高中物理滬科版5第二章波和粒子 第2章章末分層突破

章末分層突破[自我校對(duì)]①hν②eq\f(h,λ)③hν－W0④截止⑤遏止⑥飽和⑦瞬時(shí)⑧ΔxΔpx____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________光電效應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個(gè)方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，二是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算.求解光電效應(yīng)問題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系.1.決定關(guān)系及聯(lián)系2.“光電子的動(dòng)能”可以是介于0～Ekm的任意值，只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動(dòng)能，且隨入射光頻率增大而增大.3.光電效應(yīng)是單個(gè)光子和單個(gè)電子之間的相互作用產(chǎn)生的，金屬中的某個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量，只有當(dāng)電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng).4.入射光強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率ν不變時(shí)，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)，但若入射光頻率不同，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照到金屬表面單位面積上的光子數(shù)也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不相同(形成的光電流也不相同).如圖2-1所示是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器等幾部分組成.當(dāng)用綠光照射圖中光電管陰極K時(shí)，可發(fā)生光電效應(yīng)，則以下說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080021】圖2-1A.增大綠光的照射強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能增大B.增大綠光的照射強(qiáng)度，電路中的光電流增大C.改用比綠光波長大的光照射光電管陰極K時(shí)，電路中一定有光電流D.改用比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時(shí)，電路中一定有光電流E.改用比綠光頻率小的光照射光電管陰極K時(shí)，電路可能有光電流【解析】光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率決定，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；增大綠光的照射強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)增多，所以光電流增大，選項(xiàng)B正確；改用比綠光波長更大的光照射時(shí)，該光的頻率不一定滿足發(fā)生光電效應(yīng)的條件，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，E正確；若改用頻率比綠光大的光照射，一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D正確.【答案】BDE(1)某種色光強(qiáng)度的改變決定單位時(shí)間入射光子數(shù)目改變，光子能量不變.(2)光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率和金屬材料有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān).光的波粒二象性的進(jìn)一步理解1.現(xiàn)在提到的波動(dòng)性和粒子性與17世紀(jì)提出的波動(dòng)說和粒子說不同.當(dāng)時(shí)的兩種學(xué)說是相互對(duì)立的，都企圖用一種觀點(diǎn)去說明光的各種“行為”，這是由于傳統(tǒng)觀念的影響，這些傳統(tǒng)觀念是人們觀察周圍的宏觀物體形成的.2.波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是相互對(duì)立的、矛盾的，但對(duì)于光子這樣的微觀粒子卻只有從波粒二象性的角度出發(fā)，才能統(tǒng)一說明光的各種“行為”.3.光子說并不否認(rèn)光的電磁說，按光子說，光子的能量ε＝hν，其中ν表示光的頻率，即表示了波的特征，而且從光子說或電磁說推導(dǎo)電子的動(dòng)量都得到一致的結(jié)論.可見，光的確具有波動(dòng)性，也具有粒子性.從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是()A.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，每個(gè)光子都具有波粒二象性B.光的頻率越高，光子的能量越大C.在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方D.在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達(dá)概率大的地方E.在光的干涉中，暗條紋的地方是光子到達(dá)概率小的地方【解析】一個(gè)光子談不上波動(dòng)性，A錯(cuò)誤；暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，C錯(cuò)誤E正確；光的頻率越高，光子的能量E＝hν越大，在光的干涉現(xiàn)象中，光子到達(dá)的概率大小決定光屏上出現(xiàn)明、暗條紋，故B、D選項(xiàng)正確.【答案】BDE1.(2023·全國乙卷)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是()A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)【解析】產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說法A正確.飽和光電流大小與入射光的頻率無關(guān)，說法B錯(cuò)誤.光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，說法C正確.減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，說法D錯(cuò)誤.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)，說法E正確.【答案】ACE2.(2023·大連一中檢測)以下說法中正確的是()A.光波和物質(zhì)波都是概率波B.實(shí)物粒子不具有波動(dòng)性C.實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，只是不明顯D.光的波動(dòng)性是光子之間相互作用引起的E.光通過狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)規(guī)律確定【解析】光波和物質(zhì)波都是概率波，可通過波動(dòng)規(guī)律來確定，故A、C、E正確，B錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，D錯(cuò)誤.【答案】ACE3.(2023·江蘇高考改編)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()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也相等E.動(dòng)量相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等【解析】光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；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，選項(xiàng)B正確；由德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)和p2＝2m·Ek知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤E正確.【答案】ABE4.(2023·青島二中檢測)關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是()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.同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也大D.對(duì)某種金屬，入射光波長必須小于金屬的“最大波長”，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)E.照射光的頻率增加一倍，則逸出光電子的最大初動(dòng)能也增加一倍【解析】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，逸出光電子.對(duì)于某種金屬，其逸出功是一個(gè)定值，入射光頻率一定，光子的能量也一定，光電子的最大初動(dòng)能也是一定的，若提高入射光的頻率，則產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能也將增大，A對(duì).若入射光的頻率不變，對(duì)于給定的金屬，增加光強(qiáng)，不會(huì)增加光電子的最大初動(dòng)能.但由于光強(qiáng)的增大，照射光的光子數(shù)目增多，因而產(chǎn)生的光電子數(shù)目也隨之增多，B對(duì).同一頻率的光照射到不同的金屬上時(shí)，因不同金屬的逸出功不同，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也不相同，逸出功小，即電子擺脫金屬的束縛越容易，電子脫離金屬表面時(shí)獲得的動(dòng)能越大，C錯(cuò).對(duì)某種金屬，根據(jù)W0＝hν＝eq\f(hc,λ)可知，入射光的波長小于金屬的“最大波長”，即入射光頻率大于金屬極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，D對(duì).由Ek＝hν－W0知E錯(cuò).【答案】ABD5.(2023·全國卷Ⅰ)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2-2所示.若該直線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________，所用材料的逸出功可表示為________.圖2-2【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，故eq\f(h,e)＝k，b＝－eq\f(W0,e)，得h＝ek，W0＝－eb.【答案】ek－eb6.(2023·江蘇高考)(1)已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為ν的光子的動(dòng)量為________.用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為________.(2)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)用一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng).已知該可見光的波長范圍為×10－7～×10－7m，普朗克常數(shù)h＝×10－34J·s.【解析】(1)光速為c，頻率為ν的光子的波長λ＝eq\f(c,ν)，光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν