2018版高考物理一轮复习第12章波粒二象性模拟

第十二单元波粒二象性和原子物理第30讲光电效应波粒二象性【教材知识梳理】一、1.电子光电子2.大于或等于3.(1)大于或等于(2)强度增大(4)正比二、1.hν2.最小值3.电子4.(1)hν-W0(2)最大初动能三、1.(1)波动(2)粒子(3)波粒二象2.(1)大小辨别明理(1)(×)(2)(×)(3)(√)(4)(×)(5)(√)(6)(×)(7)(√)(8)(√)【考点互动探究】考点一1.BC[解析]用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量后从锌板表面逸出,称之为光电子,故选项A错误,B正确;锌板与验电器相连,带有同种电荷,锌板失去电子,应该带正电,且失去电子越多,带的电荷量越多,验电器指针张角越大,故选项C正确,D错误.2.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,则光电流将增大,故选项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,故选项B错误;用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率小于ν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,选项C错误;根据hν-W0=E k可知,增大入射光频率,光电子的最大初动能也增大,故选项D正确.3.BC[解析]由光电效应方程可知E k=hν-W0,该动能又会在遏止电压下恰好减为零,则eU=hν-W0,其中W0为逸出功,同种金属的W0相同.若νa>νb,则U a>U b,故A错误;若νa>νb,根据E k=hν-W0,可得E k a>E k b,故B正确;若U a<U b,根据E k=eU,可得E k a<E k b,故C正确;若νa>νb,根据E k=hν-W0可知hν-E k=W0,由于是照射到同种金属上,逸出功W0相同,故D错误. 4.C[解析]光子能量hν=2.5 eV的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.6 V 时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动能定理eU=E k知,最大初动能E k=eU=0.6 eV,由光电效应方程hν=E k+W0知W0=1.9 eV,对图乙,当电压表读数为2 V时,电子到达阳极的最大动能E k'=E k+eU'=0.6 eV+2 eV=2.6 eV,故选项C 正确.考点二例1A[解析]由图像可知,a、c的遏止电压相同,根据光电效应方程可知,单色光a 和c的频率相同,但a产生的光电流大,说明a光的强度大,选项A正确,B错误;b的遏止电压大于a、c的遏止电压,所以单色光b的频率大于a的频率,选项C错误;只要光的频率不变,改变电源的极性,仍可能有光电流产生,选项D错误.变式题1AC[解析]图线与横轴交点的的横坐标表示截止频率,A正确,B错误;由光电效应方程E k=hν-W0,可知图线的斜率为普朗克常量,C正确;该金属的逸出功为W0=hνc=eV≈1.77 eV,D错误.变式题2ABC[解析]不同的材料有不同的逸出功,所以遏止电压U c不同,选项A正确;由爱因斯坦光电效应方程得hν=W0+E k,故选项B正确;在照射光的频率大于极限频率的情况下,发射出的光电子数与照射光的强度成正比,光强不确定,所以单位时间内逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同,选项C正确;由E k=hν-hν0=eU c,可得U c=(ν-ν0),故图线的斜率为相同的常数,选项D错误.考点三例2A[解析]根据德布罗意波长公式λ=,质子的质量大于电子的质量,相同速度的质子比相同速度的电子动量大,则质子的德布罗意波长小,分辨率高,其最高分辨率将小于0.2 nm,故A正确,B、C、D错误.变式题1 B变式题2AB[解析]黑体辐射的实验规律只能用光的粒子性解释,普朗克用能量子理论分析,结果与事实完全相符,选项C错误;由于E k=mv2,p=mv,因此p=,质子和电子动能相等,但质量不等,故动量p也不等,根据德布罗意波长λ=可知,二者的德布罗意波长不同,选项D错误.变式题3ABD变式题4D[解析]根据爱因斯坦的“光子说”可知,单个光子表现为粒子性,而大量光子表现为波动性,所以曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点,说明了单个光子表现为粒子性,故A错误;光子的粒子性并非宏观实物粒子的粒子性,故单个光子通过双缝后的落点无法预测,故B错误;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹,说明了大量光子表现为波动性,故C错误;光子到达概率大的区域表现为亮条纹,而光子到达概率小的区域表现为暗条纹,故D正确.1.对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点,以下说法错误的是()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C.辐射和吸收的能量是量子化的D.吸收的能量可以是连续的[解析]D根据量子化的理论,带电微粒辐射和吸收的能量,只能是某一最小能量值的整数倍,故A、B正确.带电粒子辐射和吸收的能量不是连续的,是量子化的,故C正确,D 错误.2.[2018·浙江奉化高中模拟]人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉,普朗克常量为6.63×10-34J·s,光速为3.0×108m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A.2.3×10-18 WB. 3.8×10-19 WC. 7.0×10-48 WD. 1.2×10-48 W[解析] A绿光光子能量E=hν===3.8×10-19 J,每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔,才能被察觉,所以P==W=2.3×10-18 W,故A正确.3.下列关于光的波粒二象性的理解正确的是()A.大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性B.光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子C.光在传播时粒子性显著,而与物质相互作用时波动性显著D.高频光是粒子,低频光是波[解析] A大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,故A 正确;光在传播时波动性显著,而与物质相互作用时粒子性显著,故B、C错误;高频光波长小,光的粒子性显著,低频光波长大,光的波动性显著,故D错误.4.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30-1所示.若该直线的斜率和纵截距分别为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.图30-1[答案]ek-eb[解析]光电效应中,入射光子能量为hν,克服逸出功W0后多余的能量转化为电子最大初动能,eU c=hν-W0,整理得U c=ν-,斜率即=k,所以普朗克常量h=ek,纵截距为b,即eb=-W0,所以逸出功W0=-eb.5.(多选)图30-2是某金属在光的照射下逸出的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像.由图像可知()图30-2A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于hν0C.入射光的频率为2ν0时,逸出的光电子的最大初动能为ED.入射光的频率为时,逸出的光电子的最大初动能为[答案] ABC第31讲原子和原子核【教材知识梳理】卢瑟福线状n2r1质子电子质子核内N0m0重核轻核辨别明理(1)(√)(2)(√)(3)(√)(4)(×)(5)(×)(6)(√)(7)(×)(8)(×)(9)(×)【考点互动探究】考点一例1A[解析]卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子核式结构模型,选项A正确;卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设,从而否定了汤姆孙原子模型的正确性,B错误;电子质量太小,对α粒子的影响不大,选项C错误;绝大多数α粒子穿过金箔后,几乎仍沿原方向前进,D错误.变式题1D[解析]在α粒子散射实验中,由于电子的质量太小,电子的质量只有α粒子的,它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响,完全可以忽略,故D正确,A、B、C错误.变式题2C[解析]首先明确α粒子和重金属原子核均带正电荷,相互排斥,且作用力在二者连线上,再由牛顿第二定律知,被散射的α粒子的加速度由重金属原子核的斥力产生,所以图中加速度方向标示正确的仅有P点,故C正确.考点二例2AC[解析]根据=3知,这群氢原子能够发出3种不同频率的光子,故A正确;由n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大,ΔE=(13.6-1.51) eV=12.09 eV,故B错误;从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量最小,频率最小,则波长最大,故C正确;一群处于n=3能级的氢原子向更高能级跃迁,吸收的能量必须等于两能级之差,故D错误.变式题1D[解析]由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长,可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率,所以谱线a的光子能量小于n=5和n=2间的能级差,选项D正确,选项A、B、C错误.变式题2BCD[解析]根据跃迁理论,处于基态的氢原子被某外来单色光激发后跃迁到n=5能级,需要吸收的能量为ΔE=E5-E1=[-0.54-(-13.6)] eV=13.06 eV,A错误;波长最长的谱线来自第5能级向第4能级的跃迁,根据ΔE=h=E5-E4,解得λ=4000 nm,B正确;波长最短的谱线来自第5能级向第1能级的跃迁,根据h=E5-E1,解得λmin=9.5×10-8 m,根据λmin=,解得p=6.97×10-27kg·m/s,C正确;根据爱因斯坦光电效应方程得hν=W0+E k,解得E kmax=-W0=9.72 eV,D正确.