2019年度高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性学案

（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。

第一讲 光电效应 波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象． 2．光电子：光电效应中发射出来的电子． 3．研究光电效应的电路图 其中A 是阳极，K 是阴极． 4．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个截止频率(或极限频率)，入射光的频率必须大于截止频率才能产生光电效应．低于截止频率时不能发生光电效应．(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：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν.其中h ＝6.63×10－34 J·s.(称为普朗克常量)2．逸出功W 0：使电子脱离某种金属所做功的最小值．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．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U c .(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率． 5．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝hν－W 0.(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W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2.三、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．[小题快练]1．判断题(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．( × )(2)光电子就是光子．( × )(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．( √ )(4)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．( × )(5)入射光的频率越大，逸出功越大．( × )2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( D )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比3．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( D )A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性4．(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，正确的是( BC )A．曝光时间不长时，出现不规则的点，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点无法预测C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性考点一光电效应现象和光电效应方程的应用 (自主学习)1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关． (4)光电子不是光子，而是电子． 2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大． 3．定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：E k ＝eU c . (3)逸出功与极限频率的关系：W 0＝hν0.1－1.[光电效应现象的理解] 关于光电效应现象，下列说法中正确的是( ) A ．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B ．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比C ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D ．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 答案：C1－2.[光电效应方程] (2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J ．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s －1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ) A ．1×1014Hz B ．8×1014Hz C ．2×1015 HzD ．8×1015Hz解析：光电效应方程E k ＝hν－W 0，逸出功W 0＝hν0，联立解得ν0＝h cλ－E k h＝8×1014Hz ，故B 正确． 答案：B考点二 光电效应的图象问题 (自主学习)最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .②逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值W 0＝|－E |＝E③普朗克常量：图线的斜率k ＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c ：图线与横轴的交点 ②饱和光电流I m ：电流的最大值③最大初动能E k ＝eU c 颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2 ②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2 遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc ：图线与横轴的交点 ②遏止电压U c ：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h ：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h ＝ke .(注：此时两极之间接反向电压)c 光照射光电管得到的I －U 图线，U c 1、U c 2表示截止电压，下列说法正确的是( )A ．甲图中光电管得到的电压为正向电压B ．a 、b 光的波长相等C ．a 、c 光的波长相等D ．a 、c 光的光强相等解析：如图可知，从金属逸出来的电子在电场力作用下，加速运动，则对应电压为正向电压，故A 正确；光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，a 光、c 光对应的截止频率小于b 光的截止频率，根据eU 截＝12mv 2m ＝hν－W 0，入射光的频率越高，对应的截止电压U 截越大．a 光、c 光的截止电压相等，所以a 光、c 光的频率相等，则a 光、c 光的波长相等；因b 光的截止电压大于a 光的截止电压，所以b 光的频率大于a 光的频率，则a 光的波长大于b 光的波长，故B 错误，C 正确；由图可知，a 的饱和电流大于c 的饱和电流，而光的频率相等，所以a 光的光强大于c 光的光强，故D 错误． 答案：AC2－2.[E k －ν图象] (多选) 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( ) A ．该金属的逸出功等于E B ．该金属的逸出功等于hνcC ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc2时，产生的光电子的最大初动能为E2答案：ABC2－3.[U c －ν图象] (2015·全国卷Ⅰ)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：根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W 0，又因为E k ＝eU c ，得到U c ＝he ν－W 0e，所以h e ＝k ，h ＝ek ；－W 0e＝b ，W 0＝－eb . 答案：ek －eb考点三 对光的波粒二象性的理解 (自主学习)1．对光的波动性和粒子性的进一步理解(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性． (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．(3)光子说并未否定波动说，E ＝hν＝hcλ中，ν和λ就是波的概念． (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的． 3－1.[光的波粒二象性] 下列说法正确的是( ) 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 ．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解析：从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著．光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征．光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的微观粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别，故C 正确． 答案：C3－2.[波动性分析] (多选)(2015·全国卷Ⅱ)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：电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A 正确；β射线在云室中留下清晰的径迹说明β射线是一种粒子，不能体现波动性，B 错误；衍射体现的是波动性，C 正确；电子显微镜观测微观结构利用了电子束的衍射现象，体现波动性，D 正确． 