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1、备战高考之物理一轮复习讲义：68 波粒二象性（人教版）高频考点：黑体辐射、光电效应、波粒二象性 动态发布：2011江苏物理第12题C、2011上海物理第3题、2010天津理综第8题、2010江苏物理卷第12C题、2009高考上海物理第6题、2011上海物理第17题、命题规律：黑体辐射、光电效应、波粒二象性都是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点，高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题。考查的题型一般为选择题，难度中等。命题分析考查方式一 考查黑体辐射【命题分析】人们通过对黑体辐射的研究，普朗克提出了量子论，开创了物理学新纪元。高考对黑体辐射的考查难度中等或偏易。例1.（2011
2、江苏物理第12题C）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是【解析】：黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以选项A正确。 【答案】A【点评】题的下黑体辐射强度与波长关系图源于教材，考查对黑体辐射强度与波长关系图的理解。考查方式二 考查光电效应【命题分析】普朗克1900年提出量子论，1905年爱因斯坦提出光子学说，成功解释了光电效应实验。任何一种金属都有一个极限频率，只有当入射光的频率大于这个极限频率才能发生光电效应。光电效应实验表明光具有粒子性。光子能量公式E=h，光电效应方程Ek= hW。
3、高考对光电效应的考查难度中等或偏难。例2（2011上海物理第3题）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是(A)改用频率更小的紫外线照射 (B)改用X射线照射(C)改用强度更大的原紫外线照射 (D)延长原紫外线的照射时间璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大，选项B正确。【答案】BC【点评】此题从光电效应的光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图线切入，综合考查光电效应、光的干涉、全反射、光的色散等知识点。 例4.（2010江苏物理卷第12C题）研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射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
4、吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压的关系图象中，正确的是 . （2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_ _(选填“增大、“减小”或“不变”)， 原因是_ _。（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV， 金属钠的截止频率为Hz, 普朗克常量h=Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。【解析】由于入射光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项AB错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光
5、电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C正确D错误。由于光电子从金属表面逸出时，要受到金属表面层中力的作用（或需要克服逸出功做功），所以光电子的动量减小。【答案】 （1）C （2）减小 光电子受到金属表面层中的阻碍作用（或需要克服逸出功）（3）不能。氢原子放出光子能量E=E3-E2，代人数据得E=1.89eV。金属钠的逸出功W=hc，代人数据得W=2.3eV。因为EW，所以不能发生光电效应。【点评】此题综合考查光电效应、光电流图象、逸出功、原子跃迁等知识点。例5（2009高考上海物理第6题）光电效应的实验结论是：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
6、光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应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大初动能就越大【解析】每种金属都有它的极限频率n0，只有入射光子的频率大于极限频率n0时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程Ek=hnW=hnhn0，可知入射光子的频率n 越大，产生的光电子的最大初动能Ek也越大，与入射光的强度无关，所以AD正确。【答案】AD【点评】考查对光电效应规律的理解。例6 （2007年高考四川理综第19题）两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射
7、某金属时没有光电子逸出，则A. 在真空中， a光的传播速度较大B. 在水中，a光的波长较小C. 在真空中， b光光子的能量较大D. 在水中，b光的折射率较小【解析】由“a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射某金属时没有光电子逸出”可知a光的频率大于b光，波长小于b光，因此， a光光子的能量较大，波长较小，选项B对C错；在在真空中，任何频率的光传播速度都等于c，选项A错；由光的色散可知，在同一种介质中，频率大的光折射率大，所以在水中， b光的折射率较小，选项D对。因此正确选项是BD。【答案】BD【点评】此题将光电效应现象与几何光学的有关知识综合在一起考查，涉及知识面广，综合性强。例7（2007年
8、高考重庆理综第18题）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为1和2)制成，板面积为S, 间距为d. 现用波长为(12的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量与其成正比的为A. B. C. D. 【解析】现用波长为(12的单色光持续照射两板内表面，由极限波长为2的钾产生光电效应现象，电子从钾极板逸出到达铂极板，电容器带电。当钾铂极板的带电量产生的电场足以使光电效应中产生的初动能最大的光电子不能到达铂极板时，此时电容器的带电量为最终带电量Q。由爱因斯坦光电效应方程得光电子的最大初动能Ek=hc/ hc/2由动能定理得eU=Ek0 电容器的电容定义 C=Q/U平行板电容
9、器C联立上述各式解得Q, 所以正确选项为D.【答案】D 【点评】此题将光电效应现象与电容器结合在一起，综合考查动能定理、光电效应、电容器等知识。考查方式三 考查波粒二象性和物质波【命题分析】光的干涉、衍射实验证明光具有波动性，麦克斯韦提出光是电磁波。光电效应实验康普顿实验都表明光具有粒子性。光具有波粒二象性。个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的作用效果表现为波动性；频率越低的光，波动性越显著，容易观察到光的干涉和光的衍射现象；频率越高的光，粒子性越显著，贯穿本领越强。德布罗意提出物质波：任何运动的物体，都有一种波与之对应。物质波的波长=h/p=h/mv。高考对波粒二象性的考查以定性为主，对物
10、质波的考查定量为主，难度中等。例8.（2011上海物理第17题）.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则(A)图像(a)表明光具有粒子性(B)图像(c)表明光具有波动性(C)用紫外光观察不到类似的图像(D)实验表明光是一种概率波【解析】图像(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图像(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性；用紫外光也可以观察到类似的图像，实验表明光是一种概率波，选项ABD正确。【答案】ABD【点评】此题根据人们用微弱的光做双缝干涉实验所看到的现象，来说明光是概率波，光具有波粒二象性。例9（2006年上海物理第） 人类
11、对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是 A牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 B光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 C麦克斯韦预言了光是一种电磁波 D光具有波粒二象性.【解析】：爱因斯坦的光子和牛顿的微粒除了都能够表现出粒子的特性（具有动量、能量）之外，并无任何相同之处。光子不是牛顿所描绘的那种遵循经典力学运动定律的微粒，因此选项A错。衍射和干涉是波的特有现象，光的双缝干涉实验显示光具有波动性。麦克斯韦由光和电磁波在真空中传播速度相同预言了光是一种电磁波综合爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说，说明光具有波粒二象性.所以正确选项是BCD。【答案】BCD【点评】：要了解人类对光的本性的认识的过程，知道光的波粒二象性的意义。例10（2007年高考江苏物理第7题）现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是A、一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多6用心 爱心 专心