考点三例3B[解析]衰变过程动量守恒,生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向,根据E k=,可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能,所以B正确,A错误;半衰期是一半数量的铀核衰变需要的时间,C错误;衰变过程放出能量,质量发生亏损,D错误.变式题B[解析]由动量守恒定律可知,静止的铀核发生α衰变后,生成的均带正电的α粒子和钍核的动量大小相等,但方向相反,由左手定则可知它们的运动轨迹应为>qα,则R钍<Rα,故B正确.“外切”圆,又R==,在p和B大小相等的情况下,R∝,因q钍例4A[解析]α射线穿透能力最弱,电离作用强,容易被物体吸收,故A正确;β射线的速度约是光速的99%,故B错误;γ射线是一种波长很短的电磁波,电离能力极弱,故C错误;β射线(高速电子束)带负电,是由一个中子转变成一个质子后释放的,故D错误.变式题D[解析]α射线是高速He核流,β射线是高速电子流,γ射线是能量很高的电磁波,A错误.在α、β、γ三种射线中,α射线的电离能力最强,γ射线的电离能力最弱,B 错误.半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律,对于少数原子核无意义,C错误.考点四例5C AB E F[解析]α衰变是原子核自发地放射出α粒子的核衰变过程,选C;β衰变是原子核自发地放射出β粒子的核衰变过程,选A、B;重核裂变选E;轻核聚变选F.变式题A[解析]H H He n是核聚变反应方程,A正确N He O H是原子核的人工转变反应方程,B错误He Al P n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程,C错误;U+n→Kr+n是铀核裂变的反应方程,D错误.例6B[解析]氘核聚变反应的质量亏损Δm=2.013 6 u×2-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u,由爱因斯坦质能方程可得释放的核能E=0.003 5×931 MeV≈3.3 MeV,选项B正确.变式题1BC[解析]结合能等于比结合能乘以核子数,故He核的结合能约为28 MeV,A错误;由图像可知He核的比结合能大于Li核的比结合能,故B正确;两个H核结合成一个He核,结合能增加,故一定存在质量亏损,故要释放能量,C正确U核中核子的平均结合能小于Kr核中的,故D错误.变式题2(1)吸收能量1.20 MeV(2)1.8×106 m/s[解析](1)Δm=m N+m He-m O-m p=-0.001 29 uΔE=Δmc2≈-1.20 MeV故这一核反应是吸收能量的反应,吸收的能量为1.20 MeV(2)由动量守恒定律得m He v0=m p v p+m O v O又因为v O∶v H=1∶50解得v O≈1.8×106 m/s1.根据图31-1所给图片,结合课本相关知识,下列说法正确的是()图31-1A.图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子具有粒子性B.图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯,原因是各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量不同,光子的频率不同C.图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置,在α、β、γ三种射线中,最有可能使用的射线是β射线D.图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图像,由图可知中等大小的核的比结合能最大,即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小[解析]B图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子具有波动性,选项A错误;图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯,原因是各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量不同,光子的频率不同,选项B正确;图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置,在α、β、γ三种射线中,由于γ射线穿透能力最强,最有可能使用的射线是γ射线,选项C错误;图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图像,可知中等大小的核的比结合能最大,即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大,平均每个核子的质量亏损最大,选项D错误.2.据《世界网络日报》报道,在埃及古城艾赫米姆不远处,考古队挖掘出埃及第十九王朝拉美西斯二世大神殿.通过分析发现,殿内古代木头中的14C的含量约为自然界含量的,已知植物死后其体内的14C会逐渐减少,14C的半衰期为5730年,则由此可推断拉美西斯神殿距今约为()A. 4000年B. 3000年C. 2000年D. 1000年[解析]B衰变后的质量m=M,其中t是时间,T是半衰期,由=,解得t=年=2865年,故B正确.3.[2018·浙江义乌模拟]核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设.核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,它可破坏细胞基因,提高罹患癌症的风险.已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年,其衰变方程为Pu→X He+γ,下列有关说法正确的()A. X原子核中含有143个中子B.100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个C.由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc2,衰变过程总质量增加D.衰变发出的γ射线是波长很长的光子,穿透能力较弱[解析] A根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为92,质量数为235,则中子数为143,故A正确;半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,故B错误;由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc2,衰变过程总质量减小,故C错误;衰变发出的γ射线是波长很短的光子,穿透能力很强,故D错误.4.一种高温扩散云室探测射线的原理是:在上盖透明的密封容器内,放射源镅Am衰变成镎Np的过程中,放射线穿过干净空气并使其电离,沿射线径迹产生一连串的凝结核,容器内就出现“云雾”,这样就可以看到射线的径迹.已知Am的半衰期为432.6年,则下列说法正确的是()A.放射线是核外电子电离形成的B.通过该云室看到的是α射线的径迹C. 0.4 g的Am经过865年大约衰变了0.1 gD.若云室的温度升高Am的半衰期会变短[解析]B根据题意可知核反应方程为Am Np He,则放射线是原子核的衰变放出的α粒子,通过该云室看到的是α射线的径迹,选项A错误,B正确;0.4 g的Am 经过865年大约经过了两个半衰期,则还剩下0.1 g,选项C错误;半衰期与外界环境无关,选项D错误.5.铀原子核既可发生衰变,也可发生裂变.其衰变方程为U Th+X,裂变方程为U n→Y Kr+n,其中U n、Y Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4,光在真空中的传播速度为c.下列叙述正确的是()A.U发生的是β衰变B.Y原子核中含有56个中子C.若提高温度,U的半衰期将会变小D.裂变时释放的能量为c2[解析] D根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X为氦原子核U发生的是α衰变,故A 错误;根据质量数守恒和电荷数守恒可知,Y的质量数A=235+1-89-3=144,电荷数Z=92-36=56,由原子核的组成特点可知,Y原子核中含有56个质子,中子数为144-56=88个,故B错误;半衰期与温度、压强等外界因素无关,故C错误;由于核裂变的过程中释放能量,根据爱因斯坦质能方程得ΔE=Δmc2=(m1-2m2-m3-m4)c2,故D正确.6.(多选)如图31-2所示是氢原子的能级图,一群氢原子处于n=3能级,下列说法中正确的是()图31-2A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子B.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2 eVC.从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光波长最长D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁[解析]AC根据=3知,这群氢原子能够发出3种不同频率的光子,故A正确;由n=3能级跃迁到n=1能级,辐射的光子能量最大,ΔE=(13.6-1.51)eV=12.09 eV,故B错误;从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量最小,频率最小,则波长最长,故C正确;一群处于n=3能级的氢原子吸收光子能量发生跃迁,吸收的能量必须等于两能级的能级差,故D 错误.7.如图31-3所示为氢原子的能级示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光,下列说法正确的是()图31-3A.最容易发生明显衍射现象的光是氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B.频率最小的光是氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级产生的C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应[解析]D氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光,能量最小,波长最长,因此最容易发生明显的衍射现象,故A错误;由能级差可知能量最小的光频率最小,是氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级产生的,故B错误;大量处于n=4能级的氢原子能发射=6种频率的光,故C错误;由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光的能量为ΔE=-3.4 eV-(-13.6) eV=10.2 eV,大于6.34 eV,能使该金属发生光电效应,故D正确.。

