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1、物理选修选修3-5 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第十六章波粒二象性波粒二象性章章 末末 小小 结结1 1知知识识结结构构2 2规规律律方方法法3 3触触及及高高考考知知 识识 结结 构构规规 律律 方方 法法(2)应用光电效应规律解题应当明确应用光电效应规律解题应当明确光光电电效效应应规规律律中中“光光电电流流的的强强度度”指指的的是是光光电电流流的的饱饱和和值值(对对应应从从阴阴极极发发射射出出的的电电子子全全部部被被拉拉向向阳阳极极的的状状态态)。因因为为光光电电流流未未达达到到饱饱和和值值之之前前，其其大大小小不不仅仅与与入入射射光光的的强强度度有有关关，还还与与
2、光光电电管管两两极极间间的的电电压压有有关关，只只有有在在光光电电流流达达到到饱饱和和值以后才和入射光的强度成正比。值以后才和入射光的强度成正比。明确两个决定关系明确两个决定关系a逸逸出出功功W0一一定定时时，入入射射光光的的频频率率决决定定着着能能否否产产生生光光电电效效应应以以及及光光电电子子的的最大初动能。最大初动能。b入入射射光光的的频频率率一一定定时时，入入射射光光的的强强度度决决定定着着单单位位时时间间内内发发射射出出来来的的光光电电子数。子数。(多多选选)(湖湖北北武武钢钢三三中中、武武汉汉三三中中、省省实实验验中中学学20152016学学年年高高二二下下学学期期联联考考)用用如
3、如图图甲甲所所示示的的电电路路研研究究光光电电效效应应中中光光电电流流强强度度与与照照射射光光的的强强弱弱、频频率率等等物物理理量量的的关关系系。图图中中A、K两两极极间间的的电电压压大大小小可可调调，直直流流电电源源的的正正负负极极也也可可以以对对调调。分分别别用用a、b、c三三束束单单色色光光照照射射，调调节节A、K间间的的电电压压U，得得到到光光电流电流I与电压与电压U的关系如图乙所示。由图可知的关系如图乙所示。由图可知()典例典例 1ABCA单色光单色光b的频率大于的频率大于a的频率的频率B单色光单色光a和和c的光子能量相同，但的光子能量相同，但a光强度更强些光强度更强些C单色光单色光
4、a的遏止电压小于单色光的遏止电压小于单色光b的遏止电压的遏止电压D随着电压的增大，光电流不断增大随着电压的增大，光电流不断增大解解题题指指导导：两两条条线线索索：(1)通通过过频频率率分分析析：光光子子频频率率高高光光子子能能量量大大产产生生光光电电子子的的最最大大初初动动能能大大。(2)通通过过光光的的强强度度分分析析：入入射射光光强强度度大大光光子子数数目目多多产生的光电子多产生的光电子多光电流大。光电流大。解解析析：由由图图乙乙可可知知，单单色色光光b照照射射后后遏遏止止电电压压较较大大，根根据据EkmeUc知知，b光光照照射射后后产产生生的的光光电电子子最最大大初初动动能能较较大大，根
5、根据据光光电电效效应应方方程程EkmhW0得得，b光光的的频频率率大大于于a光光的的频频率率，故故A正正确确，C正正确确；a、c两两光光照照射射后后遏遏止止电电压压相相同同，知知产产生生的的光光电电子子最最大大初初动动能能相相等等，可可知知a、c两两光光的的频频率率相相等等，光光子子能能量量相相等等，由由于于a光光的的饱饱和和电电流流较较大大，则则a光光的的强强度度较较大大，故故B正正确确；随随着着正正向向电电压压的的增增大大，光光电电流流增增大大，增增大大到到一一定定程程度度，电电流流达达到到饱饱和和，不不再再增增大大，故故D错错误误。故故选选A、B、C。二、光的波粒二象性二、光的波粒二象性
6、1大大量量光光子子产产生生的的效效果果显显示示出出波波动动性性，比比如如干干涉涉、衍衍射射现现象象中中，如如果果用用强强光光照照射射，在在光光屏屏上上立立刻刻出出现现了了干干涉涉、衍衍射射条条纹纹，波波动动性性体体现现了了出出来来；个个别别光光子子产产生生的的效效果果显显示示出出粒粒子子性性。如如果果用用微微弱弱的的光光照照射射，在在屏屏上上就就只只能能观观察察到到一一些些分分布布毫毫无无规规律律的的光光点点，粒粒子子性性充充分分体体现现；但但是是如如果果微微弱弱的的光光在在照照射射时时间间加加长长的的情情况况下下，在在感感光光底底片片上上的的光光点点分分布布又又会会出出现现一一定定的的规规律
7、律性性，倾倾向向于于干干涉涉、衍衍射射的的分布规律。这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据。分布规律。这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据。2光光子子和和电电子子、质质子子等等实实物物粒粒子子一一样样，具具有有能能量量和和动动量量。和和其其他他物物质质相相互互作用时，粒子性起主导作用。作用时，粒子性起主导作用。3光光子子的的能能量量与与其其对对应应的的频频率率成成正正比比，而而频频率率是是波波动动性性特特征征的的物物理理量量，因因此此Eh，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。4对对不不同同频频率率的的光光，频频率率低低、波波长
8、长长长的的光光，波波动动性性特特征征显显著著；而而频频率率高高、波长短的光，粒子性特征显著。波长短的光，粒子性特征显著。5光光在在传传播播时时体体现现出出波波动动性性，在在与与其其他他物物质质相相互互作作用用时时体体现现出出粒粒子子性性。处处理光的波粒二象性问题的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波。理光的波粒二象性问题的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波。(多选多选)下列叙述的情况正确的是下列叙述的情况正确的是()A光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体B光波是与橡皮绳形成的绳波相似的波光波是与橡皮绳形成的绳波相似的波C光具有粒子性