答案：ACD3－3.[波动性和粒子性分析] (多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图a 、b 、c 所示的图象，则下列说法正确的是( ) A ．图象a 表明光具有粒子性 B ．图象c 表明光具有波动性 C ．用紫外光观察不到类似的图象 D ．实验表明光是一种概率波解析：图象a 曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象c 曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，A 、B 正确；同时实验也表明光波是一种概率波，D 正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C 错误． 答案：ABD1．运用光子说对光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是( D ) A ．当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的强度也增大为原来的2倍 B ．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍 C ．当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍 D ．当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍 2. (多选)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E k 与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( CD ) A ．逸出功与ν有关B ．光电子的最大初动能E k 与入射光的频率成正比C ．当ν＞ν0时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关3．(2018·江苏卷)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A 照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为λ02的单色光B 照射该金属板时，光电子的最大初动能为 ，A 、B 两种光子的动量之比为 . (已知普朗克常量为h 、光速为c )解析：根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，又ν＝cλ，所以有0＝hc λ0－W 0，E k ＝2hcλ0－W 0解得E k ＝hc λ0；又光子动量p ＝hλ，所以A 、B 两种光子的动量之比为1∶2. 答案：(1)hcλ0(2) 1∶2 4．如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：(1)用频率为ν1的光照射光电管，此时电流表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P 向 端滑动(填“a ”或“b ”)，使电流表示数恰好变为零，记下电压表示数U 1. (2)用频率为ν2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表示数U 2.已知电子的电荷量为e ，由上述实验可知，普朗克常量h ＝ (用上述已知量和测量量表示)．解析：(1)对电子加反向的电场力，使之不能到达A 端，则A 端电势低于K 端电势，P 向a 端滑动．(2)由hν1－W ＝eU 1，hν2－W ＝eU 2，得h ＝e (U 1－U 2)ν1－ν2.答案：(1)a (2)e (U 1－U 2)ν1－ν2[A 组·基础题]1．(2019·江苏高级中学检测)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有( A ) ①X 射线被石墨散射后部分波长增大 ②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出③轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转 ④氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱 A ．①② B ．①②③ C ．②③D ．②③④解析：①为康普顿散射，②为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性； ③为α粒子散射，未涉及光子，揭示了原子的核式结构模型．④为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续，故选A.2．用波长为2.0×10－7m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字)( B ) A ．5.5×1014Hz B ．7.9×1014Hz C ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015Hz3．下表给出了一些金属材料的逸出功.现用波长为(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，光速c ＝3.0×108 m/s)( A )A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种4．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标系中，图示中用实线表示钨，虚线表示锌，则下列图象正确反映这一过程的是( A )5．(多选)(2014·海南卷)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，下列四个物理量中，一定不同的是( ACD ) 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6．(多选)用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h 和c 表示，那么下列说法正确的有( AD ) A ．该种金属的逸出功为hc3λB ．该种金属的逸出功为hc λC ．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应D ．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应7．(多选)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( AC ) A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U c 的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流[B 组·能力题]8．(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 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U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( BC ) A ．若νa >νb ，则一定有U a <U b B ．若νa >νb ，则一定有E k a >E k b C ．若U a <U b ，则一定有E k a <E k bD ．若νa >νb ，则一定有hνa －E k a >hνb －E k b9．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ∶λb ∶λc ＝1∶2∶3.当用a 光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k ，若改用b 光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为13E k ，当改用c 光束照射该金属板时( B )A ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为16E kB ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为19E kC ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为112E kD ．由于c 光束光子能量最小，该金属板不会发生光电效应10．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，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．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 ，可得U c ＝h e ν－h eν0.结合图象知k ＝U c2－U c1ν2－ν1＝U c1ν1－ν0.普朗克常量h ＝e (U c2－U c1)ν2－ν1.截止频率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 c111．(2018·苏州质检)德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝h p，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍． (1)求电子的动量大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字) 解析：(1)由λ＝h p，得p ＝h λ＝ 6.6×10－3410－4×440×10－9kg·m/s＝1．5×10－23kg·m/s.(2)eU＝E k＝p22m ，又λ＝hp，联立解得U＝h22emλ2，代入数据，解得U＝8×102 V. 答案：(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U＝h22emλ28×102 V。

