2022年届高三物理复习能力提升第14章第3课时光电效应波粒二象性.docx

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1、精品学习资源第 3 课时 光电效应波粒二象性考纲解读1. 知道什么是光电效应，懂得光电效应的试验规律.2. 会利用光电效应方程运算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量.3. 知道光的波粒二象性，知道物质波的概念1 黑体辐射和能量子的懂得 以下说法正确的选项是A. 一般物体辐射电磁波的情形与温度无关，只与材料的种类及外表情形有关B. 黑体能完全吸取入射的各种波长的电磁波，不反射 C带电微粒辐射和吸取的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D普朗克最先提出了能量子的概念答案BCD2 光电效应规律的懂得 关于光电效应的规律，以下说法中正确的选项是A. 只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产

2、生B. 光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于10 7 sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比答案D解析由 h h知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故cA 错由Ek h W知，最大初动能由入射光频率打算，与入射光强度无关，故B 错发生光电效应的时间一般不超过109 s ，故 C 错3 光的波粒二象性的懂得 以下说法正确的选项是 A光电效应反映了光的粒子性 B大量光子产生的成效往往显示出粒子性，个别光子产生的成效往往显示出波动性 C光的干预、衍射、偏振现象证明白光具有波动性 D只有运动着的小物体才有一种波和它相对

3、应，大的物体运动是没有波和它对应的答案AC考点梳理一、黑体辐射与能量子1. 黑体与黑体辐射(1) 黑体：是指能够完全吸取入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体(2) 黑体辐射的试验规律欢迎下载精品学习资源一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，仍与材料的种类及外表状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 a随着温度的上升，各种波长的辐射强度都增加 b随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动2. 能量子(1) 定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸取能量时，只能辐射或吸取某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸取只能是一份一份的这个不行再分的最小能量值 叫做能量

4、子(2) 能量子的大小： h，其中 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量 h6.63 10 34 Js.二、光电效应1. 光电效应现象光电效应：在光的照耀下金属中的电子从金属外表逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2. 光电效应规律(1) 每种金属都有一个极限频率(2) 光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3) 光照耀到金属外表时，光电子的发射几乎是瞬时的(4) 光电流的强度与入射光的强度成正比3. 爱因斯坦光电效应方程(1) 光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为 h，其中 h 是普朗克常量，其值为6.63

5、10 34 Js.(2) 光电效应方程： Ek h W.其中 h 为入射光的能量，Ek 为光电子的最大初动能，W是金属的逸出功4. 遏止电压与截止频率(1) 遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2) 截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率 又叫极限频率 不同的金属对应着不同的极限频率(3) 逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功三、光的波粒二象性与物质波1. 光的波粒二象性(1) 光的干预、衍射、偏振现象证明光具有波动性(2) 光电效应说明光具有粒子性(3) 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性2. 物质波(1) 概率波光的

6、干预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大的地方，暗条纹是光欢迎下载精品学习资源子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波(2) 物质波h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 p，p 为运动物体的动量， h 为普朗克常量考点一对光电效应规律的懂得例 11905 年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论胜利的说明白光电效应现象关于光电效应，以下说法正确的选项是A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比

7、 D某单色光照耀一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照耀该金属可能发生光电效应解析依据光电效应现象的试验规律， 只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故 A、D正确根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B 错误；依据光电效应现象的试验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C 错误答案AD突破训练 1入射光照耀到某金属外表上发生光电效应，假设入射光的强度减弱，而频率保持不变，就A从光照至金属外表上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小 C单位时间内从金属外表逸出的光电子数目将减小 D有可能不发生光电效应答案C解析光电效应瞬

8、时 10 9 s 发生，与光强无关， A 错；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D 错；对于某种特定金属，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B 错；光电子数目多少与入射光强度有关 可懂得为一个光子能打出一个电子 ，光强减弱，逸出的电子数目削减，C 对 考点二对光电效应方程的应用和Ek 图象的考查1爱因斯坦光电效应方程Ek h W h ：光电子的能量W：逸出功，即从金属外表直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功欢迎下载精品学习资源Ek：光电子的最大初动能2. 由 Ek 图象 如图 1 可以得到的信息图 1(1) 极限频率：图线

