2018高考物理大一轮复习：第12章-近代物理初步(6份打包有课件)

一、单项选择题1. (2018 ·安徽省黄山市一质检) 对于图 1 中四幅图的说法正确的选项是()图 1A.甲图中 A 处能察看到大批的闪光点， B处能看到许多的闪光点， C处察看不到闪光点B.乙图中 1 为α射线，它的电离作用很强，可除去静电C. 丙图中处于基态的氢原子能汲取能量为10.4eV 的光子而发生跃迁D.丁图顶用弧光灯照耀本来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板本来带负电答案 B分析题图甲中 A 处能察看到大批的闪光点， B 处能看到许多的闪光点，在 C 处也能够察看到极少的闪光点， A 错误；依据左手定章可知， 1 带正电，为α 射线，α 射线的电离作用很强，可除去静电， B 正确；氢原子汲取光子能量发生跃迁，汲取的光子能量需等于两能级间的能级差，从基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，需要汲取的能量最小，汲取的能量为－ 3.4eV － ( － 13.6eV) ＝10.2eV ，即用10.2eV 的光子照耀，能够使基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，10.4eV 的光子不可以被氢原子汲取，不可以发生跃迁，C错误；题图丁用弧光灯照耀锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明验电器本来就带正电，D错误.2. (2018 ·安徽省马鞍山市二质监) 以下说法中正确的选项是( )A.联合能越大的原子不必定越稳固B. 处于n＝ 3 能级的一个氢原子向低能级跃迁，可放出 3 种频次的光C.不一样金属发生光电效应的入射光的最低频次是同样的131α 衰变后变为氙131D. 碘 ( 53 I) 经过一次( 54 Xe)答案 A分析比联合能的大小反应原子核的稳固程度，比联合能越大，原子中核子联合得越坚固，原子核越稳固，故联合能越大的原子不必定越稳固，故A正确；一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可放出 2 种频次不一样的光，故B错误；每种金属都有自己的极限频次，故 C 错误；依据质量数和电荷数守恒，可知碘131 131( 53 I) 经过一次β衰变后变为氙 ( 54 Xe) ，故 D错误 .3. (2018 ·山东省枣庄市二调 ) 以下说法正确的选项是 ( )A.光电效应实验中，光电流的大小与入射光的强弱没关B.卢瑟福发现了电子，在原子构造研究方面做出了优秀的贡献C. 大批处于n＝3能级的氢原子在自觉跃迁时，会发出 3 种不一样频次的光D.由玻尔的原子模型能够推知，氢原子所处的能级越高，其核外电子的动能越大答案 C分析光电效应实验中，光电流的大小与入射光的强弱相关，饱和光电流的大小只与入射光的强度成正比，故 A 错误；汤姆孙经过对阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福提出原子的核2式构造模型，故 B 错误；大批处于n＝ 3 能级的氢原子在自觉跃迁时，会发出 C3＝3 种不一样频次的光，故 C 正确；由玻尔的原子模型能够推知，氢原子所处的能级越高，量子数越大，离qQ v2原子核越远，据k r2＝ mr可知核外电子速度越小，核外电子的动能越小，故D错误 .4. (2018 ·广东省深圳市第一次调研) 以下说法正确的选项是( )A.在光电效应实验中，只需入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子B.在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的频次，频次越大，饱和光电流越大C. 依据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电势能增添D. 依据玻尔的原子理论，大批处于基态的氢原子汲取波长为λ0 的光子后，假如辐射出 3 种频次的光子，则此中波长最小的为λ 0答案 D分析在光电效应实验中，只需入射光频次足够大，金属表面就会逸出光电子，与入射光的强度及光照时间没关，选项 A 错误；在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的强度，光照强度越大，饱和光电流越大，选项 B 错误；依据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5 的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电子的动能变大，原子的电势能减小，选项 C 错误；依据玻尔的原子理论，大批处于基态的氢原子汲取波长为λ 0 的光子后，假如辐射出 3 种频次的光子，则此中波长最小的为λ 0，选项D正确 .5.(2018 ·河南省中原名校第四次模拟) 如图2 所示为氢原子的能级散布图，已知可见光光子的能量在 1.61 ～ 3.10eV 范围内，由图可知( )图 2A. 基态氢原子汲取能量为 10.3eV 的光子能从 n ＝ 1 能级跃迁到 n ＝ 2 能级B. 基态氢原子的电离能为 13.6eVC. 