2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章第1講波粒二象性教案新人教版

PAGEPAGE9第1講波粒二象性考點(diǎn)1對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解1．光電效應(yīng)的探討思路(1)兩條線索：(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→放射光電子多→光電流大．光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大．2．對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的說明對(duì)應(yīng)規(guī)律對(duì)規(guī)律的產(chǎn)生的說明光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無關(guān)電子汲取光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有干脆從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能．對(duì)于確定的金屬，W0是肯定的．故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光照耀金屬時(shí)，電子汲取一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不須要能量積累的過程光較強(qiáng)時(shí)飽和電流大光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照耀金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大1．(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時(shí)代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論勝利地說明白光電效應(yīng)現(xiàn)象．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是(AD)A．當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比C．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度成正比D．某單色光照耀一金屬時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長(zhǎng)較短的光照耀該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)解析：依據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的試驗(yàn)規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D正確．依據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動(dòng)能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的試驗(yàn)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤．2．(多選)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用同一種單色光先后照耀鋅板和銀板的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．對(duì)于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，肯定不同的是(BD)A．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)B．遏止電壓C．飽和電流D．光電子的最大初動(dòng)能解析：同一種單色光照耀鋅板和銀板的表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，但鋅和銀的逸出功不等，依據(jù)光電效應(yīng)方程，可知光電子的最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同，故選B、D.3．(2024·湖北宜昌模擬)如圖所示，是探討光電效應(yīng)的電路圖，對(duì)于某金屬用綠光照耀時(shí)，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則以下說法正確的是(D)A．將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片向右移動(dòng)，電流表的示數(shù)肯定增大B．假如改用紫光照耀該金屬時(shí)，電流表無示數(shù)C．將光照強(qiáng)度增大時(shí)，電流表的示數(shù)減小D．將電源的正負(fù)極調(diào)換，仍用相同的綠光照耀時(shí)，將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片向右移動(dòng)一些，電流表的讀數(shù)可能不為零解析：本題考查光電效應(yīng)，涉及光電流大小，明確在發(fā)生光電效應(yīng)的前提下，光電流的大小與電路中的電壓和入射光的強(qiáng)度均有關(guān)．滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)，電壓雖然增大，但已達(dá)到飽和電流，則電流表的示數(shù)可能不變，故A錯(cuò)誤；假如改用紫光照耀該金屬時(shí)，因頻率的增加，導(dǎo)致光電子最大初動(dòng)能增加，則電流表增大，故B錯(cuò)誤；只增加光照強(qiáng)度，從而增加了光子的個(gè)數(shù)，則產(chǎn)生的光電子數(shù)目增多，光電流增大，使通過電流表的電流增大，故C錯(cuò)誤；電源的正負(fù)極調(diào)換，仍用相同的綠光照耀時(shí)，將滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)一些，此時(shí)的電壓仍小于反向截止電壓，則電流表仍可能有示數(shù)，故D正確．對(duì)光電效應(yīng)的4點(diǎn)提示(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率．(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不行見光．(3)逸出功的大小由金屬本身確定，與入射光無關(guān)．(4)光電子不是光子，而是電子．考點(diǎn)2光電效應(yīng)的規(guī)律1．深化理解三個(gè)關(guān)系(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0.(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用試驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓．(3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc.2．三類圖象考向1對(duì)光電效應(yīng)方程的理解(2024·全國(guó)卷Ⅱ)用波長(zhǎng)為300nm的光照耀鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19J．已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz[審題指導(dǎo)]能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率即恰好發(fā)生光電效應(yīng)的條件：照耀光的能量等于金屬的逸出功．【解析】本題考查光電效應(yīng)規(guī)律．由光電效應(yīng)方程得Ek＝eq\f(hc,λ)－W0，而能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率ν0應(yīng)滿意hν0＝W0，聯(lián)立得ν0＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ek,h)＝8×1014Hz，故選項(xiàng)B正確．