《（全国版）2019版高考物理一轮复习 第13章 近代物理初步 第47课时 光电效应、波粒二象性学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国版）2019版高考物理一轮复习 第13章 近代物理初步 第47课时 光电效应、波粒二象性学案（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第47课时光电效应、波粒二象性考点1光电效应规律的理解和应用1光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，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)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。(4)当发生光电效应时，饱和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6.631034 Js。(2)光电效应方程：EkhW0。其中h为入射
2、光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0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)，用c表示。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。用W0表示逸出功，W0hc。1(人教版选修35 P30演示实验改编)(多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板带负电答案BC解析光电效应是在光的照射下锌板中的电子从锌板
3、表面逸出，A错误、B正确；验电器与锌板相连，锌板因失去电子带正电，验电器指针张开一个角度，C正确、D错误。2(人教版选修35 P36T2改编)(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()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，逸出的光电子数也增加，则光电流将增大，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，B错误；用频率为的光照射光电管阴极，发生光电
4、效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；根据hW0mv2可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，D正确。3(2017全国卷)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、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Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb答案BC解析光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eUEk，根据光电效应方程可知EkhW0，若ab，则EkaEkb，UaUb，选
5、项A错误、选项B正确；若UaUb，则EkaEkb，选项C正确；由光电效应方程可得W0hEk，则haEkahbEkb，选项D错误。考点2光电效应的图象问题1Ek图象(如图所示)由EkhW0可知：(1)图线与轴交点的横坐标c，表示极限频率。(2)图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值，表示逸出功W0。(3)图线的斜率k表示普朗克常_量h。2IU图象(如图所示)(1)图线与横轴的交点的绝对值表示遏止电压。(2)饱和光电流Im：电流的最大值。(3)最大初动能：EkmeUc。3Uc图象(如图所示)由EkhW0eUc可得：Uc，则：(1)图线与横轴的交点，表示截止频率c。(2)遏止电压Uc随入射光频率的增大而增
6、大。(3)图线的斜率k。(注：此时两极之间接反向电压)例(2017福建南平模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，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象，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()A普朗克常量为hB断开开关S后，电流表G的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D仅增加照射光的强度，电流表G的示数保持不变解析由EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h，故A错误；断开开关S后，光电子匀速运动到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正
7、确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；仅提高照射光强度，单位时间内发出的光电子增多，电流表G的示数增大，故D错误。答案B光电效应的实质和发生条件(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，以使金属带正电。(2)能否发生光电效应不取决于入射光的光照强度，而取决于入射光的频率，只要入射光频率大于该金属的极限频率，无论光照强弱，均能发生光电效应。(3)定性分析光电效应问题光电效应实验装置及研究电路甲图是光电管正常工作的电路，光电流有最大值，未达到最大值之前其大小与光强、电压有关，达到最大值后，光电流与光强成正比。乙图是光电管加上反向电压，可以研
8、究光电管的遏止电压。研究光电效应的两条线索1爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中c为极限频率。从图中可以确定的是()A逸出功与有关BEkm与入射光强度成正比C当c时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关答案D解析逸出功是由金属自身决定的，与无关，A错误。Ek随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，与入射光强度无关，B错误。当c时，无光电子逸出，C错误。由EkhW0知，Ek图象的斜率为h，D正确。2在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之
9、间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出()A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能答案B解析由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eUcEk和hW0Ek得甲、乙光频率相等，丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，B正确，A、D错误；由hcW0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误。3(人教版选修35 P34例题改编)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示
10、。已知普朗克常量h6.631034 Js。(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_ J； (3)如果实验中入射光的频率7.001014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_ J。答案(1)阳极(2)(5.125.18)1014(3.393.43)1019(3)(1.211.25)1019解析(1)由光电管的结构知，A为阳极。(2)Uc图象中横轴的截距表示截止频率c，逸出功W0hc6.6310345.121014 J3.391019 J。(3)由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0
11、，可求结果Ek6.6310347.001014 J3.391019 J1.251019 J。考点3光的波粒二象性1光的波动性和粒子性2物质波(德布罗意波)由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长。1下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()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大量光子的行为往往显示出粒子性答案C解析光具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速
12、；光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D错误。2光具有波粒二象性，那么能够证明光具有波粒二象性的现象是()A光的反射及小孔成像B光的干涉、光的衍射、光的色散C光的折射及透镜成像D光的干涉、光的衍射和光电效应答案D解析表明光具有波动性的典型现象是光的干涉和衍射现象，表明光具有粒子性的典型现象是光电效应和康普顿效应。故选D。32002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源。X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为，以h表
13、示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则()AE，p0 BE，pCE，p0 DE，p答案D解析根据Eh，且，c可得X射线每个光子的能量为E，每个光子的动量为p。故选D。1(2017北京朝阳模拟)(多选)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以()A改用红光照射 B改用紫光照射C改用蓝光照射 D增加绿光照射时间答案BC解析光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，D错误；最大初动能与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴
14、极逸出时的最大初动能，A错误，B、C正确。2(2018天津红桥区期末)(多选)下列说法正确的是()A动量相同的电子和质子，其德布罗意波长相同B光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量C康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量D黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的答案ABC解析根据物质波波长公式可知，当质子和电子动量相同时，则德布罗意波长相同，A正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量h，B正确；康普顿效应说明光具有粒子性和光子具有动量，光子的动量p，C正确；黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是分立的，D错误。3(2017陕西宝鸡中学高三质检)(多选)下列说法正确的是()A普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值叫能量子B德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量和动量p跟它对应的波的频率和波长