一群处于 n ＝5 能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6 种不一样频次的光子D. 氢原子从 n ＝4 能级跃迁到 n ＝3 能级，辐射的是可见光光子答案 B分析 依据玻尔理论可知，氢原子跃迁时，汲取的光子能量一定等于能级差， A 项错误；基态氢原子电离时的电离能为13.6eV ，B 项正确；一群处于 ＝ 5 能级的氢原子向低能级跃迁时，n2C 项错误；氢原子从 n ＝ 4 能级跃迁到 n ＝ 3 能级，辐射的可辐射 C 5＝ 10 种不一样频次的光子，光子的能量为－ 0.85eV －( － 1.51eV) ＝ 0.66eV ，能量比可见光光子的能量小，不行能是可见 光光子， D 项错误 .6.(2018 ·辽宁省葫芦岛市一模 ) 如图 3 所示，氢原子在不一样能级间发生 a 、b 、c 三种跃迁时，开释光子的频次分别是ν 、 ν 、 ν ，以下关系式正确的选项是 ( )abc图 3A. ν b ＝ν a ＋ ν cν b ν cB.νa ＝ν b ＋ ν cν a ν cC.νb ＝ν a ＋ ν cν b ν aD. ν c ＝ν a ＋ ν c答案 A 分析 因为 E －E ＝h ν ，知 E ＝ E ＋E ，即 h ν ＝ h ν＋h ν ，解得 ν ＝ν ＋ ν ，故 A 正确.mnbacbacbac7. (2018 ·陕西省咸阳市第一次模拟) 初次用实验考证“爱因斯坦质能方程”的核反响方程是7 14，m H ＝ 1.0078u ，m He ＝ 4.0026u ，则该核反响方程中的 k 值和3Li ＋ 1H → k 2He ，已知 m Li ＝ 7.0160u 质量损失分别是 ( )A.1 和 4.0212uB.1 和 2.0056uC.2 和 0.0186uD.2 和 1.9970u答案 C分析 依据核反响前后质量数守恒和电荷数守恒可得：7＋ 1＝4k ,3 ＋ 1＝ 2k ，可得 k ＝ 2m 前＝ m Li ＋ m H ＝ 7.0160u ＋1.0078u ＝8.0238u ，反响后的总质量 m 后 ＝ 2 m He ＝2×4.0026u ＝ 8.0052u ， 反响前后质量损失为＝前－m 后＝8.0238u － 8.0052u ＝ 0.0186u ，故 A 、 B 、 D 错误， C 正m m确8. (2018 ·陕西省咸阳市第二次模拟) 以下说法正确的选项是 ()A. 实物粒子只拥有粒子性，没有颠簸性，光子拥有波粒二象性B. α 粒子散射实验中少量 α 粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式构造模型的主要依照C. 当入射光的波长小于极限频次所对应波长时不会发生光电效应D. 若使放射性物质的温度高升，其半衰期将减小答案B分析任何物体都有波粒二象性，大到实物粒子，小到光子，选项A 错误； α 粒子散射实验中少量 α 粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式构造模型的主要依照，选项B 正确；当入射光的波长大于极限频次所对应波长时不会发生光电效应，选项C 错误；半衰期不受外面条件的影响，选项 D 错误 .二、多项选择题9. (2018 ·山西省要点中学协作体期末) 以下说法正确的选项是 ( )A. 均匀联合能小的原子核联合成或分解成均匀联合能大的原子核时必定放出核能B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的散布只与黑体的温度相关C. 依照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小D. 康普顿效应说明光拥有粒子性，电子的衍射实验说明粒子拥有颠簸性答案ABD分析 均匀联合能越大的原子核越稳固，均匀联合能小的原子核联合成或分解成均匀联合能大的原子核时出现质量损失，必定放出核能，故A 正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度相关，故B 正确；依照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大，C 错误；康普顿效应说明光拥有粒子性，而电子的衍射实验说明粒子拥有颠簸性，故D 正确 .10. (2018 ·广东省茂名市第一次质量监测) 以下说法正确的选项是( )A. 当氢原子从 n ＝ 2 的能级跃迁到 n ＝ 6 的能级时，辐射出光子B. 放射性元素的半衰期是指大批该元素的原子核中有多半发生衰变需要的时间C. 同一元素的两种同位素拥有同样的质子数D. 中子与质子联合成氘核时汲取能量答案BC分析当氢原子从高能级跃迁到低能级时要向外辐射光子，A 错误；放射性元素的半衰期是指大批该元素的原子核中有多半发生衰变需要的时间，B 正确；同位素指的是质子数同样、中子数不一样的同一种元素不一样的原子， C 正确；中子与质子联合成氘核时开释能量，D 错误 .11. (2018 ·广东省揭阳市二模 ) 以下说法中正确的选项是( )A. α 粒子散射实验是卢瑟福成立原子核式构造模型的重要依照B. 依据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大C. 