《高考物理大一轮复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性讲义（含解析）教科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习第十二章第1讲光电效应波粒二象性讲义（含解析）教科版（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点光电效应20182017201620152卷17题3卷19题1卷35(1)1卷35(1)1.玻尔理论和能级跃迁2.原子物理与动量观点的结合波粒二象性及近代物理学史201520142卷35(1)2卷35(1)核反应与核能20182017201620143卷14题1卷17题、2卷15题2卷35(1)、3卷35(1)1卷35(1)1.考查方式：高考对本部分内容考查形式比较固定，一般比较单一的考查某个知识点，且知识点相对比较单一，题型为选择题和填空题.2.命题趋势：由于本部分内容涉及点较多，且已经改为必考内容，今后的命题将向着多个考点融合的方向发展，且
2、以选择题的形式考查.第1讲光电效应波粒二象性一、光电效应及其规律1.光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子.2.光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率.3.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于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强度无关，只随入射光频率的增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109s.(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正比.自测1(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是
3、()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.改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误.用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于等于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hmv2W可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确.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
4、一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量h.2.逸出功W：电子从金属中逸出所需做功的最小值.3.最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子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：hmv2W或mv2hW.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，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最大初动能.自测2(多选)如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像.普朗克常量为h，由图像可知()图1A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于h0C.入射光的频率为20时，产生的电子的
5、最大初动能为ED.入射光的频率为时，产生的电子的最大初动能为答案ABC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大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波.(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，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.自测3(多选)下列说法中正确的是()A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦
6、克斯韦的光的电磁说B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗条纹处落下光子的概率小D.单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性答案CD命题点一光电效应电路和光电效应方程的应用1.四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.(4)光电子不是光子，而是电子.2.两条对应关系(1)光照强度大光子数目多发射光电子多光电流大；(2)光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大.3.三个关系式(1)爱因斯坦
7、光电效应方程：hmv2W.(2)最大初动能与遏止电压的关系：EkeU0.(3)逸出功与极限频率的关系Wh0.例1(2018全国卷17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019J.已知普朗克常量为6.631034Js，真空中的光速为3.00108ms1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.11014HzB.81014HzC.21015HzD.81015Hz答案B解析设单色光的最低频率为0，由EkhW0知Ekh1W0,0h0W0，又知1整理得0，解得081014Hz.变式1(多选)(2017全国卷19)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a
8、、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ab，则一定有UaUbB.若ab，则一定有EkaEkbC.若UaUb，则一定有EkaEkbD.若ab，则一定有haEkahbEkb答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得，EkmhW0，由动能定理得，EkmeU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当ab时，一定有EkaEkb，UaUb，故选项A错误，B正确；若UaUb，则一定有EkaEkb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0haEkahbEkb，故选项D错误.例2(2019广东省中山一中、仲元中学
9、等七校第一次模拟)如图2，实验中分别用波长为1、2的单色光照射光电管的阴极K，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m，带电荷量为e，真空中的光速为c，下列说法正确的是()图2A.若12，则U1U2B.根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率C.用1照射时，光电子的最大初动能为eU1D.入射光的波长与光电子的最大初动能成正比答案C解析根据爱因斯坦光电效应方程，有：WEkmeU0，因此若12，则U1U2，故A错误；根据WeU1；WeU2，其中的Wh0，三式联立可求解h和0，选项B错误；用1照射时，光电子的最大初动能为eU1，选项C正确；根据WEkm可知入射光的波长与光电子的最大初动能
10、不成正比，故D错误.变式2(2018山西省太原市三模)如图3，在研究光电效应的实验中，保持P的位置不变，用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转；改用另一频率的单色光b照射K，电流计的指针发生偏转，那么()图3A.增加a的强度一定能使电流计的指针发生偏转B.用b照射时通过电流计的电流由d到cC.只增加b的强度一定能使通过电流计的电流增大D.a的波长一定小于b的波长答案C解析用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转，说明a光的频率小于阴极K的截止频率，增加a的强度也无法使电流计的指针发生偏转，A错误；电子运动方向从d到c，电流方向从c到d，B错误；只增加b的强度可以使光电流增大，使通
11、过电流计的电流增大，C正确；b光能使阴极K发生光电效应，b光的频率大于阴极K的截止频率也就大于a光的频率，b的波长一定小于a的波长，D错误.命题点二光电效应图像图像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与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标0逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W|E|E普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系遏止电压U0：图线与横轴的交点的横坐标饱和光电流Im：光电流的最大值最大初动能：EkeU0颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压U01、U02饱和光电流最大初动能Ek1eU01，Ek2eU02遏止电压U0
12、与入射光频率的关系图线极限频率0：图线与横轴的交点的横坐标遏止电压U0：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即hke(注：此时两极之间接反向电压)例3(2018广东省潮州市下学期综合测试)用如图4甲所示的装置研究光电效应现象.用频率为的光照射光电管时发生了光电效应.图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()图4A.普朗克常量为hB.仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大C.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变D.
13、保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数增大答案A解析根据hmv2W可得，图线纵截距的绝对值等于金属的逸出功，即等于b.当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为a，那么普朗克常量为h，故A正确；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与照射光的频率有关，与光的强度无关，故B错误；若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表G的示数会减小，故C、D错误.变式3(2018河南省濮阳市第三次模拟)用如图5甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、
14、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知()图5A.单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大B.单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大C.单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最小D.单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小答案B解析a、c两单色光照射后遏止电压相同，根据EkmeU0，可知产生的光电子最大初动能相等，则a、c两单色光的频率相等，光子能量相等，由于a光的饱和光电流较大，则a光的强度较大，单色光b照射后遏止电压较大，根据EkmeU0，可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程hmv2W得，b光的频率大于a光的频率，故A、C、D错误，B正确.变式4(2018广西桂林、百色和崇左市第三次联考)金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U0与入射光频率的关系图像如图6所示.则由图像可知()图6A.入射光频率越大，该金属的逸出功越大B.入射光的频率越大，则遏止电压越大(0)C.由图可求出普朗克常量hD.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比答案B解析当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以Wh0，逸出功