跟踪演练·强化提升【课堂达标检测】1.(多选)(2017·武汉模拟)已知氢原子处于激发态的能量E n=,式中E1为基态的能量,E1=-13.6eV。

对于处于n=4激发态的一群氢原子来说,可能发生的辐射是( )A.能够发出五种能量不同的光子B.能够发出六种能量不同的光子C.发出的光子的最大能量是12.75 eV,最小能量是0.66 eVD.发出的光子的最大能量是13.6 eV,最小能量是0.85 eV【解析】选B、C。

根据=6知,一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁,能产生6种不同频率的光子,故A错误,B正确。

由第4能级向第3能级跃迁时辐射的光子能量最小,即为ΔE=E4-E3=(-+)eV=0.66eV,最大能量是从n=4的激发态跃迁到基态,即为ΔE′=(-+13.6)eV=12.75eV,故C正确,D错误。

2.用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线,且ν3>ν2>ν1,则世纪金榜导学号42722262( )A.ν0<ν1B.ν3=ν2+ν1C.ν0=ν1+ν2+ν3D.=+【解析】选B。

大量氢原子跃迁时只有三个频率的谱线,这说明是从n=3能级向低能级跃迁。

n=3能级向n=1能级跃迁时,hν3=E3-E1;n=2能级向n=1能级跃迁时,hν2=E2-E1;n=3能级向n=2能级跃迁时,hν1=E3-E2;将以上三式变形可得hν3=hν2+hν1;解得ν3=ν2+ν1,所以B正确;再根据氢原子理论可知,入射光频率ν0=ν3,所以A、C错误。

3.(多选)(2017·沧州模拟)对于巴耳末公式=R(-)的理解,下列说法正确的是( )A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B.此公式中n可以取任意值,所以氢原子光谱是连续的C.此公式中n只能取整数,故氢原子光谱是线状谱D.此公式不但适用于氢原子光谱,还适用于其他原子光谱【解析】选A、C。

时间:45分钟满分:100分一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分.其中1～7为单选，8~11为多选）1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）答案A解析随着温度的升高,辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确。

2．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．改用红光照射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答案B解析根据光电效应的条件ν〉ν0,要产生光电效应，必须用能量更大,即频率更高的粒子。

能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。

X射线的频率大于紫外线的频率。

故A、C、D错误，B正确。

3．用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应.下列判断正确的是（)A．用红光照射时,该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长,用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大答案D解析同种金属的逸出功、截止频率是相同的,A、B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由E k＝hν－W知,用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。

4．一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( ）A。

λ1λ2λ1＋λ2B。

错误!C.错误!D。

错误!答案A解析中子的动量p1＝错误!，氘核的动量p2＝错误!,同向对撞后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝hp3＝错误!，A正确。

5．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5。

44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（）A．波长B．频率C．能量D．动量答案A解析由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0,金属钙的逸出功大,则逸出的光电子的最大初动能小，即能量小，频率低，波长长,动量小,选项A正确。

（课标通用版）高考物理总复习第十二章01第1讲光电效应波粒二象性精练（含解析）第1讲光电效应波粒二象性A组基础过关1.关于光电效应,下列说法正确的是( )A.极限频率越大的金属材料,其逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多答案 A 由W0=hνc可知A项正确;照射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应,故项B错误;由E k=hν-W0可知C项错误;单位时间内逸出的光电子数与入射光的频率无关,取决于入射光的强度,故D项错误。