9、，它和其他物质作用是光具有粒子性，它和其他物质作用是“一份一份一份一份”进行的进行的D光子在空间各点出现的可能性大小光子在空间各点出现的可能性大小(概率概率)，可以用波动的规律来描述，可以用波动的规律来描述解解题题指指导导：光光具具有有波波粒粒二二象象性性，但但不不是是宏宏观观的的粒粒子子和和波波，在在相相互互作作用用时时表表现的粒子性显著，在传播时表现的波动性显著。现的粒子性显著，在传播时表现的波动性显著。典例典例 2CD解解析析：光光具具有有粒粒子子性性，但但是是不不同同于于宏宏观观的的物物体体，即即说说明明每每个个光光子子不不像像一一个个极极小小的的球球体体，所所以以A错错误误；光光具具
10、有有波波动动性性，但但是是光光波波不不同同于于橡橡皮皮绳绳形形成成的的绳绳波波，即即B错错误误；光光具具有有粒粒子子性性，它它和和其其他他物物质质作作用用是是“一一份份一一份份”进进行行的的，即即C正正确确；光光在在传传播播的的过过程程中中，光光子子在在空空间间各各点点出出现现的的可可能能性性大大小小(概概率率)，可可以以用用波波动动的的规规律来描述，即律来描述，即D正确。正确。触触 及及 高高 考考从从历历年年高高考考试试题题看看，有有关关本本章章内内容容的的考考题题多多以以选选择择、填填空空的的形形式式出出现现，难难度不大，均属基本题。其中命题率较高的知识点是光电效应。度不大，均属基本题。
11、其中命题率较高的知识点是光电效应。(2018全全国国卷卷，17)用用波波长长为为300nm的的光光照照射射锌锌板板，电电子子逸逸出出锌锌板板表表面面的的最最大大初初动动能能为为1.281019J。已已知知普普朗朗克克常常量量为为6.631034Js，真真空空中中的光速为的光速为3.00108ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014Hz B81014HzC21015Hz D81015Hz例例 题题B一、考题探析一、考题探析一、选择题一、选择题(1题为单选题，题为单选题，2题为多选题题为多选题)1(2017北北京京卷卷，18)201
12、7年年年年初初，我我国国研研制制的的“大大连连光光源源”极极紫紫外外自自由由电电子子激激光光装装置置，发发出出了了波波长长在在100 nm(1 nm109 m)附附近近连连续续可可调调的的世世界界上上最最强强的的极极紫紫外外激激光光脉脉冲冲，“大大连连光光源源”因因其其光光子子的的能能量量大大、密密度度高高，可可在在能能源源利利用用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。二、临场练兵二、临场练兵 一一个个处处于于极极紫紫外外波波段段的的光光子子所所具具有有的的能能量量可可以以电电离离一一个个分分子子，但但又又不不会会把把分分子子打打碎碎。据
13、据此此判判断断，能能够够电电离离一一个个分分子子的的能能量量约约为为(取取普普朗朗克克常常量量h6.61034 Js，真空光速，真空光速c3108 m/s)()A1021 J B1018 JC1015 J D1012 JB2(2017全全国国卷卷，19)在在光光电电效效应应实实验验中中，分分别别用用频频率率为为a、b的的单单色色光光a、b照照射射到到同同种种金金属属上上，测测得得相相应应的的遏遏止止电电压压分分别别为为Ua和和Ub、光光电电子子的的最最大大初初动动能分别为能分别为Eka和和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是为普朗克常量。下列说法正确的是()A若若ab，则一定有，则一定有U
14、ab，则一定有，则一定有EkaEkbC若若UaUb，则一定有，则一定有Ekab，则一定有，则一定有haEkahbEkbBC解解析析：光光电电效效应应中中遏遏止止电电压压与与最最大大初初动动能能之之间间的的关关系系为为eUEk，根根据据光光电电效应方程可知效应方程可知EkhW0若若 ab，则，则EkaEkb，UaUb，选项，选项A错误，选项错误，选项B正确；正确；若若UaUb，则，则EkaEkb，选项，选项C正确；正确； 由光电效应方程可得由光电效应方程可得W0hEk，则，则haEkahbEkb，选项，选项D错误。错误。1 24(2016全全国国卷卷，35)现现用用某某一一光光电电管管进进行行光
15、光电电效效应应的的实实验验，当当用用某某一一频频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是_A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关遏止电压的大小与入射光的频率
16、有关，与入射光的光强无关ACE解解析析：根根据据光光电电效效应应规规律律，保保持持入入射射光光的的频频率率不不变变，入入射射光光的的光光强强变变大大，则则饱饱和和光光电电流流变变大大，选选项项A正正确确；由由爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程知知，入入射射光光的的频频率率变变高高，产产生生的的光光电电子子最最大大初初动动能能变变大大，而而饱饱和和光光电电流流与与入入射射光光的的频频率率和和光光强强都都有有关关，选选项项B错错误误，C正正确确；保保持持入入射射光光的的光光强强不不变变，不不断断减减小小入入射射光光的的频频率率，当当入入射射光光的的频频率率小小于于极极限限频频率率时时，就就不不能能产产生生光光电电效效应应，没没有有光光电电流流产产生生，选选项项D错错误误；遏遏止止电电压压与与产产生生的的光光电电子子的的最最大大初初动动能能有有关关，光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射光的频率有关，与入射光的光强无关，选项射光的频率有关，与入射光的光强无关，选项E正确。正确。
