2019-2020年高考物理 68波粒二象性精解分析.doc

2019-2020年高考物理 68波粒二象性精解分析高頻考點：黑體輻射、光電效應(yīng)、波粒二象性 動態(tài)發(fā)布：xx江蘇物理第12題C、xx上海物理第3題、xx天津理綜第8題、xx江蘇物理卷第12C題、xx高考上海物理第6題、xx上海物理第17題、命題規(guī)律：黑體輻射、光電效應(yīng)、波粒二象性都是高中物理重要的知識點，是高考考查的重點，高考命題常以新情境來考查，而且經(jīng)常與其他知識綜合出題?？疾榈念}型一般為選擇題，難度中等。命題分析考查方式一 考查黑體輻射【命題分析】人們通過對黑體輻射的研究，普朗克提出了量子論，開創(chuàng)了物理學(xué)新紀元。高考對黑體輻射的考查難度中等或偏易。例1.（xx江蘇物理第12題C）下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖中，符合黑體輻射規(guī)律的是【解析】：黑體輻射的強度隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加，另一方面輻射強度的極大值向著波長較短的方向移動，所以選項A正確。 【答案】A【點評】題的下黑體輻射強度與波長關(guān)系圖源于教材，考查對黑體輻射強度與波長關(guān)系圖的理解。考查方式二 考查光電效應(yīng)【命題分析】普朗克1900年提出量子論，1905年愛因斯坦提出光子學(xué)說，成功解釋了光電效應(yīng)實驗。任何一種金屬都有一個極限頻率，只有當入射光的頻率大于這個極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)。光電效應(yīng)實驗表明光具有粒子性。光子能量公式E=h，光電效應(yīng)方程Ek= hW。高考對光電效應(yīng)的考查難度中等或偏難。例2（xx上海物理第3題）用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是(A)改用頻率更小的紫外線照射 (B)改用X射線照射(C)改用強度更大的原紫外線照射 (D)延長原紫外線的照射時間璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大，選項B正確。【答案】BC【點評】此題從光電效應(yīng)的光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系圖線切入，綜合考查光電效應(yīng)、光的干涉、全反射、光的色散等知識點。 例4.（xx江蘇物理卷第12C題）研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是 . （2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小_ _(選填“增大、“減小”或“不變”)， 原因是_ _。（3）已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4eV和-1.51eV， 金屬鈉的截止頻率為Hz, 普朗克常量h=Js.請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。【解析】由于入射光的頻率相同，所以對應(yīng)的反向截止電壓相同，選項AB錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時，在同樣的加速電壓下，光強度越大，逸出的光電子數(shù)目越多，形成的光電流越大，所以選項C正確D錯誤。由于光電子從金屬表面逸出時，要受到金屬表面層中力的作用（或需要克服逸出功做功），所以光電子的動量減小?！敬鸢浮?（1）C （2）減小 光電子受到金屬表面層中的阻礙作用（或需要克服逸出功）（3）不能。氫原子放出光子能量E=E3-E2，代人數(shù)據(jù)得E=1.89eV。金屬鈉的逸出功W=hc，代人數(shù)據(jù)得W=2.3eV。因為E<W，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)。【點評】此題綜合考查光電效應(yīng)、光電流圖象、逸出功、原子躍遷等知識點。例5（xx高考上海物理第6題）光電效應(yīng)的實驗結(jié)論是：對于某種金屬（）A無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小D超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大【解析】每種金屬都有它的極限頻率n0，只有入射光子的頻率大于極限頻率n0時，才會發(fā)生光電效應(yīng)，且入射光的強度越大則產(chǎn)生的光子數(shù)越多，光電流越強；由光電效應(yīng)方程Ek=hnW=hnhn0，可知入射光子的頻率n 越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek也越大，與入射光的強度無關(guān)，所以AD正確。【答案】AD【點評】考查對光電效應(yīng)規(guī)律的理解。