2.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答案 B 每一种金属对应一个极限频率,低于极限频率的光,无论照射时间有多长,光的强度有多大,都不能使金属发生光电效应。

只要照射光的频率大于金属的极限频率,就能产生光电效应。

因为X射线的频率高于紫外线的频率,所以改用X射线照射可能发生光电效应,B选项正确。

3.(多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年,这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文,其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象。

关于光电效应,下列说法正确的是( )A.当入射光的频率低于极限频率时,不能发生光电效应B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D.某单色光照射一金属时不发生光电效应,改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案AD 根据光电效应现象的实验规律,只有入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应,而波长越短频率越大,故A、D正确。

根据光电效应方程,光电子的最大初动能与入射光频率为线性关系,但非正比关系,B错误;根据光电效应现象的实验规律,光电子的最大初动能与入射光强度无关,C错误。

第2讲原子结构和原子核一、原子结构光谱和能级跃迁1．电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子,提出了原子的“枣糕模型"．2．原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型．图1(2）α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示．（3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．3．氢原子光谱（1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长（频率)和强度分布的记录，即光谱．(2）光谱分类（3）氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式错误!＝R（错误!－错误!）(n＝3,4，5,…，R是里德伯常量，R ＝1。

10×107 m－1)．(4）光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．4．氢原子的能级结构、能级公式(1）玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量．②跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6。

63×10－34J·s)③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．（2)能级和半径公式：①能级公式：E n＝1n2E1（n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量,其数值为E1＝－13.6 eV.②半径公式：r n＝n2r1（n＝1,2，3，…）,其中r1为基态半径,又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。

第1节光电效应波粒二象性1.在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是( C )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:按照光的波动理论,电子通过波动吸收能量,假设波的能量不足以使得电子逸出,那么就需要多吸收一些,需要一个能量累积的过程,而不是瞬时的,选项A与波动理论矛盾.根据波动理论,能量大小与波动的振幅有关,而与频率无关,即使光的能量不够大,只要金属外表的电子持续吸收经过一个能量累积过程,都可以发生光电效应,选项B与波动理论矛盾;光电子逸出后的最大初动能与入射光的能量有关,即与入射光的波动振幅有关,与频率无关,选项D与波动理论矛盾.对于光电流大小,根据波动理论,入射光增强,能量增大,所以光电流增大,选项C与波动理论并不矛盾,选项C正确.2.(2019·安徽六安模拟)如下说法中正确的答案是( B )A.光电效应实验中,只有入射光频率小于极限频率时才能产生光电子B.假设某材料的逸出功是W0,如此它的极限频率νc=C.大量光子的效果往往表现出粒子性,个别光子的行为往往表现出波动性D.在光电效应现象中,增大入射光的频率一定能增大光电流解析:光电效应实验中,只有入射光频率大于等于金属的极限频率时才能发生光电效应,从而产生光电子,选项A错误;假设某材料的逸出功是W0,如此它的极限频率νc=,选项B正确;大量光子的效果往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,选项C错误;在光电效应现象中,增大入射光的频率一定能增大光电子的最大初动能,不一定能增大光电流的大小,选项D错误.3.(2019·四川成都模拟)如图为研究光电效应规律的实验电路图.假设用频率略大于阴极材料的极限频率的光照射,电流表指针未发生偏转,要使电流表指针发生偏转,采用的措施应为( A )A.增大入射光的频率B.增大入射光的强度C.使入射光由K改照AD.使变阻器的滑片P向左移动解析:由题意可知,入射光的频率略大于阴极材料的极限频率,会发生光电效应但电流表示数为零,说明阴极K与阳极A间所加的电压为反向电压且大于遏止电压;增大入射光的频率,即增大光电子的最大初动能,可以使得光电子到达阳极A,电流表指针发生偏转,A正确;入射光的强度与光电子的最大初动能无关,B错误;入射光照射阳极A,不会发生光电效应,C错误;滑片P向左移动,反向电压增大,电流表指针不发生偏转,D错误.4.(2019·江西南昌模拟)用某种单色光照射某金属外表,没有发生光电效应,如下做法中有可能发生光电效应的是( D )A.增加照射时间B.改用波长更长的单色光照射C.改用光强更大的单色光照射D.改用频率更高的单色光照射解析:发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的截止频率,与增加光的照射时间和增大光的强度都无关,故A,C错误.改用波长更长的光照射时,其频率小于原光的频率,如此不可能发生光电效应,而当改用频率更高的光时,可能发生光电效应,所以B错误,D正确.5.(2019·陕西汉中模拟)现用某一光电管进展光电效应实验,当用某一频率的光照射时有光电流产生.如下说法正确的答案是( A )A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和电流变大B.入射光的频率变高,饱和电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变小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:保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和电流变大,故A正确;饱和电流与入射光的频率无关,故B错误;根据光电效应的规律,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,所以入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故C错误;如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应,不会有光电流产生,故D错误.6.(2019·福建泉州模拟)对爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0,下面的理解正确的答案是( C )A.用一样频率的光照射同一金属,逸出的所有光电子都具有一样的初动能E kB.遏止电压与逸出功的关系是eU c=W0C.逸出功W0和极限频率νc之间满足关系式W0=hνcD.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比解析:根据光电效应方程E k=hν-W0知,同种频率的光照射同一种金属,光电子从金属中逸出的情况不一定一样,如此光电子的初动能不一定一样,故A错误;根据eU c=E k=hν-W0可知eU c≠W0,故B错误;根据光电效应方程E k=hν-W0知,当最大初动能为零时,入射频率即为极限频率,如此有W0=hνc,故C正确;根据光电效应方程E k=hν-W0知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系,故D错误.7.(2019·湖南怀化模拟)如下列图为光电管工作原理图,当有波长(均指真空中的波长,下同)为λ的光照射阴极板K时,电路中有光电流,如此( B )A.换用波长为λ1(λ1>λ)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流B.换用波长为λ2(λ2<λ)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流C.增加电路中电源的路端电压,电路中的光电流一定增大D.将电路中电源的极性反接,电路中一定没有光电流解析:波长为λ1(λ1>λ)的光的频率有可能大于极限频率,电路中可能有光电流,故A错误;波长为λ2(λ2<λ)的光的频率一定大于极限频率,电路中一定有光电流,故B正确;光电流的大小与入射光的强度有关,增加路端电压时,假设减小入射光强度,光电流有可能减小,故C错误;将电路中电源的极性反接,逸出的光电子虽受到电场阻力,但可能到达A极,从而形成光电流,故D 错误.8.(2019·湖南永州模拟)一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U),该粒子的德布罗意波长为( C )A. B.C. D.解析:加速后的速度为v,根据动能定理可得qU=mv2所以v=,由德布罗意波长公式可得λ===,所以选项C正确.9.一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为( A )A. B. C. D.解析:中子的动量p1=,氘核的动量p2=,同向正碰后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波长λ3==,A正确.10.(2019·某某南宁模拟)某金属被光照射后产生了光电效应现象,测得光电子的最大初动能E km与入射光频率ν之间的关系如下列图.h为普朗克常量,电子的电荷量的绝对值为e,如此当入射光频率为3νc时,其遏止电压为( C )A.hνcB.3hνcC.D.解析:由爱因斯坦光电效应方程E km=hν-W0可知,当ν=νc时,有W0=hνc,故当入射光的频率为3νc时,光电子的最大初动能为E km=2hνc,又因为-eU c=0-E km,所以此时遏止电压U c=,C正确.11.(2019·江西南昌模拟)普朗克在研究黑体辐射的根底上,提出了量子理论,如下关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是( D )解析:黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射强度越大,故A,C错误.黑体辐射的波长分布情况也随温度而变,温度越高,辐射的电磁波的波长极大值向波长短的方向移动,故B错误,D正确.12.用如下列图的光电管研究光电效应,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( C )A.a光的波长一定大于b光的波长B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流方向是由c到dD.将电源正负极反接时,a光照射光电管阴极K时电流计仍一定发生偏转解析:由题意可知,νa>νc,νb<νc,故a光的波长小于b光的波长,A错误;发生光电效应的条件ν>νc ,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转,B错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计G的电流方向是c流向d,故C正确;将电源正负极反接时,即加反向电压,当反向电压增大到一定程度,可以使逸出的光电子到不了阳极,即不能形成回路,即电流计没有电流,故D错误.13.(多项选择)研究光电效应实验电路图如图(a)所示,其光电流与电压的关系如图(b)所示.如此如下说法中正确的答案是( BC )A.假设把滑动变阻器的滑动触头向右滑动,光电流一定增大B.图线甲与乙是同一种入射光,且甲的入射光强度大于乙光C.由图(b)可知,乙光的频率小于丙光频率D.假设将甲光换成丙光来照射锌板,其逸出功将减小解析:滑动变阻器的滑片右移,光电流可能增大,也可能已达到饱和电流而不变,故A错误;遏止电压一样,说明最大初动能一样,即入射频率一样,但饱和电流不同,说明入射光强度不同,饱和电流越大,入射光强度越大,B正确;遏止电压越大,最大初动能越大,说明入射光频率越大,C正确;逸出功只由金属本身性质决定,与入射光频率无关,D错误.14.(2018·湖北黄石模拟)下表是按照密立根的方法进展光电效应实验时得到的某金属的遏止电压U c和入射光的频率ν的几组数据.U c/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/×1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501由以上数据描点连线,可得直线方程U c=0.397 3-1.702 4,如下列图.如此这种金属的截止频率约为( B )×1014×1014 Hz×1014×1014 Hz解析:根据光电效应方程得E k=hν-W0=hν-hνc=U c e,解得U c=ν-=ν-.与直线方程U c=0.397 3-1.702 4比拟可知,图线的斜率为=,同时=1.702 4,联立得νc≈4.3×1014 Hz,故B正确,A,C,D错误.15.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构.为满足测量要求,将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为,其中n>1.普朗克常量h,电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计,如此显微镜工作时电子的加速电压应为( D )A. B. C. D.解析:设显微镜工作时电子的加速电压为U,根据动能定理得,eU=mv2,又p=,mv2=,λ=,联立解得U=,故D正确.16.A,B两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为E A,E B.如此如下说法正确的答案是( C )A.A,B两种光子的频率之比为1∶2B.A,B两种光子的动量之比为1∶2C.该金属的逸出功为W0=E A-2E BD.该金属的极限频率为νc=解析:光子的能量ε=hν,如此A,B两种光子的频率之比为2∶1,故A错误;动量p=,λ=,A,B 两种光子的动量之比为2∶1,故B错误;光电子的最大初动能E km=hν-W0,有E A=εA-W0,E B=εB-W0,又εA=2εB,联立解得,W0=E A-2E B,故C正确;该金属的极限频率为νc==,故D错误.。