第1讲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等于金属的极限频率.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等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10－9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.自测1教材P36第2题改编(多选)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，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，则光电流增大，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，选项C错误；根据hν－W逸＝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.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，每一份叫做一个光子，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.自测2(多选)如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象.由图象可知( )图1A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于h ν0C.入射光的频率为2ν0时，产生的电子的最大初动能为ED.入射光的频率为ν02时，产生的电子的最大初动能为E2答案 ABC三、光的波粒二象性与物质波 1.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. 2.物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波.(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量.自测3 (多选)下列说法中正确的是( )A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D.单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性 答案 CD命题点一 光电效应现象和光电效应方程的应用1.四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.(4)光电子不是光子，而是电子.2.两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.3.三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.例1(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，入射光的光强度变大，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.保持入射光的光强度不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案AC解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据E k＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，入射光频率变高，光电子的最大初动能E k变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误.例2(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb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U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是( )A.若νa＞νb，则一定有U a＜U bB.若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC.若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD.若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得，E km＝hν－W0，由动能定理得，E km＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当νa＞νb时，一定有E k a＞E k b，U a＞U b，故选项A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－E k a＝hνb－E k b，故选项D错误.变式1(多选)(2017·山东潍坊中学一模)下列说法中正确的是( )A.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大B.按照玻尔理论，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，但原子的能量增大C.光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大D.在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大 答案 BC变式2 光电效应实验装置示意图如图2所示.用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应.换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )图2A.U ＝h νe －W e B.U ＝2h νe －W eC.U ＝2h ν－WD.U ＝5h ν2e －We答案 B解析 由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nh ν(n ＝2,3,4…) 由光电效应方程可知：nh ν＝W ＋12mv 2(n ＝2,3,4…)①在减速电场中由动能定理得－eU ＝0－12mv2②联立①②得：U ＝nh νe －We(n ＝2,3,4…)，选项B 正确. 命题点二 光电效应图象四类图象例3 用如图3甲所示的电路研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A 、K 两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调.分别用a 、b 、c 三束单色光照射，调节A 、K 间的电压U ，得到光电流I 与电压U 的关系如图乙所示.由图可知( )图3A.单色光a 和c 的频率相同，但a 更强些B.单色光a 和c 的频率相同，但a 更弱些C.单色光b 的频率小于a 的频率D.改变电源的极性不可能有光电流产生 答案 A解析 由题图乙知，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3 (多选)如图4所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5).由图可知( )图4A.该金属的截止频率为4.27×1014Hz B.该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C.该图线的斜率表示普朗克常量 D.该金属的逸出功为0.5 eV 答案 AC解析 图线与横轴的交点为截止频率，A 正确，B 错误；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；该金属的逸出功为：W 0＝h νc ＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV≈1.77 eV，D 错误. 变式4 (2015·全国卷Ⅰ·35(1))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5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5答案 ek －eb解析 光电效应中，入射光子能量为h ν，克服逸出功W 0后多余的能量转化为电子动能，eU c ＝h ν－W 0，整理得U c ＝h e ν－W 0e ，斜率即h e＝k ，所以普朗克常量h ＝ek ，截距为b ，即eb ＝－W 0，所以逸出功W 0＝－eb . 命题点三 光的波粒二象性和物质波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出粒子性.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＝hλ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.例4(多选)(2015·全国卷Ⅱ·35(1)改编)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答案ACD解析电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确.变式5下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( )A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应答案 C变式6(多选)1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图6所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )图6A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性答案ABD变式7(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答案AB1.