2021高考物理一轮复习第12章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性学案新人教版

波粒二象性一、考情分析1．从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查涉及的考点较多，具有不确定性．考题可能根据某一考点命题，也可以同时涉及多个考点，题型为选择题的几率很高，很少出现计算题．2．从整体命题趋势上看，高考对本部分的命题基本会保持原有命题思路，仍将以光电效应、能级跃迁、核反应方程、核能的分析与计算为命题重点，在复习中应多加关注．二、知识特点1．本单元内容是近代物理的基础知识，比较抽象，难于理解，但高考要求以识记为主．2．本单元知识线索：(1)以光电效应的发现为主线把爱因斯坦的光电效应方程、光的波粒二象性、物质波等内容串联起来．(2)以汤姆孙发现电子为主线把原子的核式结构、玻尔的原子理论、能级等内容串联起来．(3)以天然放射性现象的发现为主线把原子核的组成、衰变、探测射线的方法、放射性的应用与防护、核反应、核能、裂变、轻核的聚变等内容串联起来．三、复习方法1．全面复习．根据考纲要求，全面复习本单元的知识点，做到不遗漏考点．2．重点突出．对重点知识如光电效应、能级跃迁、衰变、质量亏损、结合能等要深入理解，加强练习，熟练解决各种问题．第1讲波粒二象性知识点一 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表面逸出的现象，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． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)光电流的强度与入射光的强度成正比．知识点二 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，每一份叫做一个光的能量子，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． 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．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.知识点三 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为运动物体的动量，h为普朗克常量．p1．思考判断(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)从金属表面逸出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．( ×)(6)光电效应说明了光具有粒子性，证明光的波动说是错误的．( ×)2.(多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( BC )A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电解析：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，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故选项C正确，D错误．3．(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( AD )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－W 逸＝12mv 2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．4．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，下列四个物理过程中，一定相同的是( B )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：同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，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，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同．故选项B 正确．5．(多选)下列对光的波粒二象性的说法正确的是( ABD ) A ．光子不仅具有能量，也具有动量B ．光的波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性C ．运动的实物粒子也有波动性，波长与粒子动量的关系为λ＝phD ．光波和物质波，本质上都是概率波解析：光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，选项A 正确；波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项B 正确；物质波的波长与粒子动量的关系应为λ＝h p，选项C 错误；光波中的光子和物质波中的实物粒子在空间出现的概率满足波动规律，因此二者均为概率波，选项D 正确．考点1 光电效应现象及规律1．光电效应的概念和规律(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.(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W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．对光电效应实验规律的解释对应规律对规律的产生的解释光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．对于确定的金属，W0是一定的．故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立刻增大，不需要能量积累的过程光较强时饱和电流大光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大(2019·北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果.组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04．04．0弱中强2943600.90．90．9第二组4566.06．06．0弱中强2740552.92．92．9 A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大【解析】本题考查光电效应问题．入射光子的能量E＝hν，其中h为普朗克常量，ν为入射光子的频率．由图表数据可知，两组实验入射光子的能量E不同，所以入射光子的频率ν不相同，故A正确；爱因斯坦的光电效应方程为E km＝hν－W0，其中W0为被照射金属的逸出功，其大小取决于金属的材质．由第一组数据可知0.9 eV＝4.0 eV－W1，解得W1＝3.1 eV；由第二组数据可知2.9 eV＝6.0 eV－W2，解得W2＝3.1 eV，由于W1＝W2，所以两组实验所用的金属板的性质相同，即金属板的材质相同，故B错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0可知，若入射光子的能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为E km＝5.0 eV－3.1 eV＝1.9 eV，故C正确；光电流的大小取决于相对光强，相对光强越强，光电流越大，故D正确．本题选不正确的，故B符合题意．【答案】 B高分技法光电效应的两条线索：1．用光电管进行光电效应实验时，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上．下列说法正确的是( C )A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应B．入射光的频率越大，金属的极限频率就越大C．入射光的频率越大，遏止电压就越大D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大解析：本题考查光电效应的规律和特点．只要入射光的频率低于金属的极限频率，无论照射时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A错误；金属材料的极限频率与金属本身有关，与入射光的频率无关，故B错误；根据eU c＝hν－W0可知，入射光的频率越大，遏止电压就越大，故C正确；根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，与光照强度无关，故D错误．2．用光子能量为2.49 eV的蓝光分别照射甲、乙两种金属表面，甲金属的逸出功W1＝1.90 eV，乙金属的逸出功W2＝2.25 eV.由实验可以测得两种金属相应的遏止电压．