【创新设计】（浙江选考）2018版高考物理总复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核教师用书第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核 [考纲要求]第1课时动量定理动量守恒定律及其应用考点一动量和动量定理(－/c)[基础过关]1．动量(1)定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量，通常用p来表示。

(2)表达式：p＝mv。

(3)单位：kg·m/s。

(4)标矢性：动量是矢量，其方向和速度方向相同。

(5)动量的变化量：是矢量，其表达式Δp＝p2－p1为矢量式，当p2、p1在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。

(6)与动能的区别与联系：①区别：动量是矢量，动能是标量。

②联系：动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，大小关系为E k＝p22m或p＝2mE k。

2．冲量(1)定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。

(2)表达式：I＝Ft。

单位：N·s。

(3)标矢性：冲量是矢量，它的方向由力的方向决定。

3．动量定理【过关演练】1．(多选)(2016·浙江镇海中学选考模拟)当我们从高处跳到低处时，都有这样的生活常识：为了安全，一般都是让脚尖先着地。

从力的动量的角度来看，这样做的目的是( )A．减小动量B．减小动量的变化量C．延长和地面的冲击时间，从而减小支持力D．增大人对地的压强，起到安全作用解析根据动量定理分析，延长时间的目的是减小合力，从而减小支持力。

答案 C2．如图所示，运动员挥拍将质量为m的网球击出。

如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大分别为v1，v2，v1与v2方向相反，且v2>v1。

忽略重力，则此过程中拍子对网球作用力的冲量( )A．大小为m(v2－v1)，方向与v1方向相同B．大小为m(v2＋v1)，方向与v1方向相同C．大小为m(v2－v1)，方向与v2方向相同D．大小为m(v2＋v1)，方向与v2方向相同解析在球拍击打网球的过程中，选取v2方向为正方向，对网球运用动量定理有I＝mv2－(－mv1)＝m(v2＋v1)，即拍子对网球作用力的冲量大小为m(v2＋v1)，方向与v2方向相同。