有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产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 B2.(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是( )A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子答案CD解析光电流的大小只与单位时间流过单位面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短无关，选项A错误；无论光照强度多强，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，故选项B错误；遏止电压即反向截止电压，eU c＝hν－W0，与入射光的频率有关，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，则遏止电压越大，故选项C正确；无论光照强度多弱，光照时间多短，只要光的频率大于极限频率就能产生光电效应，故选项D正确.3.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.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.4.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为νc，则( )A.当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC.当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D.当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案AB解析该金属的截止频率为νc，则可知逸出功W0＝hνc，逸出功由金属自身的性质决定，与照射光的频率无关，因此C错误；由光电效应的实验规律可知A正确；由光电效应方程E k＝hν－W0，将W0＝hνc代入可知B正确，D错误.5.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答案 A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，选项A正确.6.(多选)如图1所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )图1A.入射光太弱B.入射光波长太长C.光照时间短D.电源正、负极接反答案BD解析入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，即使该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确.7.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2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( )图2A.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答案 D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.8.(多选)如图3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( )图3A.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.图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小答案AD解析题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数电子体现粒子性.每个电子到达的位置不同，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电子表现为波动性，B错误；题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D正确.9.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图4所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料( )图4A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子答案 D解析根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长最小的小于100 nm ，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D 正确，A 、B 、C 错误. 10.(多选)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，钾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 BCD解析 根据爱因斯坦光电效应方程得：E k ＝h ν－W 0，又W 0＝h νc ，联立得E k ＝h ν－h νc ，据题钙的截止频率比钾的截止频率大，由上式可知：从钾表面逸出的光电子最大初动能较大，由p ＝2mE k ，可知钾逸出的光电子的动量较大，根据λ＝h p可知，钾逸出的光电子的波长较小，则频率较大，故A 错误，B 、C 、D 正确.11.(2018·甘肃天水质检)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5所示.下列说法中正确的是( )图5A.a 光光子的频率大于b 光光子的频率，a 光的强度小于b 光的强度B.a 光光子的频率小于b 光光子的频率，a 光的强度小于b 光的强度C.如果使b 光的强度减半，则在任何电压下，b 光产生的光电流强度一定比a 光产生的光电流强度小D.另一个光电管加一定的正向电压，如果a 光能使该光电管产生光电流，则b 光一定能使该光电管产生光电流 答案 D解析 由题图可知b 光照射光电管时遏止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b 光的频率大，产生的光子的能量大.a 光的饱和光电流大于b 光的饱和光电流，故a 光的强度大于b 光的强度，故A 、B 错误；如果使b 光的强度减半，则只是b 光的饱和光电流减半，在特定的电压下，b 光产生的光电流强度不一定比a 光产生的光电流强度小，选项C 错误；因b 光的频率大于a 光的频率，故另一个光电管加一定的正向电压，如果a 光能使该光电管产生光电流，则b 光一定能使该光电管产生光电流，选项D 正确.12.用如图6所示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( )图6A.a 光的频率不一定大于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 答案 B13.(多选)(2018·福建莆田调研)按如图7的方式连接电路，当用某种紫光照射光电管阴极K 时，电路中的微安表有示数.则下列叙述正确的是( )图7A.如果仅将紫光换成黄光，则微安表一定没有示数B.如果仅将紫光换成紫外线，则微安表一定有示数C.仅将滑动变阻器的滑片向右滑动，则微安表的示数一定增大D.仅将滑动变阻器的滑片向左滑动，则微安表的示数可能不变 答案 BD解析 当换用黄光后，入射光的频率减小，但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率，仍能发生光电效应，电路中可能有光电流，A 错误；当换用紫外线后，入射光的频率增大，一定能产生光电效应，则微安表一定有示数，B 正确；滑动变阻器的滑片向右滑动，则光电管两极间的电压增大，但电路中的光电流可能已经达到饱和值，保持不变，C 错误；滑动变阻器的滑片向左滑动，则光电管两极间的电压减小，但电路中的光电流可能仍为饱和值，保持不变，D 正确.14.一个德布罗意波长为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.λ1λ2λ1＋λ2 B.λ1λ2λ1－λ2 C.λ1＋λ22 D.λ1－λ22答案 A解析 中子的动量p 1＝h λ1，氘核的动量p 2＝hλ2，同向正碰后形成的氚核的动量p 3＝p 2＋p 1，所以氚核的德布罗意波长λ3＝h p 3＝λ1λ2λ1＋λ2，A 正确.15.(多选)某同学采用如图8所示的实验装置来研究光电效应现象.当用某单色光照射光电管的阴极K 时，会发生光电效应现象.闭合开关S ，在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U 称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能E k .现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U 1和U 2，设电子质量为m 、电荷量为e ，则下列关系式中正确的是( )图8A.用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v ＝2eU 1mB.阴极K 金属的逸出功W 0＝h ν1－eU 1C.阴极K 金属的极限频率νc ＝U 1ν2－U 2ν1U 1－U 2D.普朗克常量h ＝e U 1－U 2ν2－ν1答案 AB解析 用频率为ν的光照射时，光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得－eU 1＝0－12mv 2，则得光电子的最大初速度v ＝2eU 1m，故A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程得h ν1＝eU 1＋W 0①h ν2＝eU 2＋W 0②由①得：金属的逸出功W 0＝h ν1－eU 1. 联立①②得h ＝e U 1－U 2ν1－ν2，故B 正确，D 错误；阴极K 金属的极限频率νc ＝W 0h ＝h ν1－eU 1ν1－ν2e U1－U 2，故C 错误.。

