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1、第十二单元波粒二象性和原子物理第30讲光电效应波粒二象性【教材知识梳理】一、1.电子光电子2.大于或等于3.(1)大于或等于(2)强度增大(4)正比二、1.h2.最小值3.电子4.(1)h-W0(2)最大初动能三、1.(1)波动(2)粒子(3)波粒二象2.(1)大小辨别明理(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)()(8)()【考点互动探究】考点一1.BC解析 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量后从锌板表面逸出,称之为光电子,故选项A错误,B正确;锌板与验电器相连,带有同种电荷,锌板失去电子,应该带正电,且失去电子越多,带的电荷量越多,
2、验电器指针张角越大,故选项C正确,D错误.2.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,则光电流将增大,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,用频率小于的光照射时,若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应,选项C错误;根据h-W0=Ek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.3.BC解析 由光电效应方程可知Ek=h-W0,该动能又会在遏止电压下恰好减为零,则eU=h-W0,其中W0为逸出功,同种金属的W0相同.若ab,则UaUb,故A错误;若ab,根据Ek=
3、h-W0,可得EkaEkb,故B正确;若UaUb,根据Ek=eU,可得Ekab,根据Ek=h-W0可知h-Ek=W0,由于是照射到同种金属上,逸出功W0相同,故D错误.4.C解析 光子能量h=2.5 eV的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.6 V 时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动能定理eU=Ek知,最大初动能Ek=eU=0.6 eV,由光电效应方程h=Ek+W0知W0=1.9 eV,对图乙,当电压表读数为2 V时,电子到达阳极的最大动能Ek=Ek+eU=0.6 eV+2 eV=2.6 eV,故选项C正确.考点二例1A解析 由图像可知,a、c的
4、遏止电压相同,根据光电效应方程可知,单色光a和c的频率相同,但a产生的光电流大,说明a光的强度大,选项A正确,B错误;b的遏止电压大于a、c的遏止电压,所以单色光b的频率大于a的频率,选项C错误;只要光的频率不变,改变电源的极性,仍可能有光电流产生,选项D错误.变式题1AC解析 图线与横轴交点的的横坐标表示截止频率,A正确,B错误;由光电效应方程Ek=h-W0,可知图线的斜率为普朗克常量,C正确;该金属的逸出功为W0=hc=6.6310-344.2710141.610-19 eV1.77 eV,D错误.变式题2ABC解析 不同的材料有不同的逸出功,所以遏止电压Uc不同,选项A正确;由爱因斯坦光
5、电效应方程得h=W0+Ek,故选项B正确;在照射光的频率大于极限频率的情况下,发射出的光电子数与照射光的强度成正比,光强不确定,所以单位时间内逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同,选项C正确;由Ek=h-h0=eUc,可得Uc=he(-0),故图线的斜率为相同的常数,选项D错误.考点三例2A解析 根据德布罗意波长公式=hp,质子的质量大于电子的质量,相同速度的质子比相同速度的电子动量大,则质子的德布罗意波长小,分辨率高,其最高分辨率将小于0.2 nm,故A正确,B、C、D错误.变式题1B变式题2AB解析 黑体辐射的实验规律只能用光的粒子性解释,普朗克用能量子理论分析,结果与事实完全相符
6、,选项C错误;由于Ek=12mv2,p=mv,因此p=2mEk,质子和电子动能相等,但质量不等,故动量p也不等,根据德布罗意波长=hp可知,二者的德布罗意波长不同,选项D错误.变式题3ABD变式题4D解析 根据爱因斯坦的“光子说”可知,单个光子表现为粒子性,而大量光子表现为波动性,所以曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点,说明了单个光子表现为粒子性,故A错误;光子的粒子性并非宏观实物粒子的粒子性,故单个光子通过双缝后的落点无法预测,故B错误;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹,说明了大量光子表现为波动性,故C错误;光子到达概率大的区域表现为亮条纹,而光子到达概率小的区域
7、表现为暗条纹,故D正确.1.对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点,以下说法错误的是()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C.辐射和吸收的能量是量子化的D.吸收的能量可以是连续的解析 D根据量子化的理论,带电微粒辐射和吸收的能量,只能是某一最小能量值的整数倍,故A、B正确.带电粒子辐射和吸收的能量不是连续的,是量子化的,故C正确,D错误.2.2018浙江奉化高中模拟 人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉,普朗克常量为6.6310-34 Js,光速为3.0108 m/s,则人眼能察觉
8、到绿光时所接收到的最小功率是()A.2.310-18 WB. 3.810-19 WC. 7.010-48 WD. 1.210-48 W解析 A绿光光子能量E=h=hc=6.6310-343.010853010-9=3.810-19 J,每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔,才能被察觉,所以P=6E1s=63.810-191 W=2.310-18 W,故A正确.3.下列关于光的波粒二象性的理解正确的是()A.大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性B.光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子C.光在传播时粒子性显著,而与物质相互作用时波动性显著D.高频光是粒子,低频光是