9、与 轴交点的横坐标 c .(2) 逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标的值EW.(3) 普朗克常量：图线的斜率k h.例 2如图 2 所示是用光照耀某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线 直线与横轴的交点坐标为 4.27 ，与纵轴交点坐标为0.5 由图可知图 214A. 该金属的截止频率为4.27 10HzB. 该金属的截止频率为5.5 10 14 Hz C该图线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为0.5 eV解析图线在横轴上的截距为截止频率， A 正确， B 错误； 由光电效应方程 Ek h W可知图线的斜率欢迎下载精品学习资源6.63 1034144.27 10欢迎下

10、载精品学习资源为普朗克常量， C 正确；金属的逸出功为Whc 答案AC1.6 10 19eV 1.77 eV ， D 错误欢迎下载精品学习资源6e突破训练 2已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照耀锌板时，逸出光电子的最大速度为10 m/s ， 求该紫外线的波长 电子 质量 m9.11 10 31 kg，普朗克常量 h6.63 10 34 Js,1 eV1.60 10欢迎下载精品学习资源 19 J 7答案2.01 10m解析依据爱因斯坦光电效应方程hc W12mev欢迎下载精品学习资源27所以 2.01 10m.考点三对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤

11、立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1) 个别光子的作用成效往往表现为粒子性；大量光子的作用成效往往表现为波动性(2) 频率越低波动性越显著，越简单看到光的干预和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不简单看到光的干预和衍射现象，贯穿本事越强欢迎下载精品学习资源(3) 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性例 3关于物质的波粒二象性，以下说法中不正确的选项是 A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C波动性和粒子性，在宏观现象中是冲突的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一

12、的 D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特别规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观看到波动性，不是不具有波粒二象性答案D突破训练 3关于光的本性，以下说法正确的选项是 A光既具有波动性，又具有粒子性，这是相互冲突和对立的 B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性 D由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性答案

13、D解析光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情形下的不同表现，是同一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性， 选项 D正确 .欢迎下载精品学习资源58. 用光电管讨论光电效应的规律例 42021 江苏单科 12C1 讨论光电效应的电路如图3 所示用频率相同、强度不同的光分别照耀密封真空管的钠极板 阴极 K ，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸取，在电路中形成光电流以下光电流I 与 A、K 之间的电压 UAK的关系图象中，正确的选项是 图 3解析由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B 错误；发生光电效应时，在同样

14、的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C 正确， D 错误 答案C1. 常见电路 如图 4 所示 图 42. 两条线索(1) 通过频率分析：光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大(2) 通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大欢迎下载精品学习资源高考题组12021 四川理综 18a、 b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时， 其折射光束如图 5 所示用 a、b 两束光A. 先后照耀双缝干预试验装置，在缝后屏上都能显现干预条纹， 由此确定光是横波B. 先后照耀某金属， a 光照耀时恰能逸出光电子，就b 光照耀时图 5也能逸出光电子

15、C. 从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，假设b 光不能进入空气，就a 光也不能进入空气D. 从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a 光的反射角比 b 光的反射角大答案C解析光的干预说明光是一种波，光的偏振说明光是横波，选项A 错误由题图可知，光束a 的折射sinr角 r a 大于光束 b 的折射角 r b. 依据 n sini ，知两束光的折射率na nb，频率 ab，因此 a 光照耀金1属时恰能逸出光电子，b 光照耀时就不能逸出光电子，选项B 错误依据临界角公式sinCn知两束光的临界角CaCb，因此入射角相同时b 光发生全反射， a 光也肯定发生全反射，选项C 正确依据反

16、射定律，反射角总等于入射角，所以两束光以相同的入射角射到界面上时，两束光的反射角相等，选项 D 错误22021 江苏单科 12C1 以下描画两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射试验规律的是答案A解析随着温度的上升，黑体辐射的强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动由此规律可知应选A.欢迎下载精品学习资源32021 天津理综 8 用同一光电管讨论a、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U的关系 如图 6 所示就这两种光 A照耀该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大B从同种玻璃射入