第1讲 光电效应【基础梳理】一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)． 2．产生条件：入射光的频率大于极限频率． 3．光电效应规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9s.二、光电效应方程 1．基本物理量(1)光子的能量ε＝h ν，其中h ＝6.626×10－34J ·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值．(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动能的最大值．2．光电效应方程：E k ＝h ν－W 0． 三、光的波粒二象性与物质波 1．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． 2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．【自我诊断】(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应．( ) (2)光电子就是光子．( )(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．( )(4)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．( )(5)入射光的频率越大，逸出功越大．( )提示：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×(多选)(高考广东卷)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，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提示：选AD.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，则光电流将增大，故选项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，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，选项C 错误；根据h ν－W 逸＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．对光电效应现象的理解[学生用书P230]【知识提炼】1．与光电效应有关的五组概念对比(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．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的初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．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．(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)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．2．光电效应的研究思路 (1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．【典题例析】(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ改编)现用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] 根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A 正确．由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B 错误，C 正确．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D 错误．[答案]AC(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解析：选AD.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A 、D 正确．根据光电效应方程，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．光电效应方程[学生用书P230]【知识提炼】1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.(2)光电子的最大初动能E k 可以利用光电管用实验的方法测得，即E k ＝eU c ，其中U c 是遏止电压． (3)光电效应方程中的W 0为逸出功，它与极限频率νc 的关系是W 0＝h νc . 2．四类图象(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 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U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A ．若νa ＞νb ，则一定有U a ＜U bB ．若νa ＞νb ，则一定有E k a ＞E k bC ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k bD ．若νa ＞νb ，则一定有h νa －E k a ＞h νb －E k b[解析] 设该金属的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝h ν－W ，同种金属的W 不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B 项正确；又E k ＝eU ，则最大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有eU ＝h ν－W ，遏止电压U 随ν增大而增大，A 项错误；又有h ν－E k ＝W ，W 相同，则D 项错误．[答案] BC1．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h ν0＝h cλ0＝W 0.(3)应用光电效应方程E k ＝h ν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19J)．(4)作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程h ν＝W 0＋12mv 2的意义：即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能．对某种金属来说W 0为定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应及光电子的初动能大小．每个光子的一份能量h ν与一个光电子的动能12mv 2对应．2．光电效应中有关图象问题的解题方法 (1)明确图象中纵坐标和横坐标所表示的物理量．(2)明确图象所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的意义．例如， ①E km －ν图象，表示了光电子的最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线，图甲中横轴上的截距是阴极金属的极限频率，纵轴上的截距表示了阴极金属的逸出功负值，直线的斜率为普朗克常量，图象的函数式：E k ＝h ν－W 0.②光电效应中的I －U 图象，是光电流强度I 随两极板间电压U 的变化曲线，图乙中的I m 是饱和光电流，U c 为遏止电压．【迁移题组】1 对E k －ν图象的理解1．(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014Hz B ．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C ．该图线的斜率表示普朗克常量 D ．该金属的逸出功为0.5 eV解析：选AC.图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确、B 错误；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功为：W 0＝h ν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ≈1.77 eV ，D 错误．2 对I －U 图象的理解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对应的光电子最大初动能解析：选B.由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c＝E k和hν＝W0＋E k得甲、乙光频率相等，A 错误；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，B正确；由hνc＝W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误；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，D错误．3 对U c－ν图象的理解3．(2015·高考全国卷Ⅰ)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－W0及E km＝eU c得U c＝hνe－W0e，故he＝k，b＝－W0e，得h＝ek，W0＝－eb.答案：ek－eb光的波粒二象性物质波[学生用书P232]【知识提炼】光既具有波动性，又具有粒子性，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，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．3．从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现为波动性；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p＝hλ表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子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．【跟进题组】1．(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ改编)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．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：选AC.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；光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项D 错误．2．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝hp，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的1×10－4倍．求：(1)电子的动量大小．(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字)解析：(1)由λ＝h p 得p ＝h λ＝ 6.6×10－341×10－4×440×10－9 kg ·m/s＝1.5×10－23kg ·m/s.(2)eU ＝E k ＝p 22m ，又λ＝hp联立解得U ＝h 22em λ2，代入数据解得U ＝8×102V.答案：(1)1.5×10－23kg ·m/s (2)U ＝h 22em λ2 8×102V[学生用书P232]1．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，真空光速c ＝3×108m/s) ( )A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15 JD ．10－12J解析：选B.由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E ＝h ν＝h cλ≈2×10－18J ，故选项B 正确．2．(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 ×1014 Hz 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：选A.根据爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．3．(多选)(2018·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( ) A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值 B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大 C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC.只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s.(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)； (2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J. 解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极． (2)由题图可知，铷的截止频率νc 为5.15×1014Hz ，逸出功W 0＝h νc ＝6.63×10－34×5.15×1014J ≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz 时，由E k ＝h ν－h νc 得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确][学生用书P353(单独成册)](建议用时：60分钟)一、单项选择题1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是( )A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选C.光电效应瞬时(10－9s)发生，与光强无关，A错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误；光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错误．2．(2018·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误．3．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.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C项正确．4．研究光电效应电路如图所示，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．下列光电流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.由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C 正确．5．(2017·高考上海卷)光子的能量与其( )A．频率成正比B．波长成正比C．速度成正比D．速度平方成正比解析：选A.由E＝hν＝h cλ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A正确，B错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C、D皆错误．6．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)( )A ．U ＝h νe －W eB ．U ＝2h νe －W eC ．U ＝2h ν－WD ．U ＝5h ν2e －W e解析：选B.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue ＝0－12mv 2m ①由光电效应方程得： nh ν＝12mv 2m ＋W (n ＝2，3，4，…)② 由①②式解得：U ＝nh νe －W e(n ＝2，3，4，…)， 故选项B 正确．二、多项选择题 7．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间短D ．电源正、负极接反解析：选BD.入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确．8．1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )A ．亮条纹是电子到达概率大的地方B ．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选ABD.电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确．9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A ．图象甲表明光具有粒子性B ．图象乙表明光具有波动性C ．用紫外线观察不到类似的图象D ．实验表明光是一种概率波解析：选ABD.图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A 、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故D 也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C 错误．10．(2015·高考江苏卷)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＝h p 和p 2＝2mE k 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．11．(2018·北京朝阳模拟)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 解析：选BC.光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而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，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能． 12.(2018·济南模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于h ν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E。