例6 （xx年高考四川理綜第19題）兩種單色光a和b，a光照射某金屬時有光電子逸出，b光照射某金屬時沒有光電子逸出，則A. 在真空中， a光的傳播速度較大B. 在水中，a光的波長較小C. 在真空中， b光光子的能量較大D. 在水中，b光的折射率較小【解析】由“a光照射某金屬時有光電子逸出，b光照射某金屬時沒有光電子逸出”可知a光的頻率大于b光，波長小于b光，因此， a光光子的能量較大，波長較小，選項B對C錯；在在真空中，任何頻率的光傳播速度都等于c，選項A錯；由光的色散可知，在同一種介質(zhì)中，頻率大的光折射率大，所以在水中， b光的折射率較小，選項D對。因此正確選項是BD?！敬鸢浮緽D【點評】此題將光電效應(yīng)現(xiàn)象與幾何光學(xué)的有關(guān)知識綜合在一起考查，涉及知識面廣，綜合性強。例7（xx年高考重慶理綜第18題）真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長分別為1和2)制成，板面積為S, 間距為d. 現(xiàn)用波長為(12的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器的最終帶電量與其成正比的為A. B. C. D. 【解析】現(xiàn)用波長為(12的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，由極限波長為2的鉀產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，電子從鉀極板逸出到達鉑極板，電容器帶電。當鉀鉑極板的帶電量產(chǎn)生的電場足以使光電效應(yīng)中產(chǎn)生的初動能最大的光電子不能到達鉑極板時，此時電容器的帶電量為最終帶電量Q。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得光電子的最大初動能Ek=hc/ hc/2由動能定理得eU=Ek0 電容器的電容定義C=Q/U平行板電容器C聯(lián)立上述各式解得Q, 所以正確選項為D.【答案】D 【點評】此題將光電效應(yīng)現(xiàn)象與電容器結(jié)合在一起，綜合考查動能定理、光電效應(yīng)、電容器等知識。考查方式三 考查波粒二象性和物質(zhì)波【命題分析】光的干涉、衍射實驗證明光具有波動性，麥克斯韋提出光是電磁波。光電效應(yīng)實驗康普頓實驗都表明光具有粒子性。光具有波粒二象性。個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的作用效果表現(xiàn)為波動性；頻率越低的光，波動性越顯著，容易觀察到光的干涉和光的衍射現(xiàn)象；頻率越高的光，粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強。德布羅意提出物質(zhì)波：任何運動的物體，都有一種波與之對應(yīng)。物質(zhì)波的波長=h/p=h/mv。高考對波粒二象性的考查以定性為主，對物質(zhì)波的考查定量為主，難度中等。例8.（xx上海物理第17題）.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)所示的圖像，則(A)圖像(a)表明光具有粒子性(B)圖像(c)表明光具有波動性(C)用紫外光觀察不到類似的圖像(D)實驗表明光是一種概率波【解析】圖像(a)只有分散的亮點，表明光具有粒子性；圖像(c)呈現(xiàn)干涉條紋，表明光具有波動性；用紫外光也可以觀察到類似的圖像，實驗表明光是一種概率波，選項ABD正確?！敬鸢浮緼BD【點評】此題根據(jù)人們用微弱的光做雙縫干涉實驗所看到的現(xiàn)象，來說明光是概率波，光具有波粒二象性。例9（xx年上海物理第） 人類對光的本性的認識經(jīng)歷了曲折的過程。下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實的是 A牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的 B光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性 C麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 D光具有波粒二象性.【解析】：愛因斯坦的光子和牛頓的微粒除了都能夠表現(xiàn)出粒子的特性（具有動量、能量）之外，并無任何相同之處。光子不是牛頓所描繪的那種遵循經(jīng)典力學(xué)運動定律的微粒，因此選項A錯。衍射和干涉是波的特有現(xiàn)象，光的雙縫干涉實驗顯示光具有波動性。麥克斯韋由光和電磁波在真空中傳播速度相同預(yù)言了光是一種電磁波綜合愛因斯坦的光子說和麥克斯韋的電磁說，說明光具有波粒二象性.所以正確選項是BCD。【答案】BCD【點評】：要了解人類對光的本性的認識的過程，知道光的波粒二象性的意義。例10（xx年高考江蘇物理第7題）現(xiàn)代物理學(xué)認為，光和實物粒子都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是A、一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多