高中物理 第十七章 波粒二象性章末復習課學案 新人教版選修35

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1、 第十七章 波粒二象性 章末復習課 【知識體系】 主題1　光電效應及光電效應方程 1.有關光電效應的問題主要有兩個方面，一是關于光電效應現象中有關規(guī)律的判斷，二是應用光電效應方程進行簡單的計算．處理該類問題關鍵是掌握光電效應的規(guī)律，明確各物理量之間的決定關系． 2.光電效應的規(guī)律是：①截止頻率ν0，是能使金屬發(fā)生光電效應的最低頻率，這也是判斷能否發(fā)生光電效應的依據．若ν<ν0，無論多強的光照射時，都不能發(fā)生光電效應；②最大初動能Ek，與入射光的頻率和金屬的逸出功有關，與光強無關；③飽和光電流與光的強度有關，在入射光頻率不變的情況下，光強正比于單位時間內照射到金屬表面單位

2、面積上的光子數． 3.光電子的最大初動能跟入射光的能量hν、金屬逸出功W0的關系為光電效應方程，表達式為Ek＝hν－W0，反映了光電效應現象中的能量轉化和守恒． 【典例1】　關于光電效應的規(guī)律，下列說法不正確的是(　　) A．當某種色光照射金屬表面時，能產生光電效應，則入射光的頻率越高，產生的光電子的最大初動能越大 B．當某種色光照射金屬表面時能產生光電效應，則入射光的強度越大產生的光電子數越多 C．對某金屬，入射光波長必須小于一極限波長，才能產生光電效應 D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產生光電效應，則逸出功越大的金屬產生的光電子的最大初動能也越大 解析：由愛因斯坦光電效

3、應方程Ek＝hν－W0可知，入射光頻率ν越高，Ek值越大，故A項正確；當某種色光照射金屬表面能產生光電子，入射光強度越大，單位時間照射到金屬單位面積上的光子數就越多，光子與光電子是一對一的關系，因而產生的光電子數越多，故B項正確；產生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬極限頻率，所以入射光波長必須小于一極限波長，才能產生光電效應，故C項正確；不同金屬W0不一樣，由Ek＝hν－W0知，同頻率的光照射時，逸出功W0大的金屬，光電子的最大初動能小，所以D項錯誤． 答案：D 針對訓練 1．(多選)由愛因斯坦光電效應方程可以畫出光電子的最大初動能和入射光的頻率的關系，如圖所示，以下說法正確的是(　

4、　) A．νc表示截止頻率 B．W0的絕對值等于逸出功 C．直線的斜率表示普朗克常量h的大小 D．圖線表明最大初動能與入射光頻率成正比 解析：由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，當Ek＝0時，νc＝即為某金屬的截止頻率；當ν＝0時，Ek＝－W0，可見W0的絕對值就是該金屬對應的逸出功；而該直線的斜率tan α＝＝h即為普朗克常量．故選項A、B、C正確． 答案：ABC 主題2　波粒二象性 1．大量光子產生的效果顯示出波動性，比如干涉、衍射現象中，如果用強光照射，在光屏上立刻出現了干涉、衍射條紋，波動性體現了出來；個別光子產生的效果顯示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏

5、上就只能觀察到一些分布毫無規(guī)律的光點，粒子性充分體現；但是如果微弱的光在照射時間加長的情況下，在感光底片上的光點分布又會出現一定的規(guī)律性，傾向于干涉、衍射的分布規(guī)律．這些實驗為人們認識光的波粒二象性提供了良好的依據． 2．光子和電子、質子等實物粒子一樣，具有能量和動量．和其他物質相互作用時，粒子性起主導作用． 3．光子的能量與其對應的頻率成正比，而頻率是波動性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波動性之間的密切聯系． 4．對不同頻率的光，頻率低、波長長的光，波動性特征顯著；而頻率高、波長短的光，粒子性特征顯著． 5．光在傳播時體現出波動性，在與其他物質相互作用時體現出粒子性．

6、 6．處理光的波粒二象性的關鍵是正確理解其二象性，搞清光波是一種概率波． 【典例2】　關于光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B．光波與機械波是同種波 C．光的波動性是由光子間的相互作用而形成的 D．光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量ε＝hν中，仍表現出波的特性 解析：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性，當光和物質作用時，是“一份一份”的，表現出粒子性；單個光子通過雙縫后的落點無法預測，但大量光子通過雙縫后在空間各點出現的可能性可以用波動規(guī)律描述． 答案：D 針對訓練 2．(多選)對光的

7、認識，以下說法中正確的是(　　) A．個別光子的行為表現出粒子性，大量光子的行為表現出波動性 B．光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的 C．光表現出波動性時，就不具有粒子性了；光表現出粒子性時，就不再具有波動性了 D．光的波粒二象性應理解為：在某種場合下光的波動性表現得明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現明顯 解析：個別光子的行為表現為粒子性，大量光子的行為表現為波動性；光與物質相互作用，表現為粒子性，光的傳播表現為波動性，光的波動性與粒子性都是光的本質屬性，光的粒子性表現明顯時仍具有波動性，因為大量粒子的個別行為呈現出波動規(guī)律，故正確選項有A、B、D.