第一讲 光电效应 波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电子：光电效应中发射出来的电子．3．研究光电效应的电路图其中A 是阳极，K 是阴极．4．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个截止频率(或极限频率)，入射光的频率必须大于截止频率才能产生光电效应．低于截止频率时不能发生光电效应．(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10－9 s.(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：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝h ν.其中h ＝6.63×10－34 J·s.(称为普朗克常量)2．逸出功W 0：使电子脱离某种金属所做功的最小值．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．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U c .(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．5．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k ＝h ν－W 0.(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2. 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．[小题快练]1．判断题(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．( × )(2)光电子就是光子．( × )(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．( √ )(4)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．( × )(5)入射光的频率越大，逸出功越大．( × )2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( D )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比3．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( D )A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性4．(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，正确的是( BC )A．曝光时间不长时，出现不规则的点，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点无法预测C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性考点一光电效应现象和光电效应方程的应用 (自主学习)1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．3．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0.。

2019-2020年高考物理一轮复习 12.2波粒二象性教学案一、知识梳理1.黑体辐射与能量子2.光的波粒二象性（1）光电效应：（2）光电效应方程：（3）光的波粒二象性二、典例分析例 1.爱因斯坦提出了光量子概念，并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．已知用频率为γ的某种光照射某种金属逸出光电子的最大速度为v m ，设光电子的质量为m ，则该金属的逸出功为________________________．若将入射光的频率提高到2γ，则逸出光电子的最大初动能____________________原来初动能的2倍(选填“大于”、“等于”或“小于”)． 例2.如图所示，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 光的频率________b 光的频率(选填“大于”、“等于”或“小于”)，若增加b 光的强度____(选填“会”或“不会”)使电流计G 的指针发生偏转．例 3.如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hνcC ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc 2时，产生的光电子的最大初动能为E 2 例4.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 ．总能量例5.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一切行为，只能认为光具有波粒二象性三、随堂演练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2．在光电效应现象中，下列说法中正确的是( )A．入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大B．光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应3．光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大4.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．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U C与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νC＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.。