9、波解析 A大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,故A正确;光在传播时波动性显著,而与物质相互作用时粒子性显著,故B、C错误;高频光波长小,光的粒子性显著,低频光波长大,光的波动性显著,故D错误.4.在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图30-1所示.若该直线的斜率和纵截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为,所用材料的逸出功可表示为.图30-1答案 ek-eb解析 光电效应中,入射光子能量为h,克服逸出功W0后多余的能量转化为电子最大初动能,eUc=h-W0,整理得Uc=he-W0e,斜率即he=k,所以普朗克常量h=e
10、k,纵截距为b,即eb=-W0,所以逸出功W0=-eb.5.(多选)图30-2是某金属在光的照射下逸出的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像.由图像可知()图30-2A.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,逸出的光电子的最大初动能为ED.入射光的频率为02时,逸出的光电子的最大初动能为E2答案 ABC第31讲原子和原子核【教材知识梳理】卢瑟福线状n2r1E1n2质子电子质子核内N012tm012t重核轻核辨别明理(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)()(8)()(9)()【考点互动探究】考点一例1A解析 卢瑟福根据粒子散
11、射实验,提出了原子核式结构模型,选项A正确;卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设,从而否定了汤姆孙原子模型的正确性,B错误;电子质量太小,对粒子的影响不大,选项C错误;绝大多数粒子穿过金箔后,几乎仍沿原方向前进,D错误.变式题1D解析 在粒子散射实验中,由于电子的质量太小,电子的质量只有粒子的17300,它对粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响,完全可以忽略,故D正确,A、B、C错误.变式题2C解析 首先明确粒子和重金属原子核均带正电荷,相互排斥,且作用力在二者连线上,再由牛顿第二定律知,被散射的粒子的加速度由重金属原子核的斥力产生,所以图中加速度方向标示正确的仅有P点,故C正确.考点
12、二例2AC解析 根据C32=3知,这群氢原子能够发出3种不同频率的光子,故A正确;由n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大,E=(13.6-1.51) eV=12.09 eV,故B错误;从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量最小,频率最小,则波长最大,故C正确;一群处于n=3能级的氢原子向更高能级跃迁,吸收的能量必须等于两能级之差,故D错误.变式题1D解析 由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长,可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率,所以谱线a的光子能量小于n=5和n=2间的能级差,选项D正确,选项A、B、C错误.变式题2BCD解析 根据跃迁理论,处于基态的氢原子被某外来单色
13、光激发后跃迁到n=5能级,需要吸收的能量为E=E5-E1=-0.54-(-13.6) eV=13.06 eV,A错误;波长最长的谱线来自第5能级向第4能级的跃迁,根据E=hc=E5-E4,解得=4000 nm,B正确;波长最短的谱线来自第5能级向第1能级的跃迁,根据hcmin=E5-E1,解得min=9.510-8 m,根据min=hp,解得p=6.9710-27 kgm/s,C正确;根据爱因斯坦光电效应方程得h=W0+Ek,解得Ekmax=hcmin-W0=9.72 eV,D正确.考点三例3B解析 衰变过程动量守恒,生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向,根据Ek=p22m,可知衰变后钍核的动
14、能小于粒子的动能,所以B正确,A错误;半衰期是一半数量的铀核衰变需要的时间,C错误;衰变过程放出能量,质量发生亏损,D错误.变式题B解析 由动量守恒定律可知,静止的铀核发生衰变后,生成的均带正电的粒子和钍核的动量大小相等,但方向相反,由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外切”圆,又R=mvBq=pBq,在p和B大小相等的情况下,R1q,因q钍q,则R钍R,故B正确.例4A解析 射线穿透能力最弱,电离作用强,容易被物体吸收,故A正确;射线的速度约是光速的99%,故B错误;射线是一种波长很短的电磁波,电离能力极弱,故C错误;射线(高速电子束)带负电,是由一个中子转变成一个质子后释放的,故D错误.变式题D解析 射线是高速24He核流,射线是高速电子流,射线是能量很高的电磁波,A错误.在、三种射线中,射线的电离能力最强,射线的电离能力最弱,B错误.半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律,对于少数原子核无意义,C错误.考点四例5CABEF解析 衰变是原子核自发地放射出粒子的核衰变过程,选C;衰变是原子核自发地放射出粒子的核衰变过程,选A、B;重核裂变选E;轻核聚变选F.变式题A解析 12H+13H24He+01n是核聚变反应方程,A正确;714N+24He817O+11H是原子核的人工转变反应方程,B错误;24He+1327Al1530P+01n是居里夫妇发现人工放射
