應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確；由光電效應(yīng)方程mv2hW0，mv2Uce，結(jié)合題圖可知

11、，甲、乙的遏止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；甲光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為eUc，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)mv2hW0Uce，可得，選項(xiàng)D正確?？键c(diǎn)三對(duì)波粒二象性的理解基礎(chǔ)自修類(lèi)題點(diǎn)全練1波粒二象性的理解(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)解析：選ACD干涉和衍射體現(xiàn)的是波動(dòng)性，A、C正確；射線在云室中留下清晰的徑跡，體現(xiàn)的是粒子性，不能體現(xiàn)波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；電子顯微鏡利用電子束衍射工作，體現(xiàn)的是波動(dòng)性，

12、D正確。2光子的能量(2017北京高考)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100 nm(1 nm109 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖?！按筮B光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 J B1018 JC1015 JD1012 J解析：選B光子的能量Eh，c，聯(lián)立解得E21018 J，B項(xiàng)正確。名師微點(diǎn)光的波粒二象性的規(guī)律1從數(shù)量上看：個(gè)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(dòng)性。2從頻率上看：頻率越低波動(dòng)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(lǐng)越強(qiáng)，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：光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性。4波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量Eh、光子的動(dòng)量表達(dá)式p也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長(zhǎng)。