第1讲 光电效应 波粒二象性[A 组 基础题组]一、单项选择题1．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。

这些照片说明( )A ．光只有粒子性没有波动性B ．光只有波动性没有粒子性C ．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D ．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析：光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D 正确。

答案：D2．下列说法不正确的是( )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解析：根据物质波波长公式λ＝hp 可知，当质子和电子动量相同时，其德布罗意波长相同，A 正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，B 正确；康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量，C 正确；黑体辐射的实验规律说明在微观世界里能量是分立的，D 错误。

答案：D3．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( ) A ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 B ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小 C ．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小 D ．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了解析：光的频率不变，表示光子能量不变，光的强度减弱，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，故A 正确。

答案：A4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz 和5.44×1014Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( ) A ．波长 B ．频率 C ．能量D ．动量解析：根据爱因斯坦光电效应方程：E k ＝h ν－h ν0，因为钙的ν0大，所以从钙表面逸出的光电子的最大初动能E km 较小，由p ＝2mE km 知，该光电子的动量较小，根据λ＝hp 可知，波长较大，根据ε＝h ν及c ＝λν可知，频率和能量较小，B 、C 、D 错误，A 正确。

第1讲 波粒二象性◎根底巩固练1．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属外表，有光电子逸出，如此光电子的最大初动能取决于入射光的( )A ．频率B ．强度C ．照射时间D ．光子数目解析： 由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，E k 只与频率ν有关，应当选项B 、C 、D 错，选项A 正确。

答案： A2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，对于它们，下面的物理量相等的是( )A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量解析： 根据德布罗意波长公式λ＝h p，选C 。

答案： C3．(多项选择)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的外表，都能发生光电效应。

对于这两个过程，如下四个物理过程中，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： 同一束光照射不同的金属，一定一样的是入射光的光子能量，不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程E km ＝hν－W 0知，最大初动能不同，如此遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和电流是一样的，应当选A 、C 、D 。

答案： ACD4．(多项选择)实物粒子和光都具有波粒二象性。

如下事实中突出表现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干预图样B ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D ．光电效应实验中，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 解析： 电子束通过双缝产生干预图样，表现的是波动性，A 正确；衍射表现的是波动性，B 正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，C 正确；光电效应表现的是光的粒子性，D 错误。

答案： ABC5．(多项选择)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，如下说法正确的答案是( )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ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析： 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，如此光电流将增大，应当选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，应当选项B 错误。

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第十二章综合过关规范限时检测满分100分，考试时间60分钟.一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共计60分。

1～5题为单选，6～12题为多选,全都选对的得5分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分）1．在双缝干涉实验中,发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的某处，则该处错误!（ C )A．出现亮条纹B．出现暗条纹C．可能出现亮条纹，也可能出现暗条纹D．出现明暗相间的条纹[解析］100个光子也属于少量的光子，只能体现粒子性,出现的位置不一定是概率大的地方，所以就算有96个打在观察屏上的某处，也不能确定此处是明条纹还是暗条纹。

所以C 正确。

2．关于光电效应,下列说法中正确的是错误!（ D )A．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大B．不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的C．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应D．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应［解析]光子的能量与入射光强度无关，只与入射光的频率有关，故A错误；每种金属都有自己的极限频率，故B错误;金属内的每个电子一次只能吸收一个光子,而且是不能积累的，故C错误;根据光电效应产生的条件可知，当入射光子的能量小于金属的逸出功时,不能发生光电效应，故D正确。