在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大D. 210210Bi 经过 15 天衰变后节余的质量为1.5g83 Bi 的半衰期是5 天， 12g83答案 AD分析 α 粒子散射实验是卢瑟福成立原子核式构造模型的重要依照， 故 A 正确； 依据玻尔理kqQ v 2论联合 r 2 ＝ m r 可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子的运动速度增大，即动能增大， 则氢原子的电势能减小，故B 错误；在光电效应的实验中，入射光的强度增大，频次不变， 光电子的最大初动能 E k ＝h ν － W 不变，C 错误； 210 12g 83 Bi 经过 15 天后，发生了三次衰变，根1t未衰变，故 D 正确 .据 m ＝m( 2)，则还有 1.5g12. (2018 ·河北省承德市联校期末2 3 ) 一个氘核 ( H)与氚核 ( H) 反响生成一个新核同时放出一11此中子，并开释能量 . 以下说法正确的选项是( )A. 该核反响为裂变反响B. 该新核的中子数为 22 3 C. 氘核 ( H)与氚核 ( H)是两种不一样元素的原子核11D. 若该核反响开释的核能为E ，真空中光速为 c ，则反响过程中的质量损失为Ec 2答案 BD分析 23一个氘核 ( 1H)与氚核 ( 1H)反响生成一个新核同时放出一此中子，依据电荷数守恒、质量数守恒知，新核的电荷数为2，质量数为 4，则新核的中子数为2，属于轻核的聚变，故 A23C 错错误， B 正确；氘核 ( 1 H)与氚核 ( 1H)都只有一个质子，属于同一种元素的两种同位素，故 误；若该核反响开释的核能为，真空中光速为 c ，依据爱因斯坦质能方程＝ 2可EEmcE知，反响过程中的质量损失为 c 2 ，故 D 正确 .13.(2018 ·福建省龙岩市 3 月模拟 ) 氢原子的能级图如图 4 所示，可见光的光子能量范围约为 1.62 ～3.11eV ，金属钠的逸出功为 2.29eV ，以下说法中正确的选项是 ( )图 4A.大批处于B.大批处于C.大批处于应n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出 1 种频次的可见光n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出 2 种频次的可见光n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中有 1 种频次的光能使钠产生光电效D. 大批处于n＝3 能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中有 2 种频次的光能使钠产生光电效应答案AD分析大批处于 n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够发出C23＝ 3 种频次的光子，光子能量分别为： 12.09eV 、10.2eV 、1.89eV ，故只好发出 1 种频次的可见光，应选项A 正确， B 错误；发出的光子有两种的能量大于钠的逸出功，故有 2 种频次的光能使钠产生光电效应，故选项 C错误， D正确 .14.(2018 ·湖南省长沙市雅礼中学模拟二) 如图 5 甲所示，在光电效应实验中，某同学用同样频次的单色光分别照耀阴极资料为锌和铜的两个不一样的光电管，结果都能发生光电效应. 图乙为此中一个光电管的制止电压U c随入射光频次ν 变化的关系图像. 对于这两个光电管，以下判断正确的选项是()图 5A.因为资料不一样，逸出功不一样，因此制止电压U0不一样B.光电子的最大初动能不一样C.因为光强不确立，因此单位时间逸出的光电子数可能同样，饱和光电流也可能同样D.两个光电管的 U0－ν图像的斜率可能不一样答案ABC分析依据光电效应方程E km＝ hν －W和 eU0＝ E km得，单色光的频次同样，金属的逸出功不一样，则光电子的最大初动能不一样，制止电压也不一样，A、B 正确；固然光的频次同样，但光强不确hν定，因此单位时间逸出的光电子数可能同样，而饱和光电流也可能同样， C 正确；因为U0＝W h－e，知 U0－ν图线的斜率为e，即只与 h 和 e 相关，为常数，D错误 .e15. (2018 ·天津市南开中学月考 ) 因为放射性元素237 Np 的半衰期很短，因此在自然界向来未93被发现，不过在使用人工的方法制造后才被发现. 已知93237Np 经过一系列α 衰变和β 衰变后209变为 83 Bi，以下论断中正确的选项是()A.衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒209 237Np 的原子核少18 此中子B. 83 Bi 的原子核比93C. 衰变过程中共发生了7 次α衰变和 4 次β衰变D. 经过两个半衰期后，含有23793Np的矿石的质量将变为本来的四分之一答案BC分析衰变过程中原子核的质量数和电荷数守恒，质量会有损失，故209Bi 的中子数A 错误；83为 209－ 83＝126，93237Np 的中子数为237－93＝ 144，故83209Bi 的中子数比93237Np 的中子数少 144237 209m，－ 126＝ 18，故 B 正确；93 Np 经过一系列α衰变和β衰变后变为83 Bi ，设α衰变次数为β衰变次数为n，则4m＝237－209,2 m－ n＝93－83，解得 m＝7，n＝4，故C正确；经过两个半衰期后，矿石中237 193 Np 的质量将变为本来的4，故 D错误 .。