则( C )A．甲金属的截止频率比乙金属的大B．甲金属逸出的光电子最大初动能比乙的小C．甲的遏止电压比乙的大D．用紫光分别照射到甲、乙两种金属表面上，不会有光电子逸出解析：本题考查光电效应方程的应用．由于W1<W2，根据W＝hν0可知甲金属的截止频率比乙金属的截止频率小，故选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程hν－W0＝E k可知，甲金属逸出的光电子最大初动能比乙的大，故选项B错误；由eU c＝hν－W0可知测得相应的遏止电压甲的比乙的大，故选项C正确；紫光的频率高于蓝光的频率，根据光电效应现象发生的条件，用紫光分别照射到甲、乙两种金属表面上，一定会有光电子逸出，故选项D错误．考点2 光电效应的图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能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νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－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：图线与横轴的交点的横坐标②饱和光电流I m：光电流的最大值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 c2②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极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标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荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)题型1 E k­ν图象在研究甲、乙两种金属发生光电效应现象的实验中，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，则下列说法正确的是( )A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c将增大C．某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则不一定能使甲金属发生光电效应D．若不改变入射光频率ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能E k将增大【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象的斜率k＝h，所以两条图线的斜率一定相等，α和β一定相等，选项A错误；由E k＝hν－W0可知，若增大入射光的频率ν，则产生的光电子的最大初动能增大．由eU c＝E k，可知若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c将增大，选项B正确；光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象与横轴的截距等于金属的逸出功W0与普朗克常量h的比值，由图象可知甲的逸出功较小，因此某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金属发生光电效应，选项C错误；根据光电效应规律，若不改变入射光频率ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，选项D错误．【答案】 B题型2 I­U图象用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、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三束单色光照射光电管阴极，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( )A．单色光a的频率高于单色光c的频率B．单色光a的频率低于单色光b的频率C．单色光a和c的频率相同，但a更弱些D．单色光a和b的频率相同，但a更强些【解析】本题考查光电效应的图象问题．根据E k＝eU c和光电效应方程E k＝hν－W0可知，eU c＝hν－W0，当a、b、c三束单色光照射光电管阴极时有U c1>U c2，则νb>νa＝νc，又由于a光照射时的饱和光电流大于c光照射时的饱和光电流，故a光更强些，B正确，A、C、D 错误．【答案】 B题型3 U c­ν图象从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压U c(即图1所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的U c－ν图象如图2所示．下列说法正确的是( )A ．该金属的截止频率约为4.27×1014Hz B ．该金属的截止频率约为5.50×1014 Hz C ．该图线的斜率为普朗克常量 D ．该图线的斜率为这种金属的逸出功【解析】 光电子的最大初动能E k 与遏止电压U c 的关系是E k ＝eU c ，根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，联立两式可得U c ＝he ν－W 0e，对照某金属的U c －ν图象，可知某金属的U c －ν图象斜率k ＝he，选项C 、D 错误；当U c ＝0时，对应的频率νc 即为截止频率，从图象上可看出，νc ＝4.27×1014Hz ，即金属的截止频率约为4.27×1014Hz ，选项A 正确，B 错误．【答案】 A考点3 光的波粒二象性 物质波1．对光的粒子性和波动性的理解：项目内容说明光的 粒子性(1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性． (2)少量或个别光子容易显示粒子的含义是“不连续的”“一份一份的”，光的粒子即光子出光的粒子性光的波动性(1)足够能量的光在传播时，表现出波动的性质．(2)光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的，光的波动性不同于宏观概念的波波和粒子的对立与统一宏观世界：波和粒子是相互对立的概念微观世界：波和粒子是统一的．光子说并未否定波动性，光子能量E＝hν＝hcλ，其中，ν和λ就是描述波的两个物理量(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波．(2)物质波的波长：λ＝hp＝hmv，h是普朗克常量．(3)德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方，但概率的大小受波动规律的支配．1．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( C )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解析：光既有波动性又有粒子性，故A项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故B项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故C项正确；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，故D项错误．2．(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近代重大物理实验之一．如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( ABD )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3．物理学家做了一个有趣的双缝干涉实验：在光屏处放上照相用的底片，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，底片上只能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，实验底片如下图所示．对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( D )A．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点可以预测C．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D．干涉条纹中明亮的部分是光子到达概率较大的地方解析：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．。