第3课时波粒二象性基础知识归纳1.光的本性学说的发展史(1>牛顿的微粒说：认为光是高速粒子流，它能解释光的直进、光的反射现象，不能解释光的干涉、衍射现象.b5E2RGbCAP (2>惠更斯的波动说：认为光是某种振动，以波的形式向四周传播，它能解释光的干涉、衍射现象，不能解释光电效应、光的直进.p1EanqFDPw(3>麦克斯韦的电磁说：认为光是电磁波，实验依据是电火花实验，证明了光与电磁波在真空中传播速度相等，且都为横波，能够解释光在真空中的传播、光的干涉、衍射，不能解释光电效应.DXDiTa9E3d (4>爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，每一份叫做光子，其能量与频率成正比，即E＝hυ，能够解释光电效应、光的直进、光的反射，不能解释光的干涉、衍射.RTCrpUDGiT (5>德布罗意的波粒二象性：认为光既有粒子性，又有波动性，个别光子表现粒子性，大量光子表现波动性；光子频率大的粒子性明显，频率小的波动性明显.能够解释所有光现象.5PCzVD7HxA2.光的电磁说(1>内容：光的本质是电磁波.(2>意义：光的电磁说说明了光的电磁本质，使人们认识到光波与机械波的本质不同，把光学和电磁学统一起来.jLBHrnAILg (3>依据：光和电磁波的传播都不需要介质；光和电磁波在真空中的传播速度相同，即c＝3×108 m/s.3.光电效应(1>现象：在光的照射下，物体发射电子的现象，叫做光电效应.(2>光电效应的规律：①任何一种金属都有发生光电效应的极限频率，入射光的频率必须大于这个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，随入射光的频率增大而增大；③光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s；④当入射光的频率大于金属极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比.xHAQX74J0X (3>光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子的能量与其频率成正比，即E＝hν.LDAYtRyKfE(4>光电效应方程：①逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，即W＝hυ0；②光电效应方程：Ek＝ hυ－W.Zzz6ZB2Ltk4.康普顿效应(1>康普顿效应：即当γ射线或X射线打在物质上，与物质中原子的核外散互作用电子发生相，作用后产生射光子反冲电子的效应；其和作用过程为：当入射X (γ>光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向( 散射光子>，电子获得能量而脱离原子( 反冲电子>，此种作用过程称为康普顿效应.其结果是：产生了次级电子，反冲电子继而将发生电子与物质的相互作用.dvzfvkwMI1 (2>意义：康普顿效应是验证光的波粒二象性的重要物理实验之一.爱因斯坦光子理论圆满解释了光电效应的实验规律，而康普顿对康普顿效应进行了成功的解释，使光量子说得到了实验的证明，更有力地证明了爱因斯坦光子理论的正确性.rqyn14ZNXI (3>康普顿效应的解释：经典解释(电磁波的解释>：单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振动，向各方向辐射同频率的电磁波.经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应不能做出合理解释；光子理论的解释：①光子不仅有能量hυ，而且有动量h/λ；②模型：X射线光子与静止的自由电子发生弹性碰撞；③在碰撞过程中能量、动量守恒.EmxvxOtOco(4>康普顿效应进一步证实了光的粒子性.5.概率波在双缝干涉图样中，不能肯定某个光子落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的.但光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小.光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以光波是一种概率波.SixE2yXPq56.光的波粒二象性(1>光既具有波动性，又有粒子性；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性.6ewMyirQFL (2>光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.与其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的多少(概率>，由波动性起主导作用.kavU42VRUs (3>对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著.y6v3ALoS897.不确定关系式表示Δx，其中粒子位置粒子在表示的不确定量Δp，x方向上的动量的不确定量.不确定关系式表明：(1>微观粒子的坐标测得愈准确(Δx→0>，动量就愈不准确(Δp→∞>；(2>微观粒子的动量测得愈准确(Δp→0>，坐标就愈不准确(Δx→∞>.但这里要注意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准.M2ub6vSTnP 重点难点突破一、光电效应“光电效应”是光的粒子性的一个重要体现，也是光的本性中一个高考热点，因此在复习过程中：1.要澄清一些易混淆的概念，如“光子”、“光电子”、“光子的能量”与“光电子的最大初动能”等，这对理解光电效应的规律具有重要意义.0YujCfmUCw(1>“光子”与“光电子”光子是指光在空间传播时的每一份能量(即能量是不连续的>，光子不带电，是微观领域中的一种粒子；而光电子是金属表面受到光照时发射出来的电子，因此其本质就是电子.eUts8ZQVRd(2>“光子的能量”与“入射光的强度”光子的能量是一份一份的，每一份的能量为E＝hυ，其大小由光的频率决定；而入射光的强度是指单位时间内入射光中包含光子数的多少，入射光的强度可表示为P＝nhυ，其中n为单位时间内的光子数.sQsAEJkW5T(3>“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，就可能向各个方向运动，运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分能量转化为光电子的初动能.所以金属表面的电子，只需克服原子核的引力做功就能从金属表面逸出，那么这些光电子具有最大初动能，其值为Ekm＝hν－W(式中W为金属的逸出功>.而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中损失的能量会更多，所以此时光电子的动能Ek<Ekm.一个电子吸收一个光子的能量后，动量立即增大，不需要积累能量的过程.GMsIasNXkA2.掌握两条线索、明确各概念间的对应关系条线索：一是由上图可知，这两强度线.这两光的频率线，二是光的强→光子数目条对应关系线就是：光多→发射光电子多→光电流强度大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.TIrRGchYzg二、对光的波粒二象性的理解1.光的干涉、衍射现象和光的电磁说，表明了光不可怀疑地具有波动性；光电效应和光子说，却说明了光的波动性理论有一定的局限性，光还具有粒子性.光的一切行为只有光具有波粒二象性才能说明，所以我们认为光具有波粒二象性.7EqZcWLZNX 2.光子说并没有否定光的电磁说，光子的能量E＝hν，其中频率ν仍是波的特征，我们不可以把光当成宏观概念中的波，也不可把光子当成宏观概念中的粒子，对于宏观物体来说，波粒二象性不可想象但在微观世界却是存在的.lzq7IGf02E 3.要认识到不仅光具有波粒二象性，一切微观粒子都具有波粒二象性，所以波粒二象性是微观世界具有的特性.随着研究对象的不同，我们的观念、方法也要改变，宏观现象和微观现象的研究方法、理解方式是不相同的.zvpgeqJ1hk4.对光的波粒二象性简短的总结：(1>光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量(E＝hν>和动量(p＝h/λ>，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中.E＝hυ＝，p＝.事实上，不仅光具有波粒二象性，一切运动的物体都具有波粒二象性，其波长λ＝ (德布罗意波长>.宏观物体的德布罗意波长非常小，很难观察到它们的波动性.NrpoJac3v1(2>只有一个差异：在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著，即我们观察到这对矛盾的主要方面.具体地说就是：光在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性.1nowfTG4KI 频率越低的光，波动性越显著；频率越高的光，粒子性越显著.典例精析1.对光的波粒二象性的正确理解【例1】关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( >A.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B.光在传播时往往表现出波动性，光跟物质相互作用时往往表现出粒子性C.