2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：12-1 光电效应　波粒二象性 WORD版含答案.docx

1、第1讲光电效应波粒二象性知识点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_从表面逸出的现象，发射出来的电子叫做_2光电效应的产生条件入射光的频率_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_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_无关，只随入射光频率的增大而_(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109 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_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_.2逸出功W0：电子从金属中逸出

2、所需做功的_3最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的_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：hEkW0或Ek_.(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，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_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_性(2)光电效应说明光具有_性(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_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_的地方，暗条纹是光子到达概率_的地方，因此光波是一种概率波(

3、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_，p为运动物体的动量，h为普朗克常量思考辨析(1)光子和光电子都是实物粒子()(2)只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应()(3)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()(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现象()(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在一定条件下会表现为波动性()教材改编人教版选修35P30演示实验改编如图所

4、示，用紫外线灯照射锌板，发现验电器的指针偏转，以下说法正确的是()A锌板带正电，指针带负电B锌板带负电，指针带正电C锌板带正电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电考点一光电效应规律自主演练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饱和值大；(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：EkhW0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc.(3)逸

5、出功与极限频率的关系W0hc.4区分光电效应中的四组概念(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(3)光电流与饱和光电流：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多维练透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，入射光的光强变大饱和光电流变大B入射光的频率变高，光电子的最大

6、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2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1.281019 J已知普朗克常量为6.631034 Js，真空中的光速为3.00108 ms1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014 Hz B81014 HzC21015 Hz D81015 Hz3如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数不为零，当电压表读数大于或等于0.60

7、V时，电流表读数为零把电路改为图乙，当电压表读数为2.0 V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能分别为()A1.5 eV、0.6 eV B1.7 eV、1.9 eVC1.9 eV、2.6 eV D3.1 eV、4.5 eV4.2019北京卷，19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由表中数据得出的论断中不正确的是()A两组实

8、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，光电流越大考点二光电效应的图象分析师生共研光电效应中常见的四个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Ek与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标0逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强弱不同的光，光电流与电压的关系遏止电压Uc：图线与横轴的交点饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc

9、2饱和光电流最大初动能Ek1eUc1、Ek2eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率0：图线与横轴的交点遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即hke(注：此时两极之间接反向电压)题型1|Ek图象例1 用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合电键S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()A普朗克常量为habB断开电键S后，电流表G的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初

10、动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变题型2|IU图象例2 (多选)研究光电效应的实验电路图如图(a)所示，实验中得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图象如图(b)所示下列说法正确的是()A若把滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流一定增大B甲与乙是同一种光，且甲的光强大于乙C由图(b)可知，乙光的频率小于丙光的频率D若将甲光换成丙光来照射K极，则K极所用材料的逸出功将减小题型3|Uc 图象例3 如图为密立根研究某金属的遏止电压Uc和入射光频率的关系图象，则下列说法正确的是()A图象的斜率为普朗克常量B该金属的截止频率约为5.51014 HzC由图象可得该金属的逸

11、出功为0.5 eVD由图象可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系练1用不同频率的光分别照射钨(W)和锌(Zn)，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图线已知钨的逸出功是4.54 eV，锌的逸出功为4.62 eV，若将二者的图线画在同一个Ek坐标系中，则正确的图象是下图中的()练22021宁夏石嘴山适应性测试如图1所示是研究光电效应的实验装置某同学选用甲、乙两种单色光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图2所示已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，下列说法正确的是()A由图2可知，甲光光子频率等于乙光光子频率B由图2可知，甲光的强度小于乙光的

12、强度C甲、乙光分别照射阴极K时，光电子逸出时最大初动能不同D由图2可知，甲光照射时光电子的最大初动能大于乙光照射时光电子的最大初动能考点三光的波粒二象性物质波师生共研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出光的粒子性粒子的含义是“不连续的”“一份一份的”，光的粒子即光子光的波动性(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

13、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Ehhc，其中，和就是描述波的两个物理量2.物质波：德布罗意波是概率波，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 (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射线在云室中穿过会留下清晰的径迹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练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