第12章近代物理初步[高考导航]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表面逸出的现象，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)光照射到金属表面时，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做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，每一份叫做一个光的能量子，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。

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．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。

（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1讲光电效应波粒二象性第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或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或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10－9s.(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(2019·广西钦州市四月综测)用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大．则( )A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大B．金属A的逸出功比金属B的逸出功大C．金属A的截止频率比金属B的截止频率低D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速答案 C解析根据光电效应方程E k＝hν－W0＝hν－hνc，由题意可知金属A的逸出功比金属B的逸出功小，金属A的截止频率比金属B的截止频率低，增大光照强度，单色光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中运动的速度小于光速，故C正确，A、B、D错误．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 ＋W 0或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电子的最大初动能．自测2 (2019·陕西宝鸡市高考模拟检测(二))已知某种金属的极限频率为νc ，现用频率为3νc 的光照射此金属板，所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )A ．4hνcB ．3hνcC ．2hνcD ．hνc答案 C解析 该金属的逸出功为W 0＝hνc ，改用频率为3νc 的光照射同一金属材料，根据光电效应方程，所产生光电子的最大初动能E k ＝3hνc －W 0＝2hνc ，故C 正确，A 、B 、D 错误．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，暗条纹处落下光子的概率小D ．单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性答案 CD1．四点提醒(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)光照强度大→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)(2019·福建厦门市上学期期末质检)利用光电管研究光电效应的实验电路图如图1所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )图1A．改用紫外线照射K，电流表中没有电流通过B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变大C．若将滑动变阻器的滑片滑到A端，电流表中一定无电流通过D．若将滑动变阻器的滑片向B端滑动，电流表示数可能不变答案BD解析用频率为ν的可见光照射阴极K，能发生光电效应，则该可见光的频率大于阴极材料的极限频率，紫外线的频率大于可见光的频率，故用紫外线照射K，也一定能发生光电效应，电流表中有电流通过，A错误；只增加可见光的强度，单位时间内逸出金属表面的光电子数增多，电流表中通过的电流将变大，B正确；滑动变阻器的滑片滑到A端，光电管两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过，C错误；滑动变阻器的滑片向B端滑动时，若电流已达到饱和光电流，则电流表示数可能不变，D正确．变式1(2019·北京市东城区二模)研究光电效应的实验规律的电路图如图2所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之．当有光照射K极时，下列说法正确的是( )图2A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关B．光电子的最大初动能与入射光频率有关C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大答案 B解析K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误．例2(2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300nm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．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz答案 B解析设单色光的最低频率为ν0，由E k＝hν－W0知E k＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又知ν1＝cλ整理得ν0＝cλ－E kh，解得ν0≈8×1014Hz.变式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 k＝hν－W0，由动能定理得，E k＝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．图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能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νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－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：图线与横轴的交点的横坐标②饱和光电流I m1、I m2：光电流的最大值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 c2②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极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标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荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)例3(2019·东北三省四市教研联合体模拟)在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图3所示，则( )图3A ．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B ．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c 随之增大C ．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D ．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大答案 B解析 根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知题图图线的斜率表示普朗克常量，故两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，故A 错误；根据E k ＝eU c 和E k ＝hν－W 0，得U c ＝h e ν－W 0e，故增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c 随之增大，故B 正确；根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，当E k ＝0时，则W 0＝hνc ，即甲的逸出功小于乙的逸出功，故当某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，但此光不一定能使乙金属发生光电效应，故C 错误；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，故D 错误．