17、空气发生全反射时，a 光的临界角大图 6 C通过同一装置发生双缝干预，a 光的相邻条纹间距大D通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大答案BC解析由题图知， EkmaEkmb，应选项 A 错误；对同一光电管，由光电效应方程Ekm h W0，知 aCb，应选项 B 正确；由 xd 及 知，频率越小，波长越长，间距越大，即 xa xb，应选项 C 正确；因 a| E5 E2| ，应选项 D 正确 限时： 30 分钟 . 题组 1对光的波粒二象性的考查1. 以下说法正确的选项是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 射

18、线具有显著的粒子性，而不具有波动性答案C解析从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的，只不过在有的情形下波动性显著，有的情形下粒子性显著光的波长越长，越简单观看到其显示波动特点光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的实物粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区分，故上述选项中正确的选项是C.2. 物理学家做了一个好玩的试验：在双缝干预试验中，在光屏处放上照相底片，假设减弱光的强度使欢迎下载精品学习资源光子只能一个一个地通过狭缝试验结果说明，假如曝光时间不太长，底片上只能显现一些不规章的点；假如曝光时间足够长，底片上就会显现规章的干预条纹对这个试验结果以下熟悉正确的选项是A. 曝光时间不

19、长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清晰，故显现不规章的点B单个光子的运动没有确定的规律 C干预条纹中光明的部分是光子到达时机较多的地方 D只有大量光子的行为才表现出波动性答案BCD解析单个光子通过双缝后的落点无法猜测，大量光子的落点出现肯定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干预时振幅加强的区域，因而把光波叫做概率波光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性所以正确选项为B、 C、D. 题组 2对光电效应懂得的考查3. 利用光子说对光电效应的说明，以下说法正确的选项是 A金属外表的一个电子只能吸取一个光子B电子吸取光子后肯定能从金属外

20、表逸出，成为光电子 C金属外表的一个电子吸取假设干个光子，积存了足够的能量才能从金属外表逸出D无论光子能量大小如何，电子吸取光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子答案A解析依据光子说，金属的一个电子一次只能吸取一个光子，假设所吸取的光子频率大于金属的极限频率，电子逸出金属外表，成为光电子，且光子的吸取是瞬时的，不需要时间的积存，假设所吸取的光子能量小于逸出功 光子频率小于金属的极限频率 ，就电子不能逸出金属外表，不能成为光电子 4入射光照耀到某金属外表上发生光电效应，假设入射光的强度减弱，而频率保持不变，以下说法中正确的选项是A有可能不发生光电效应 B从光照耀到金属外表上至发射出光电子之间的时

21、间间隔将明显增加C逸出的光电子的最大初动能将减小 D单位时间内从金属外表逸出的光电子数目将削减答案D解析由光电效应方程Ek h W可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强没有关系，但入射光的强度减弱，单位时间内从金属外表逸出的光电子数目将削减，选项A、C 错， D 对；光电效应具有瞬时性， B 错5. 光电效应的试验结论是：对于某种金属A. 无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应欢迎下载精品学习资源C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最

22、大初动能就越大答案 AD12解析依据光电效应规律可知，选项A 正确；依据光电效应方程h 2mvmax W知，频率 越高，初动能就越大，选项D 正确6. 对光电效应的懂得正确的选项是A. 金属钠的每个电子可以吸取一个或一个以上的光子，当它积存的动能足够大时，就能逸出金属 B假如入射光子的能量小于金属外表的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应 C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同答案BD解析依据爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率打算，与光强无关，入

23、射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大但要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于入射光的光子能量，且电子只能吸取一个光子，不能吸取多个光子电子从金属逸出时只有从金属外表向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小综上所述，选项B、D 正确欢迎下载精品学习资源. 题组 3对光电效应方程应用的考查7. 如图 1 是某金属在光的照耀下产生的光电子的最大初动能Ek 与入射光频率 的关系图象由图象可知 A该金属的逸出功等于EB. 该金属的逸出功等于hcC. 入射光的频率为2c 时，产生的光电子的最大初动能为E图 1欢迎下载精品学习资源D. 入射光的频率为答案