第十二章⎪⎪⎪ 近代物理初步第67课时 波粒二象性(双基落实课)[命题者说] 本课时包括光电效应规律、爱因斯坦光电效应方程、波粒二象性等内容，高考对本课时的考查多为单独命题，题型一般为选择题，难度不大。

对本课时的学习，重在识记和理解，不必做过深的挖掘。

1.在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象。

发射出来的电子叫光电子。

2．光电效应的产生条件入射光的频率大于金属的极限频率。

3．光电效应规律(1)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。

(2)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s 。

(3)当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大。

4．对光电效应规律的解释21．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发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解析：选B 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关。

不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B。

2．(多选)(2016·全国乙卷节选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，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B．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大C．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D．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解析：选ABD 产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确。

光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法B正确。

减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法C错误。

考点四 能级图与能级跃迁 1．氢原子能级图的特点 量子数 n 越大，能量值越小，相邻的能级差越小．
2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①光照：吸收的光子能量必须恰等于能级差． ②碰撞、加热：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可被 吸收． ③大于电离能的光子可被吸收．
12．2 原子结构
知识清单
一、原子的核式结构 电子的发现
英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．
α粒子散射实验 (1)实验装置：如图所示；
(2)实验结果：α 粒子穿过金箔后，绝大多数沿原来的方向前 进，少数发生了大角度偏转，极少数偏转角度大于 90°，甚至被 弹回．
核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电 荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核 旋转．
hν＝E3－E2＝E91－E41＝－356E1
①
则从基态跃迁到 n＝4 的能级，吸收光子能量
hν′＝E4－E1＝E161－E1＝－1156E1
②
由①②得ν′＝247ν，选项 D 正确．
已知氢原子的基态能量为 E1，激发态能量 En＝E1/n2， 其中 n＝2，3，….用 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能
考点二 对玻尔原子模型的理解 1．玻尔理论的原子理论概括为三点：轨道量子化、能量量 子化和能级跃迁． 2．玻尔理论认为，电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能 量，原子辐射的能量由能级跃迁决定．
由玻尔理论可知，下列说法中正确的是( ) A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波 B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐 射能量 C．原子内电子的可能轨道是不连续的 D．原子发生跃迁时，辐射或吸收光子的能量等于两个轨道 的能量差