变式3 用如图4甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、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4A ．单色光a 和c 的频率相同，且a 光更弱些，b 光频率最大B ．单色光a 和c 的频率相同，且a 光更强些，b 光频率最大C ．单色光a 和c 的频率相同，且a 光更弱些，b 光频率最小D ．单色光a 和c 的频率不同，且a 光更强些，b 光频率最小答案 B解析 a 、c 两单色光照射后遏止电压相同，根据E k ＝eU c ，可知产生的光电子最大初动能相等，则a 、c 两单色光的频率相等，光子能量相等，由于a 光的饱和光电流较大，则a 光的强度较大．单色光b 照射后遏止电压较大，根据E k ＝eU c ，可知b 光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程E k＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A、C、D错误，B正确．变式4(2020·河北唐山市第一次模拟)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5甲所示，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，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则下列说法中正确的是( )图5A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．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约为1.2×10－19J答案 D解析由题图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压U c，因光电管左端为阳极，则电源左端为负极，故选项A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，光电管两端电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大后不变，故选项B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项C错误；根据题图乙可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014Hz，根据hνc＝W0，则可求出该金属的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，则光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J≈1.2×10－19J，故选项D正确．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描述波动性的物理量——频率ν和波长λ.例4(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)(2019·甘肃天水市调研)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，它们的德布罗意波的波长也相等答案AB变式7(2019·贵州安顺市适应性监测(三))下列说法正确的是( )A．铀核发生α衰变时，释放出α粒子和一定的能量，目前核电站就是利用铀核发生α衰变时释放的能量B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子D．机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性答案 D解析α衰变时放出的能量比较小，目前核电站利用的是铀核发生裂变时释放的能量，故A 错误；用紫光照射某种金属可以发生光电效应，可知紫光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于紫光的频率，但红光的频率不一定小于金属的极限频率，则用红光照射可能产生光电效应，故B错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，要释放一定频率的光子，故C错误；干涉与衍射都是波特有的性质，机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性，故D正确．1．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内通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；无论光照强度多大，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；无论光照强度多小，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，即一定能产生光电子，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.(2019·云南第二次统一检测)某金属发生光电效应，光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν之间的关系如图1所示．已知h 为普朗克常量，e 为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是( )图1A ．入射光的频率小于νc 也可能发生光电效应现象B ．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C ．若用频率是2νc 的光照射该金属，则遏止电压为hνceD ．遏止电压与入射光的频率无关 答案 C解析 由题图可知金属的极限频率为νc ，入射光的频率必须要大于等于νc 才能发生光电效应现象，选项A 错误；金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B 错误；若用频率是2νc 的光照射该金属，则光电子的最大初动能为E k ＝2hνc －hνc ＝hνc ＝U c e ，则遏止电压为U c ＝hνce，选项C 正确；遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，则光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，选项D 错误．5.(2019·重庆市4月调研)如图2，用导线将验电器与某种金属板连接，用一束蓝光照射金属板时验电器金属箔片未张开，下列措施中可能使验电器金属箔片张开的是( )图2A ．换用强度更大的蓝光照射B ．换用红外线照射C ．换用极限频率较大的金属板D ．换用极限频率较小的金属板 答案 D解析 能否发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A 错误；红外线的频率小于蓝光的频率，则换用红外线照射仍不能发生光电效应，选项B错误；根据E k＝hν－hνc可知，换用极限频率较小的金属板可发生光电效应，验电器金属箔片会张开，选项C 错误，D正确．6．(2019·陕西渭南市教学质检(二))人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3×10－18W，眼睛就能察觉．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为( )A．6B．60C．600D．6000答案 A解析绿光光子能量E＝hν＝h cλ≈3.8×10－19J，所以每秒内最少接收光子数n＝PtE＝2.3×10－18×13.8×10－19≈6，B、C、D错误，A正确．7．(2019·辽宁大连市第二次模拟)用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面，均发生了光电效应．下列说法正确的是( )A．用蓝光照射金属时，逸出的光电子最大初动能更大B．用蓝光照射金属时，单位时间内逸出的光电子数更多C．增加光照强度，逸出的光电子最大初动能增大D．如果换用红光照射，一定能使该金属发生光电效应答案 A解析因为蓝光频率更高，根据光电效应方程：E k＝hν－W0，所以用蓝光照射时，光电子最大初动能更大，A正确；单位时间逸出的光电子数与光强有关，由于不知道光的强度，所以无法确定，B错误；根据E k＝hν－W0，可知最大初动能与光强无关，C错误；因为红光的频率比绿光的小，但无法比较红光的频率与该金属极限频率的大小关系，故无法确定是否会发生光电效应，D错误．