24、ABCcE2 时，产生的光电子的最大初动能为2欢迎下载精品学习资源解析由题图并结合 Ek h W得， Ek h E，故逸出功 W E，应选项 A 对；当 Ek 0 时， c ，c欢迎下载精品学习资源故 E hc ，应选项 B 对； 2c 时，可得出Ek E，应选项 C 对；当入射光的频率为光电效应，应选项D 错 8下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛 19逸出功 10J2 时，不发生欢迎下载精品学习资源现用波长为400 nm 的单色光照耀上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种 普朗克常量h6.63 10 34 Js，光速 c3.0 10 8 m/sA 2 种B 3 种C 4 种D

25、5 种答案A解析要发生光电效应，就入射光的能量必需大于金属的逸出功，由题可算出波长为欢迎下载精品学习资源 34400 nm 的光的能量为E h h c 6.63 103.0 108J 4.97 10 19 J ，大于铯和钙的逸出欢迎下载精品学习资源功所以 A 选项正确40010 9欢迎下载精品学习资源9. 如图 2 所示是光电管的原理图，已知当有波长为0 的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，就图 2A假设换用波长为 1 1 0 的光照耀阴极K时，电路中肯定没有光电流B假设换用波长为 2 20，依据 可知，波长为 1 的光的频率不肯定大于金属的极限频率，因此不肯定能发生光电效应现象，A 错误；

26、同理可以判定， B 正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在肯定频率与强度的光照耀下，光电流与电压之间的关系为：开头时，光电流随电压 U的增加而增大，当 U增大到肯定程度时，光电流到达饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不行能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在肯定频率与强度的光照耀下的最大光电流，增大电源电压，假设光电流到达饱和值，就光电流也不会增大，C 错误；将电源极性反接， 假设光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生， D 错误10. 2021 年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是创造了电荷耦合器件CCD图象传

27、感器他们的创造利用了爱因斯坦的光电效应原理如图3 所示电路可讨论光电效应规律图中标有 A 和 K 的为光电管，其中K 为阴极， A 为阳极抱负电流计可检测通过光电管的电流，抱负电压表用来指示光电管两端的电压现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照耀阴极 K，电流计中有示数；假设将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐步减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V ；现保持滑片 P 位置不变，光电管阴极材料的逸出功为，假设增大入射光的强度，电流计的读数 选填“为零”或“不为零” 图 3答案4.5 eV为零解析 依据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零

28、，读出此时电压表的示数为 U 6.0 V，由动能定理得 eU Ek ；由爱因斯坦光电效应方程有 Ek EW，解得光电管阴极材料的逸出功为 W 4.5 eV ；假设增大入射光的强度，电流计的读数仍为零11. 紫光在真空中的波长为 4.5 10 7 m，问：(1) 紫光光子的能量是多少？14 341919(2) 用它照耀极限频率为04.62 10Hz 的金属钾能否产生光电效应？假设能产生，就光电子的最大初动能为多少？ h6.63 10Js答案 14.42 10 J 2 能 1.36 10 J欢迎下载精品学习资源解析1 E h hc4.42 1019J欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源c2 6

29、.67 1014Hz ，由于 0，所以能产生光电效应欢迎下载精品学习资源光电子的最大初动能为Ekm h W h 0 1.36 10 19 J.12. 如图 4 所示，当开关 S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照耀阴极 P，发觉电流表读数不为零合上开关，调剂滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 0.60 V时，电流表读数为零(1) 求此时间电子的最大初动能的大小；图 4(2) 求该阴极材料的逸出功 答案10.6 eV21.9 eV解析设用光子能量为2.5 eV的光照耀时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W当反向电压到达 U 0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU Ekm由光电效应方程知Ekm h W由以上二式得 Ekm0.6 eV ， W 1.9 eV.欢迎下载