8、答案：ABD 統(tǒng)攬考情 本章內容定性要求的多，定量計算的少，高考一般重點是考查：①光子能量的理解；②光電效應現象及光電效應方程的理解；③光的波粒二象性以及物質波的理解，多以選擇題形式出現． 盡管高考試題的難度不大，但對知識的掌握必須做到系統(tǒng)化、條理化． 真題例析 (2016全國Ⅰ卷)(多選)現用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生．下列說法正確的是(　　) A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率

9、，始終有光電流產生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關 解析：保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，單位時間內逸出的光電子個數增加，則飽和光電流變大，故A正確．飽和光電流的大小與入射光的頻率無直接關系，故B錯．由Ek＝hν－W，可知C正確．當入射光的頻率小于金屬的極限頻率時，光電效應不能發(fā)生，故D錯．由eU＝mv2＝hν－W，得eU＝hν－W，可見遏止電壓U隨ν的增大而增大，與入射光的光強無關，故E正確． 答案：ACE 針對訓練 (2015課標全國Ⅱ卷)(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實中突出體現波動性的是(　　) A．電子束通過雙縫實驗裝置后可

10、以形成干涉圖樣 B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構 D．人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構 E．光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關 解析：電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故A正確；β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，中子衍射說明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構，利用了電子的干涉現象，說明電子是一種波，故D正確；光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強

11、度無關，說明光是一種粒子，故E錯誤． 答案：ACD 1．(2017全國卷Ⅲ)(多選)在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Ua＜Ub B．若νa>νb，則一定有Eka＞Ekb C．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D．若νa>νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb 解析：由愛因斯坦光電效應方程hν＝Ekm＋W0，由動能定理可得Ekm＝eU，故當νa＞νb時，Ua＞Ub，Eka＞Ekb，故A錯

12、誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故C正確；由光電效應方程可得：金屬的逸出功W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D錯誤. 答案：BC 2．(2017北京卷)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調的世界上首個最強的極紫外激光脈沖，大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.610－34 Js，真空光速c＝

13、3108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：能夠電離一個分子的能量即為一個極紫外波段的光子所具有的能量，E＝hν＝h＝6.610－34 J≈210－18 J，B選項正確. 答案：B 3．(2017海南卷)(多選)三束單色光1、2和3的波長分別為λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)，分別用這三束光照射同一種金屬.已知用光束2照射時，恰能產生光電子，下列說法正確的是(　　) A．用光束1照射時，不能產生光電子 B．用光束3照射時，不能產生光電子 C．用光束2照射時，光越強，單位時間內產生的光電子數目越

14、多 D．用光束2照射時，光越強，產生的光電子的最大初動能越大 解析：依據波長與頻率的關系：λ＝，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3；由于用光束2照射時，恰能產生光電子，因此用光束1照射時，不能產生電子，而光束3照射時，一定能產生光電子，故A正確，B錯誤；用光束2照射時，光越強，單位時間內產生的光電子數目越多，而由光電效應方程：Ekm＝hν－W，可知，光電子的最大初動能與光的強弱無關，故C正確，D錯誤，故選AC. 答案：AC 4．(多選)如圖所示，這是一個研究光電效應的電路圖，下列敘述中正確的是(　　) A．只調換電源的極性，移動滑片P，當電流表示數為零時，電壓表示數為遏止電

15、壓U0的數值 B．保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數將一直增大 C．不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，電流表示數會增大 D．陰極K需要預熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流 解析：當只調換電源的極性時，電子從K到A減速運動，到A恰好速度為零時對應電壓為遏止電壓，所以A項正確；當其他條件不變，P向右滑動，加在光電管兩端的電壓增加，光電子運動更快，由I＝，得電流表讀數變大，B項正確；只改變光束強度時，單位時間內光電子數變多，電流表示數變大，C項正確；因為光電效應的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預熱，所以D項錯． 答案：ABC 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375