8.(2019·陕西汉中市下学期模拟)用如图3所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某一位置，开关S闭合时，用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，用单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则( )图3A．a光的强度一定大于b光的强度B ．a 光的频率一定大于阴极K 的极限频率C ．b 光的频率一定小于阴极K 的极限频率D ．开关S 断开后，用单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针一定不会发生偏转 答案 B解析 用某种光照射金属能否发生光电效应与光的强度无关，所以无法判断a 、b 光的强度，故A 错误；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，知a 光频率大于金属的极限频率，故B 正确；由于在光电管两端加了反向电压，用b 光照射时，电流计G 指针不发生偏转，所以无法判断是否发生光电效应，即无法判断b 光的频率与阴极K 的极限频率大小关系，故C 错误；由于在光电管两端加了反向电压，电流计G 的指针发生偏转即电子能从阴极运动到阳极，所以断开开关即不加反向电压时，电子一定能从阴极运动到阳极，即电流计G 的指针一定发生偏转，故D 错误．9．从1907年起，美国物理学家密立根就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4甲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，作出图乙所示的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．已知电子的电荷量为e ，则下列普朗克常量h 的表达式正确的是( )图4A ．h ＝e U c2－U c1ν2－ν1B ．h ＝U c2－U c1e ν2－ν1C ．h ＝ν2－ν1e U c2－U c1D ．h ＝e ν2－ν1U c2－U c1答案 A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 e ν－W 0e，所以图象的斜率k ＝U c2－U c1ν2－ν1＝h e ，则h ＝e U c2－U c1ν2－ν1，故A 项正确．。

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 ＝hmv，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。

2021年高考物理大一轮复习第12章近代物理初步配套教案2021101212第12章近代物理初步第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10s.(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－91出时所具有的动能的最大值．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝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 C．有电子从锌板逸出B．有正离子从锌板逸出 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Ek＝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( )2A．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Uc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Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝hνW0hW0－，故＝k，b＝－，得eeeeh＝ek，W0＝－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对应规律光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关对规律的产生的解释电子吸收光子能量后，一部分克服原子核引力做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，逸出功W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大1．(2021・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．(2021・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 C．光电子的最大初动能B．饱和光电流光电效应具有瞬时性光较强时饱和电流大 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Ekm＝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．(2021・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( )4A．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Ek＝hν－W0 hν：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． Ek：光电子的最大初动能．2．四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量①极限频率：图线与ν轴交点的横最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E 5感谢您的阅读，祝您生活愉快。

第1节光电效应波粒二象性考点一光电效应对应学生用书p2201．光电效应现象(1)定义：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做__光电子__．特别提醒：①光电效应的实质是光现象转化为电现象．②定义中的光包括可见光和不可见光．(2)几个名词解释①遏止电压：使光电流减小到零时的__最小反向__电压，用U c表示．②截止频率：能使某种金属发生光电效应的__最小__频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)，用νc表示．不同的金属对应着不同的截止频率．③逸出功：电子从金属中逸出所需做功的__最小值__，叫做该金属的逸出功，用W0表示，不同的金属对应着不同的逸出功．④最大初动能：发生光电效应时，金属表面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．2．光电效应规律(1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率__低于__截止频率时不发生光电效应．(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)只要入射光的频率大于金属的截止频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是__瞬时的__，一般不超过10－9s，与光的强度__无__关．(4)当入射光的频率大于金属的截止频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成__正__比．【理解巩固1】(多选)光电效应实验的装置如图所示，用紫光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下面说法中正确的是( )A．用紫外线照射锌板，验电器指针一定会发生偏转B．用绿色光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷[解析] 紫外线频率大于紫光，一定能发生光电效应，A正确；绿光的频率小于紫外线，绿光不一定能使锌板发生光电效应，B 错误；进一步研究表明锌板带正电，这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，C 错误、D 正确．[答案] AD3．光电效应方程(1)光子说：空间传播的光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为E ＝__hν__，其中h 是普朗克常量，其值为6.63×10－34J ·s ，ν是光的频率．(2)光电效应方程：__E k ＝hν－W 0__，其中hν为入射光子的能量，E k 为光电子的最大初动能，E k ＝eU c ，W 0是金属的逸出功，W 0＝hνc .