第1节光电效应波粒二象性一、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子．2．光电效应的产生条件入射光的频率大于金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每—份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν.2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值．3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．三、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．2．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性．3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．[自我诊断]1．判断正误(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)(2)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功．(√)(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．(×)(4)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．(√)(5)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律．(×)(6)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性．(√)(7)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(√)2．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子解析：选 C.发生光电效应时，有光电子从锌板中逸出，逸出光电子后的锌板带正电，对空气中的正离子有排斥作用，C正确．3．(多选)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是()A．无论增大入射光的频率还是增大入射光的强度，金属的逸出功都不变B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将增大C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短解析：选AC.金属逸出功只与极限频率有关，A正确．根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变，B错误，C正确．发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的时间几乎同时，D错误．4．关于光的本性，下列说法正确的是()A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的—切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：选 D.光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，A、B、C错误，D正确．5．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为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________．解析：根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .答案：ek －eb考点一 光电效应的理解1．光电效应中的几个概念比较(1)光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)光的强弱与饱和光电流频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大．2．对光电效应规律的解释1．(2016·高考全国乙卷)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，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B．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，始终有光电流产生解析：选AC.产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确．减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误．2．(2017·广东深圳模拟)(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列物理过程中一定不同的是()A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功解析：选ACD.同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同金属的逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同，选项A、C、D正确；同一束光照射，单位时间内射到金属表面的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，选项B错误．3．(2017·广东省湛江一中高三模拟)(多选)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()A．a光的频率一定大于b光的频率B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c解析：选AB.由于用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G 的指针不发生偏转，说明b光不能发生光电效应，即a光的频率一定大于b光的频率；增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G 的电流增大；因为b光不能发生光电效应，所以即使增加b光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转；用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电子的方向是由d到c，所以电流方向是由c到d.选项A、B正确．光电效应实质及发生条件(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，从而使金属带上正电．(2)能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率．只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应．考点二光电效应方程及图象的理解1．爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0hν：光子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功．E k：光电子的最大初动能．2．四类图象[典例] (2017·重庆万州二中模拟)(多选)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于hν0B ．若已知电子电荷量e ，就可以求出普朗克常量hC ．遏止电压是确定的，与照射光的频率无关D ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0解析 当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hν0，A正确；根据光电效应方程E k＝hν－W0和－eU c＝0－E k得，U c＝heν－W0e，可知当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率呈线性关系，C错误；因为U c＝heν－W0e，知图线的斜率等于he，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子电荷量e，可以求出普朗克常量h，B正确；从图象上可知逸出功W0＝hν0，根据光电效应方程E k＝h·2ν0－W0＝hν0，D正确．答案ABD应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝h cλ0＝W0.(3)应用光电效应方程E k＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV＝1.6×10－19 J)．1．(多选)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的a、b所示．下列判断正确的是()A．图线a与b不一定平行B．乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率C．改变入射光强度不会对图线产生任何影响D．图线的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关解析：选BCD.根据光电效应方程E k＝hν－W0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量，因此a与b一定平行，且两斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关系，A错误，D正确；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大，故B正确；纵截距对应ν＝0的时候，此时纵截距就是逸出功的相反数，根据W0＝hν0可求出，与入射光强度无关，C正确．2．(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示．则这两种光()A．照射该光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大解析：选BC.从b的反向遏止电压更高可知b光频率更高，使逸出的光电子最大初动能大，A错误．a光频率低，则折射率小，临界角大，B正确．a光频率低，则波长长，干涉时相邻条纹间距大，C正确．a光频率低，折射率小，通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度小，D错误．3．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c与入射光频率ν，作出U c－ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．图中频率ν1、ν2，遏止电压U c1、U c2及电子的电荷量e均为已知，求：(1)普朗克常量h ；(2)该金属的截止频率ν0.解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0及动能定理eU c ＝E k 得U c ＝h eν－h e ν0结合图象知k ＝h e ＝U c2－U c1ν2－ν1＝U c1ν1－ν0普朗克常量h ＝e (U c2－U c1)ν2－ν1，ν0＝U c2ν1－U c1ν2U c2－U c1. 答案：(1)e (U c2－U c1)ν2－ν1 (2)U c2ν1－U c1ν2U c2－U c1考点三 光的波粒二象性 物质波光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性．