频率高的光波动性显著，频率低的光粒子性显著D.光既有波动性又有粒子性，说明光既是波又是粒子【解读】光在一定条件下波动性显著，在另一条件下的粒子性显著.大量光子的产生的效果显示波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性，A对，B 对.频率高的光波长短，波动性不明显，C错.不能将光的波粒二象性理解成光既是波又是粒子，它既不同于宏观概念中的波，也不同于宏观概念的粒子，D错.fjnFLDa5Zo【答案】AB 【思维提升】波动性和粒子性在宏观领域看起来是相互对立的，但在微观领域，一切微观粒子都具有波粒二象性.【拓展1】如图所示，与锌板相连的验电器的铝箔原来是张开的，现在让发出的光经一狭缝后照射到锌板，发现在锌弧光灯成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电板上形箔张角变大，以上实验事实说明器的铝( A >tfnNhnE6e5A. 光具有波粒二象性B. 验电器的铝箔原来带负电C. 锌板上亮条纹是平行等宽度的D. 若改用激光器发出的红光照射锌板，观察到验电器的铝箔张角则一定会变得更大【解读】当弧光灯发出的紫外线经过狭缝照在锌板上，锌板上形成明暗相间的条纹，发生衍射现象，中心条纹宽度最宽，说明光有波动性；同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，发生了光电效应，电子飞出，锌板原来带正电，说明光有粒子性.所以A正确，B、C错误.红光的频率小于锌板的极限频率，不能发生光电效应，D错误.HbmVN777sL2.对光电效应遵循的规律的理解及应用【例2】对于光电效应的解释，下列选项正确的是( >A.金属内每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属表面逸出B.如果入射光子的能量小于金属表面电子克服原子核的引力逸出时需做的最小功，光电效应便不能发生C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能也就越大D.由于不同金属的逸出功不同，因此，使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同【解读】同一个电子是不可能实现双光子吸收的，因同一个电子接收两个光子的时间间隔相当长，而金属内电子的碰撞又是极其频繁的.两次碰撞的时间间隔只有10－15s左右.所以一个电子接收一个光子后如不能立即逃逸出金属表面，它来不及吸收第二个光子，原来吸收的能量就早已消耗殆尽了.可见电子吸收光子的能量不能累加，则A错.V7l4jRB8Hs 不同金属内原子核对电子的束缚程度是不同的，因此电子逃逸出来克服原子束缚力做功不同，若光子的能量E＝hυ小于使金属表面电子克服原子核引力逸出时所做功的最小值，那就不会有光电子逸出，即不会发生光电效应.可见要使某金属发生光电效应，入射光子能量有一个最小值E0＝hυ0，这就对应了一个极限频率，则B对.同时注意到不同的金属逸出功不同，则其产生光电效应的最低频率(即极限频率>不同，则D对.83lcPA59W9如果光照射某金属能发生光电效应，那么入射光线越强说明每秒照射到金属表面单位面积上的光子数越多，这时产生的光电子数就越多，光电流就越大，但由于光子的能量是由光的频率决定的，E＝hυ与光子数的多少无关，所以入射光的强度增大，但其频率不改变时，光子的能量也不会改变，这时每个电子吸收光子的能量也不会增加，逸出的光电子的最大初动能就不会改变，故C错.mZkklkzaaP【答案】BD 【思维提升】本题涉及光电效应现象及其规律，旨在考查学生对基本概念和基本规律的理解和掌握程度.同学们往往容易把光强、光子能量、光电流强度混淆.因此，同学们应特别注意两条对应关系线.解答本题的关键是找好对应关系，只要掌握了这两条对应关系线，就不难解答本题.AVktR43bpw 【拓展2】一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c解为互图所示.已知金属板b有光电子放出，则可知上，如( D >ORjBnOwcEdA.板a一定不放出光电子B.板a一定放出光电子C.板c一定不放出光电子D.板c一定放出光电子【解读】平行光经三棱镜后，分解为a、b、c三束光，从图可以看出，色光a、b、c的偏折角关系为θa<θb<θc，所以折射率na<nb<nc，说明光的频率υa<υb<υc.题中说色光b照射到金属板有光电子放出，可断定，色光b的频率大于金属板的极限频率，因而色光c照射到金属板一定放出光电子，选项D正确.但由于从题图中无法知道υa比υb小多少，也无法判定υb比υ0(极限频率>大多少，所以无法肯定υa与υ0的关系，因而不能肯定色光a 照射到金属板上一定放出光电子或一定不放出光电子.所以答案为D.2MiJTy0dTT3.光电效应方程Ekm＝hυ－W的应用3】如图所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的【例成，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，调整金属线制电压，当A板电压比阴极高出2.5 V时，光电流达到两个极板流表示数为0.64 μA，求：gIiSpiue7A饱和，电(1>每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能.(2>如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能.【解读】(1>光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n＝个＝4.0×1012 个根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能Ekm＝hυ－W＝h＝6.63×10－34×3×108×J＝9.6×10－20 J(2>如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律，阴极每秒发射的光电子数n′＝2n＝8×1012个uEh0U1Yfmh光电子的最大初动能仍然是Ekm＝9.6×10－20 J【思维提升】解答有关光电管和光电效应的问题，要注意以下几个方面：(1>决定光电子最大初动能的是入射光的频率，决定光电流大小的是光强的大小.(2>光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生电流的条件.(3>搞清楚加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用，还是减速作用.IAg9qLsgBX【拓展3】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λ1和λ2>制成，板面积为S，间距为d.现用波长为λ(λ1<λ<λ2>的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于( D >WwghWvVhPE个人收集整理资料，仅供交流学习，勿作商业用途A. B. C. D.【解读】当电容器极板为最终电荷量时，两板间电压为截止电压，即此时最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为0.则有h－h2＝eUasfpsfpi4k又ν＝，C＝，U＝解得Q＝··由于为常数，故D项正确.易错门诊【例4】如图所示的电路中两个光电管是由同种金属材料制成的阴极.现用强度相同的两束光分别照射在两个光电管的阴极上，紫光照在(甲>电路的光电管上，绿光照在(乙>电路的光电管上，若都能产生光电效应，则下列判断正确的是( >ooeyYZTjj1A.从A、B两个极板射出光电子的最大初动能一样大B.打到C极上的光电子的最大动能一定大于打到D极上的光电子的最大动能C.单位时间内由A、B两个金属极板产生的光电子的数目一样多D.单位时间内由B极板产生的光电子的数目更多些【错解】本题因为紫光的频率大于绿光的频率，所以打在C板上的光电子的最大初动能大于D板上的光电子的最大初动能，故B选项正确，A项错误；由于两个光电管完全相同，入射光的强度完全相同，故光电流相同，单位时间内的光电子数目相同，故C项正确，D错误.BkeGuInkxI【错因】本题错误原因是混淆发生光电效应时出射电子的最大初动能和电子达到C板或D板的动能；光电流对于同种光只与光的强度有关，即能量相同，但是不是同种光则光电子个数不同.PgdO0sRlMo个人收集整理资料，仅供交流学习，勿作商业用途【正解】紫光的频率大于绿光的频率，则从A极板射出的光电子的最大初动能大于从B极板射出的光电子的最大初动能.但由于光电管两极加的都是正向电压，电场力对电子做正功，不能确定哪个电路做的正功多，所以无法确定电子打到C、D极板后动能哪个大.光的强度相同，则单位时间内照射到金属板光的能量相同，由于紫光一个光子的能量大于绿光一个光子的能量，所以单位时间内照射到A极板的光子数少于单位时间内照射到B极板的光子数，则单位时间内由B极板产生的光电子的数目更多些.3cdXwckm15【答案】D【思维提升】本题中也许学生不易理解动能和最大初动能以及光电流的大小的决定因素，关键是要弄清光电子出射后经过电场加速，而两电场不同，电场对光电子做功不同；光电流由光照强度即能量决定，光电流相同但是对于不同频率的光而言光电子个数不同.h8c52WOngM申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。