【理解巩固2】 (多选)如图所示是某次实验中得到的甲、乙两种金属的遏止电压U c与入射光频率ν关系图象，两金属的逸出功分别为W 甲、W 乙，如果用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E 甲、E 乙，则下列关系正确的是( )A ．W 甲＜W 乙B ．W 甲＞W 乙C ．E 甲＞E 乙D ．E 甲＝E 乙[解析] 根据光电效应方程得E km ＝hν－W 0＝hν－hνc ，又E km ＝qU c ，解得U c ＝h q ν－W 0q ＝h q ν－hνcq ，知U c －ν图线当U c ＝0，ν＝νc ；由图象可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即W 甲＜W 乙，故A 正确、B 错误；如果用ν0频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E 甲＞E 乙，故C 正确、D 错误．[答案] AC对应学生用书p 221光电效应的基本规律1 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[解析] 同种金属的逸出功是相同的，截止频率是相同的，选项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 km ＝hν－W 0知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D 正确．[答案] D, 光电效应规律的解释)爱因斯坦光电效应方程2 (多选)如图所示电路可研究光电效应规律，图中标有A 和K 为光电管，其中A 为阳极，K 为阴极．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6.0 V ，现保持滑片P 位置不变，以下判断正确的是( )A ．光电管阴极K 射出的光电子是具有瞬时性的B ．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVC ．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零D ．若用光子能量为12 eV 的光照射阴极K ，光电子的最大初动能一定变大[解析] 射出的光电子是具有瞬时性的，A 正确；电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为6.0 V ，根据动能定理得eU c ＝E km ＝6 eV .再根据光电效应方程知W 0＝hν－E km ＝10.5 eV －6 eV ＝4.5 eV ，B 正确；光电效应产生光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，C 错误；增大入射光的光子能量，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能变大，D 正确．[答案] ABD光电效应相关的图象3 (多选)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、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( )A ．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 的频率大于a 的频率D ．改变电源的极性不可能有光电流产生[审题指导] I －U 图线中横轴截距表示遏止电压，再根据eU c ＝E k ＝hν－W 0判断入射光的频率、逸出功等；纵坐标的最大值表示饱和光电流与光电子数目有关．[解析] 光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为遏止频率，可知，a 、c 光对应的遏止频率小于b 光的遏止频率，根据eU c ＝12mv 2m ＝hν－W 0，入射光的频率越高，对应的遏止电压U c 越大．从图中可知a 、c 光的遏止电压相等，且小于b 光的遏止电压，所以a 、c 光的频率相等，小于b 光的频率；光电流的大小与光强有关，当a 、c 光照射该光电管时，则a 光对应的光电流大，因此a 光子数多，那么a 光的强度较强，AC 正确，B 错误；若改变电源的极性，仍可能有光电流产生，但电流大小会发生变化，D 错误．[答案] AC, 对某一金属有关光电效应的几种图象h)考点二波粒二象性对应学生用书p2221．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明了光有__波动性__．(2)光电效应、康普顿效应证明了光有__粒子性__．(3)光既有波动性、又有粒子性，称为光的波粒二象性．2．对光的波粒二象性的理解光既有波动性，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)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)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)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．【理解巩固3】(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动显示光的波动性D．光只有波动性没有粒子性[解析] 使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现双缝干涉图样，如果时间很短，少量光子到达底片上，由于光波是概率波，光子的行为是随机的，则底片上不会出现双缝干涉图样，故A正确，B错误；光波是一种概率波，光子落在光屏上各点的概率是不同的．单个光子通过双缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过双缝后打在底片上的情况呈现出规律性．所以个别光子的运动体现粒子性，大量光子的运动体现波动性，故C正确；光既具有波动性又具有粒子性，故D错误．[答案] AC3．德布罗意波(物质波)波长λ与动量p 的关系符合德布罗意公式λ＝hp (h 为普朗克常量)的波叫德布罗意波，简称物质波．德布罗意波假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包含了物质粒子，即光子和实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是德布罗意波．【理解巩固4】 下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( ) A ．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波 B ．X 光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C ．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观物体的波长太大[解析] 只有运动的物体才具有波动性，A 错误；X 光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 错误；电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，C 正确；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，D 错误．[答案] C对应学生用书p 222波粒二象性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一切行为，只能认为光具有波粒二象性[解析] 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，A 错误；光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光子既具有粒子性也具有波动性，B 错误；单个光子既具有粒子性也具有波动性，只是大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C 错误；由于光具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，故光具有波粒二象性，D 正确．[答案] D德布罗意波5 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长满足λ＝hp (其中，h 为普朗克常量，p 为动量)，人们把这种波叫做德布罗意波．现有德布罗意波波长为λ1的一个中子和一个氘核相向对撞，撞后结合成一个波长为λ2的氚核，则氘核的德布罗意波波长可能为( )A .λ1＋λ22B .λ1－λ22 C .λ1λ2λ2－λ1 D .λ1－λ2λ1λ2[解析] 中子的动量p 1＝h λ1，氚核的动量p 2＝hλ2，由于碰后氚核方向不确定，故氘核的动量p 3＝p 1±p 2，所以氘核的德布罗意波波长为λ3＝λ1λ2λ1＋λ2或λ1λ2λ2－λ1，故C 正确．[答案] C。