第1节光电效应波粒二象性[选择性考试备考指南]考点内容要求命题分析核心素养光电效应Ⅰ1.高考对本章内容的考查一般为单一的某个知识点 , 且题型为选择题、填空题 , 难度中等或中等偏下。

2．命题热点为光电效应规律、原子跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程及核能的计算等。

3．今后命题将向着多个考点融合的方向发展 , 且以选择题的形式考查。

物理观念: 光电效应、氢原子光谱、原子的核式结构、氢原子的能级结构、半衰期、原子核的衰变、核能。

科学思维 : 能用氢原子能级结构和能级公式解释氢原子跃迁现象。

理解爱因斯坦质能方程 , 能够利用爱因斯坦质能方程求解核能问题。

科学探究 : 探究光电效应的规律、α粒子散射实验。

科学态度与责任 : 光谱分析、射线的应用、核电站。

爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ第1节光电效应波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象 : 在光的照射下金属中的电子从金属外表逸出的现象 , 称为光电效应 , 发射出来的电子称为光电子。

2．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个极限频率。

(2)光照射到金属外表时 , 光电子的发射几乎是瞬时的。

(3)光电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。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

3．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U c 。

(2)截止频率 : 能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)。

不同的金属对应着不同的极限频率。

二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说在空间传播的光是不连续的 , 而是一份一份的 , 每一份叫作一个光的能量子 , 简称光子 , 光子的能量ε＝hν。

其中h ＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。

第1讲光电效应波粒二象性[目标要求]核心知识素养要求1.原子的核式结构模型氢原子光谱原子的能级结构了解人类探索原子及其结构的历史，知道原子核式结构模型。

通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。

2.核力与核反应方程了解原子核的组成和核力的性质。

知道四种基本相互作用。

能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

3.放射性元素的衰变了解放射性和原子核衰变。

知道半衰期及其统计意义。

了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护。

4.结合能、核裂变反应和核聚变反应认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应。

关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。

了解人类对物质结构的探索历程。

5.光电效应现象通过实验，了解光电效应现象。

知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。

能根据实验结论说明光的波粒二象性。

6.粒子的波动性知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。

体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。

第1讲光电效应波粒二象性授课提示：对应学生用书第229页一、光电效应1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。

2．光电子光电效应中发射出来的电子。

3．研究光电效应的电路图(如图)其中A 是阳极，K 是阴极。

4．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。

低于这个频率的光不能产生光电效应。

(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是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。

其中h ＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。

2．逸出功W 0使电子脱离某种金属所做功的最小值。

第1讲 光电效应板块一 主干梳理·夯实基础 【知识点1】 光电效应 Ⅰ1．定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。

2．光电子光电效应中发射出来的电子。

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等于这个极限频率才能产生光电效应。

低于这个频率的光不能产生光电效应。

(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。

【知识点2】 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ 1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝h ν。

其中h ＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。

2．逸出功W 0使电子脱离某种金属所做功的最小值。

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金属的逸出功后所具有的动能。

4．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：E k ＝h ν－W 0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。

5．对光电效应规律的解释【知识点3】光的波粒二象性物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。

(2)光电效应和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，即光具有波粒二象性。

2．物质波(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。

(2)物质波的波长：λ＝h p ＝h mv，其中h 是普朗克常量。

物质波也是一种概率波。

板块二 考点细研·悟法培优考点1光电效应规律的理解[深化理解]1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。