(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E ＝hν、光子的动量表达式p ＝h λ也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．1．(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是()A．图甲体现了电子的粒子性B．图乙体现了电子的粒子性C．单个电子运动轨道是确定的D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方解析：选AD.题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A正确，C错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B错误；明条纹是电子到达概率大的地方，D正确．2．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是()A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构解析：选ACD.电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A 正确. β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B 错误．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C 正确．电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D 正确．3．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量解析：选C.由德布罗意波长λ＝h p 知二者的动量应相同，故C 正确，由p ＝m v 可知二者速度不同，E k ＝12m v 2＝p 22m ，二者动能不同，由E ＝mc 2可知总能量也不同，A 、B 、D 均错．课时规范训练[基础巩固题组]1．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )A ．光电效应是瞬时发生的B ．所有金属都存在极限频率C ．光电流随着入射光增强而变大D ．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选 C.光具有波粒二象性，即光既具有波动性又具有粒子性．光电效应证实了光的粒子性．因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A 项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B 项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C 项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误．2．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确、选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝hp和p2＝2m·Ek知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误．3．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是()A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与光照射的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系解析：选AD.根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.可得：E k与照射光的强度和照射时间无关，与照射光的频率成线性关系，与波长不成反比，所以A、D正确，B、C错误．4．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．饱和光电流将会减弱C．遏止电压将会减小D．有可能不再发生光电效应解析：选 B.发生光电效应时，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将保持不变，选项A错误；入射光的强度减弱，则单位时间内逸出的光电子的数目将减小，则饱和光电流将会减弱，选项B正确；根据eU c＝12m v2m，入射光的频率不变，则最大初动能不变，则遏止电压不变，选项C错误；因为光电效应能否发生取决于光的频率，故仍能发生光电效应，选项D错误．5．(多选)下列说法正确的是()A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长解析：选AD.根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A正确；电子的衍射说明粒子具有波动性，证实了物质波的存在，选项B错误；根据光电效应方程E k＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，是线性关系，不是成正比，选项C错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝hp知波长变长，选项D正确．6．如图所示电路可研究光电效应的规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V ；现保持滑片P 位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________(填“为零”或“不为零”)．解析：根据爱因斯坦光电效应方程得：E k ＝hν－W ，E k ＝Ue ＝6 eV ，解得逸出功W ＝10.5 eV －6 eV ＝4.5 eV ，若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零．答案：4.5 eV 为零7．(1)已知光速为c ，普朗克常量为h ，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．(2)几种金属的逸出功W 0见下表：应．已知该可见光的波长的范围为 4.0×10－7～7.6×10－7 m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.解析：(1)光子的动量为p ＝h λ，光速c ＝λν，所以动量p ＝hνc ，动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝hνc －⎝ ⎛⎭⎪⎫－hνc ＝2hνc . (2)光束中光子的最大能量E ＝hc λ＝6.63×10－34×3×1084×10－7J ＝4.97×10－19 J ，大于钠、钾、铷的逸出功，即钠、钾、铷可以发生光电效应．答案：(1)hνc 2hνc (2)钠、钾、铷[综合应用题组]8．研究光电效应的电路如图所示，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吸收，在电路中形成光电流．则在如图所示的光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中，正确的是()解析：选 C.光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C正确．A、B表示入射光频率相同的情况下，遏止电压不相同，均错误．D表示在发生光电效应时，光电流随着光照强度增大而减小，D错误．9．如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成(锌板和铜板的截止频率分别为ν1和ν2，且ν1＜ν2)，极板的面积为S，间距为d.锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电．现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q正比于()A.dS(ν1－ν) B.dS(ν1－ν2)C.Sd⎝⎛⎭⎪⎫ν－ν1νν1 D.Sd(ν－ν1)解析：选D.现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能E km＝hν－hν1.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零．根据动能定理有eU＝E km＝hν－hν1.平行板电容器的电容C∝Sd，而Q＝CU，所以Q∝Sd(ν－ν1)，故D正确．10．美国物理学家密立根以精湛的技术测出了光电效应中几个重要的物理量．若某次实验中，他用光照射某种金属时发现其发生了光电效应，且得到该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象如图所示，经准确测量发现图象与横轴的交点坐标为 4.77，与纵轴交点坐标为0.5.已知电子的电荷量为1.6×10－19C，由图中数据可知普朗克常量为________ J·s，金属的极限频率为________ Hz.(均保留两位有效数字)解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W，E k－ν图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为ν0＝4.77×1014Hz≈4.8×1014Hz.根据光电效应方程得E km＝hν－W0，当入射光的频率为ν＝6.0×1014 Hz时，最大初动能为E km＝0.5 eV.当入射光的频率为ν0＝4.77×1014 Hz时，光电子的最大初动能为0.即h×6.0×1014Hz－W0＝0.5×1.6×10－19J，即h×4.77×1014Hz－W0＝0联立两式解得h＝6.5×10－34J·s.答案：6.5×10－34 4.8×101411．图示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0.现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________．(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为__________________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________．(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压．(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是()A．照射光频率不变，增加光强B．照射光强度不变，增加光的频率C．增加A、K电极间的电压D．减小A、K电极间的电压解析：(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0＝hν0.(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hν－hν0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hν－hν0＋eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多．所以，电流表的示数先是逐渐增大，直至保持不变．(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能。