【答案】B考向2對(duì)光電效應(yīng)三類圖象的理解(2024·山東濟(jì)南一模)用如圖甲所示的電路探討光電效應(yīng)中光電流大小與照耀光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的關(guān)系．圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)，分別用a、b、c三束單色光照耀，調(diào)整AK間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示，由圖可知()A．單色光a和c的頻率相同，但a更弱些B．單色光a和b的頻率相同，但a更強(qiáng)些C．單色光a的頻率大于單色光c的頻率D．單色光a的頻率小于單色光b的頻率【解析】a、c兩光照耀后遏止電壓相同，知產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相等，可知a、c兩光的頻率相等，光子能量相等，即頻率相同，由于a光的飽和電流較大，則a光的強(qiáng)度較大，故A、C錯(cuò)誤；a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，所以產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能Eka<Ekb，依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，νa<νb，故B錯(cuò)誤，D正確．【答案】D1．(2024·山東青島模擬)用如圖甲所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照耀光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)間電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是(B)A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表的示數(shù)不為零C．僅增加照耀光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大D．保持照耀光強(qiáng)度不變，僅提高照耀光頻率，電流表的示數(shù)保持不變解析：依據(jù)Ekm＝hν－W0得，縱軸截距的肯定值等于金屬的逸出功，等于b，當(dāng)最大初動(dòng)能為零時(shí)，入射光的頻率等于截止頻率，所以金屬的截止頻率為ν0＝a，普朗克常量為h＝eq\f(b,a)，故A錯(cuò)誤．開關(guān)S斷開后，因光電子有初動(dòng)能，因此電流表G的示數(shù)不為零，故B正確．依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯(cuò)誤．若保持照耀光強(qiáng)度不變，僅提高照耀光頻率，則光子數(shù)目削減，電流表的示數(shù)減小，故D錯(cuò)誤．2．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，試驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的陽極(選填“陰極”或“陽極”)；(2)試驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均視為正確]Hz，逸出功W0＝3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均視為正確]J；(3)假如試驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均視為正確]J.解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽極．(2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時(shí)，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.光電效應(yīng)中有關(guān)圖象問題的解題方法(1)明確圖象中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所表示的物理量．(2)明確圖象所表示的物理意義及所對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)還要知道截距、交點(diǎn)等特別點(diǎn)的意義．例如，①Ekm-ν圖象，表示了光電子的最大初動(dòng)能Ekm隨入射光頻率ν的改變曲線，圖甲中橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率，縱軸上的截距表示了陰極金屬的逸出功負(fù)值，直線的斜率為普朗克常量，圖象的函數(shù)式：Ek＝hν－W0.②光電效應(yīng)中的I-U圖象，是光電流強(qiáng)度I隨兩極板間電壓U的改變曲線，圖乙中的Im是飽和光電流，Uc為遏止電壓．考點(diǎn)3光的波粒二象性物質(zhì)波1．對(duì)光的波粒二象性的理解2.對(duì)物質(zhì)波的理解(1)與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波叫物質(zhì)波，也叫德布羅意波，屬于概率波；(2)實(shí)物粒子的能量E和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率ν和波長(zhǎng)λ之間遵循的關(guān)系為：E＝hν，p＝eq\f(h,λ).1．(2024·浙江義烏模擬)(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(AB)A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C．黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性說明D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等解析：光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射是波特有的性質(zhì)，故中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明運(yùn)動(dòng)的中子具有波動(dòng)性，B正確；黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律不能運(yùn)用光的波動(dòng)性說明，普朗克借助于能量子假說，完備地說明白黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)改變”的傳統(tǒng)觀念，C錯(cuò)誤；依據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)可知，若一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)相等，則動(dòng)量p也相等，但是質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大，動(dòng)能Ek＝eq\f(p2,2m)，可知兩者動(dòng)能不相等，D錯(cuò)誤．2．(多選)物理學(xué)家做了一個(gè)好玩的試驗(yàn)：在雙縫干涉試驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減小入射光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫．試驗(yàn)結(jié)果表明，假如曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只能出現(xiàn)一些如圖甲所示不規(guī)則的點(diǎn)子；假如曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)如圖丙所示規(guī)則的干涉條紋．對(duì)于這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的相識(shí)正確的是(ACD)A．單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒有確定的軌道B．曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，光的能量太小，底片上的條紋看不清晰，故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)子C．干涉條紋中光明的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地