高中物理人教版5第十七章波粒二象性 章末復(fù)習(xí)課

章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】主題1光電效應(yīng)及光電效應(yīng)方程有關(guān)光電效應(yīng)的問(wèn)題主要有兩個(gè)方面，一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象中有關(guān)規(guī)律的判斷，二是應(yīng)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算．處理該類(lèi)問(wèn)題關(guān)鍵是掌握光電效應(yīng)的規(guī)律，明確各物理量之間的決定關(guān)系．光電效應(yīng)的規(guī)律是：①截止頻率ν0，是能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最低頻率，這也是判斷能否發(fā)生光電效應(yīng)的依據(jù)．若ν<ν0，無(wú)論多強(qiáng)的光照射時(shí)，都不能發(fā)生光電效應(yīng)；②最大初動(dòng)能Ek，與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)；③飽和光電流與光的強(qiáng)度有關(guān)，在入射光頻率不變的情況下，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的光子數(shù)．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的能量hν、金屬逸出功W0的關(guān)系為光電效應(yīng)方程，表達(dá)式為Ek＝hν－W0，反映了光電效應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化和守恒．【典例1】關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法不正確的是()A．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大B．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大產(chǎn)生的光電子數(shù)越多C．對(duì)某金屬，入射光波長(zhǎng)必須小于一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功越大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大解析：由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，入射光頻率ν越高，Ek值越大，故A項(xiàng)正確；當(dāng)某種色光照射金屬表面能產(chǎn)生光電子，入射光強(qiáng)度越大，單位時(shí)間照射到金屬單位面積上的光子數(shù)就越多，光子與光電子是一對(duì)一的關(guān)系，因而產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，故B項(xiàng)正確；產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬極限頻率，所以入射光波長(zhǎng)必須小于一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故C項(xiàng)正確；不同金屬W0不一樣，由Ek＝hν－W0知，同頻率的光照射時(shí)，逸出功W0大的金屬，光電子的最大初動(dòng)能小，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：D針對(duì)訓(xùn)練1．(多選)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可以畫(huà)出光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率的關(guān)系，如圖所示，以下說(shuō)法正確的是()A．νc表示截止頻率B．W0的絕對(duì)值等于逸出功C．直線(xiàn)的斜率表示普朗克常量h的大小D．圖線(xiàn)表明最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比解析：由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，當(dāng)Ek＝0時(shí)，νc＝eq\f(W0,h)即為某金屬的截止頻率；當(dāng)ν＝0時(shí)，Ek＝－W0，可見(jiàn)W0的絕對(duì)值就是該金屬對(duì)應(yīng)的逸出功；而該直線(xiàn)的斜率tanα＝eq\f(ΔEk,Δν)＝h即為普朗克常量．故選項(xiàng)A、B、C正確．答案：ABC主題2波粒二象性1．大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，比如干涉、衍射現(xiàn)象中，如果用強(qiáng)光照射，在光屏上立刻出現(xiàn)了干涉、衍射條紋，波動(dòng)性體現(xiàn)了出來(lái)；個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏上就只能觀察到一些分布毫無(wú)規(guī)律的光點(diǎn)，粒子性充分體現(xiàn)；但是如果微弱的光在照射時(shí)間加長(zhǎng)的情況下，在感光底片上的光點(diǎn)分布又會(huì)出現(xiàn)一定的規(guī)律性，傾向于干涉、衍射的分布規(guī)律．這些實(shí)驗(yàn)為人們認(rèn)識(shí)光的波粒二象性提供了良好的依據(jù)．2．光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量．和其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用．3．光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是波動(dòng)性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切聯(lián)系．4．對(duì)不同頻率的光，頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著．5．光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性，在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)體現(xiàn)出粒子性．6．處理光的波粒二象性的關(guān)鍵是正確理解其二象性，搞清光波是一種概率波．【典例2】關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光波與機(jī)械波是同種波C．光的波動(dòng)性是由光子間的相互作用而形成的D．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子能量ε＝hν中，仍表現(xiàn)出波的特性解析：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性，當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性；單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)無(wú)法預(yù)測(cè)，但大量光子通過(guò)雙縫后在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性可以用波動(dòng)規(guī)律描述．答案：D針對(duì)訓(xùn)練2．(多選)對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法中正確的是()A．個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性B．光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C．光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不再具有波動(dòng)性了D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)得明顯，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯解析：個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動(dòng)性，光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律，故正確選項(xiàng)有A、B、D.答案：ABD統(tǒng)攬考情本章內(nèi)容定性要求的多，定量計(jì)算的少，高考一般重點(diǎn)是考查：①光子能量的理解；②光電效應(yīng)現(xiàn)象及光電效應(yīng)方程的理解；③光的波粒二象性以及物質(zhì)波的理解，多以選擇題形式出現(xiàn)．盡管高考試題的難度不大，但對(duì)知識(shí)的掌握必須做到系統(tǒng)化、條理化．真題例析(2023·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示．若該直線(xiàn)的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為_(kāi)_______，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)_______．解析：根據(jù)動(dòng)能定理有eq\f(1,2)meveq\o\al(2,e)＝eUc和愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eq\f(1,2)meveq\o\al(2,e)＝hν－W0，可得：遏制電壓Ue＝eq\f(h,e)ν＝eq\f(W0,e)，結(jié)合Uc－ν圖，斜率即k＝eq\f(h,e)，截距為b＝eq\f(W0,e)，可得：普朗克常量h＝ek，所用材料的逸出功W0＝－eb.答案：ek－eb針對(duì)訓(xùn)練(2023·課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A．電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)解析：電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣，可以說(shuō)明電子是一種波，故A正確；β射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡，可以說(shuō)明β射線(xiàn)是一種粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說(shuō)明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子的干涉現(xiàn)象，說(shuō)明電子是一種波，故D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)明光是一種粒子，故E錯(cuò)誤．答案：ACD1．(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說(shuō)法正確的有()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(shuō)明中子具有波動(dòng)性C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋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)說(shuō)明光的粒子性，所以A項(xiàng)正確；熱中子在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，所以B項(xiàng)正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋?zhuān)碈項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，p2＝2mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)較短，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AB2．已知鈣和鉀的截止頻率分別為×1014Hz和×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長(zhǎng) B．頻率C．能量 D．動(dòng)量解析：金屬的逸出功W0＝hν0，據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，從金屬鉀表面飛出的光電子最大初動(dòng)能較鈣的大，金屬鈣表面飛出光電子能量E小，因λ＝eq\f(hc,E)，所以從鈣表面逸出功的光電子具有較大的波長(zhǎng)，選A.答案：A3．(多選)對(duì)光電效應(yīng)的理解正確的是()A．金屬內(nèi)的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能逸出金屬B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大D．由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低頻率也不同解析：金屬內(nèi)的每個(gè)電子吸收一個(gè)光子，獲得能量，若足夠克服金屬做功，就能逸出金屬，若不夠金屬做功，就不會(huì)逸出金屬，不會(huì)發(fā)生積累，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)的條件可知入射光的能量小于電子脫離某種金屬已做功的最小值，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；不同的金屬逸出功不同，截止頻率不同，則發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率也不同，故D正確．答案：BD4．(多選)關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是()A．大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B．光在傳播時(shí)是波，而