14、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练4(多选)1927年，戴维孙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第1讲光电效应波粒二象性基础落实知识点一1电子光电子2大于等于3(1)大于等于(2)强度增大(4)正比知识点二1h2最小值3电子4(1)hW0(2)最大初动能知识点三1(1)波动(2)粒子(3)波粒二象2(1)大小(2)hp思考辨析(

15、1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)教材改编解析：本题考查光电效应，用紫外线灯照射锌板，有电子逸出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带正电所以C正确，A、B、D错误答案：C考点突破1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；根据EkmhW可知，对于同一光电管，逸出功W不变，当频率变高时最大初动能Ekm变大，因此B正确；由光电效应规律可知，当频率低于极限频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此C错误；由EkmeUc和EkmhW，得hWeUc，遏止电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此D正确答案：ABD2

16、解析：设单色光的最低频率为0，由EkhW知Ekh1W，0h0W，又知1c整理得0c-Ekh，解得081014 Hz.答案：B3解析：用光子能量为h2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，说明能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零，说明电子不能到达阳极，由动能定理eUcEk知，最大初动能EkeUc0.6 eV，由光电效应方程hEkW0知W01.9 eV，对图乙，当电压表读数为2.0 V时，电子到达阳极的最大动能EkEkeU0.6 eV2 eV2.6 eV，故选项C正确答案：C4解析：本题考查了光电管在光照下产生光电流的现象和考生的实验数据分析能力，培养了考生的科

17、学探究素养表格中入射光子的能量不同，根据光子的能量Eh可知两组实验采用的入射光的频率不同，再由光电效应方程解得两组实验中金属的逸出功都是3.1 eV，所以A选项正确，B选项不正确；当入射光子的能量为5.0 eV时，EkmhW1.9 eV，故C选项正确；当入射光子的能量为5.0 eV时，相对光强越强，单位时间内飞出的光电子越多，光电流越大，所以D项正确答案：B例1解析：根据EkmhW0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为0a，那么普朗克常量为hba，故A项错误；电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电

18、流表G的示数不为零，故B项正确；根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，故C项错误；若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表G的示数会减小，故D项错误答案：B例2解析：滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流可能增大，也可能已达到饱和电流而不变，A错误；由图(b)可知，甲、乙两光的遏止电压相同，说明它们使光电管上逸出的光电子的最大初动能相同，即它们的频率相同，但甲、乙两光的饱和电流不同，说明它们的光强不同，因甲光的饱和电流大于乙光的饱和电流，故甲的光强大于乙，B正确；入射光频率越大，逸出光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，结合图(b)分析可知，C

19、正确；逸出功只由金属本身决定，与入射光无关，D错误答案：BC例3解析：根据光电效应方程得，EkmhW0，又EkmeUc，解得Uche-W0e，可知图线的斜率khe，故A项错误；当遏止电压为零时，入射光的频率等于金属的截止频率，大约为4.21014 Hz，故B项错误；图线的斜率khe，则逸出功W0h0ke00.51.310144.21014 eV1.6 eV，故C项错误；根据光电效应方程得，EkmhW0，即eUchW0，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，故D项正确答案：D练1解析：由光电效应方程知，对金属钨，有Ekh4.54 eV，对金属锌，有Ekh4.62 eV，所以图象的斜率相

20、同，图线应平行；又有W0hc，则图线的横轴的截距越大，金属的极限频率越大，A正确答案：A练2解析：本题考查光电效应，体现科学推理要素，符合“四翼”考查要求的基础性根据爱因斯坦光电效应方程有EkmhW根据动能定理有eUc0Ekm联立得eUchW由于遏止电压Uc相同，则两种光的频率相同，故A正确；根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判断甲光的强度较大，故B错误；根据动能定理有eUc0Ekm即eUcEkm可知遏止电压相同，则光电子的最大初动能相同，故C、D错误答案：A例4解析：射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明射线是一种粒子，故A错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

21、，慢中子衍射说明中子是一种波，故B正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的德布罗意波长短，提高显微镜的分辨率，说明电子是一种波，故C正确；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，说明光是一种粒子，故D错误答案：BC练3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住表现为波动性，故D项错误答案：C练4解析：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正确答案：ABD