2025高考物理總復(fù)習(xí)光電效應(yīng)波粒二象性

第1講光電效應(yīng)波粒二象性高考總復(fù)習(xí)2025課程標(biāo)準(zhǔn)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明光的波粒二象性。2.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,了解微觀世界的量子化特征。體會(huì)量子論的建立對(duì)人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的影響。3.了解人類(lèi)探索原子及其結(jié)構(gòu)的歷史。知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)對(duì)氫原子光譜的分析,了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)。4.了解原子核的組成和核力的性質(zhì)。知道四種基本相互作用。能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程。5.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。了解放射性同位素的應(yīng)用,知道射線的危害與防護(hù)。6.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能,了解核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)。關(guān)注核技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的影響核心素養(yǎng)試題情境生活實(shí)踐類(lèi)霓虹燈、氖管、光譜儀、原子鐘、威耳遜云室、射線測(cè)厚儀、原子彈、反應(yīng)堆與核電站、太陽(yáng)、氫彈、環(huán)流器裝置等學(xué)習(xí)探索類(lèi)光電效應(yīng)現(xiàn)象、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義、光的波粒二象性、原子的核式結(jié)構(gòu)模型、氫原子光譜、原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、原子核的組成、核反應(yīng)方程、放射性和原子核衰變、半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義、放射性同位素的應(yīng)用、射線的危害與防護(hù)、原子核的結(jié)合能、核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)等考點(diǎn)一黑體輻射及實(shí)驗(yàn)規(guī)律強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分1.熱輻射(1)定義:周?chē)囊磺形矬w都在輻射

,這種輻射與物體的

有關(guān),所以叫熱輻射。

(2)特點(diǎn):熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體

的不同而有所不同。

電磁波溫度溫度2.黑體、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)黑體:能夠

入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體。

(2)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:①對(duì)于一般材料的物體,輻射電磁波的情況除了與

有關(guān),還與材料的

及表面狀況有關(guān)。

②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的

有關(guān)。隨著溫度的升高,一方面,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有

;另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較

的方向移動(dòng),如圖所示。

完全吸收溫度種類(lèi)溫度增加短3.能量子(1)定義:普朗克認(rèn)為,當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值ε的

,這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小:ε=

,其中ν是帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率,h稱(chēng)為普朗克常量,h=6.626×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。

整數(shù)倍hν×√×研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破典題1(多選)關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.黑體能夠完全吸收照射到它上面的光波B.隨著溫度的降低,各種波長(zhǎng)的光輻射強(qiáng)度都有所增加C.隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)D.黑體輻射的強(qiáng)度只與它的溫度有關(guān),與形狀和黑體材料無(wú)關(guān)AD解析

能完全吸收照射到它上面的各種頻率的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱(chēng)為黑體,選項(xiàng)A正確;由題圖可知,隨溫度的降低,各種波長(zhǎng)的光輻射強(qiáng)度都有所減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;隨著溫度的升高,黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;一般物體輻射電磁波的情況除了與溫度有關(guān),還與材料的種類(lèi)及表面情況有關(guān),但黑體輻射電磁波的情況只與它的溫度有關(guān),選項(xiàng)D正確。考點(diǎn)二光電效應(yīng)規(guī)律的理解及應(yīng)用強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分1.光電效應(yīng)及其規(guī)律(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象照射到金屬表面的光,能使金屬中的

從表面逸出,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng),這種電子常稱(chēng)為

。

本質(zhì)是電子,而不是光子

(2)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率

金屬的截止頻率。

電子光電子大于或等于(3)光電效應(yīng)規(guī)律①每種金屬都有一個(gè)截止頻率νc,入射光的頻率必須

這個(gè)截止頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。

②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度

,只隨入射光

的增大而增大。

③光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過(guò)10-9s。④當(dāng)入射光的頻率大于或等于截止頻率時(shí),在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大,逸出的光電子數(shù)越

,逸出光電子的數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比,飽和電流的大小與入射光的強(qiáng)度成

。

大于或等于無(wú)關(guān)頻率多正比2.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)光電效應(yīng)方程①表達(dá)式:hν=Ek+W0或Ek=

。

②物理意義:金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的

。

(2)逸出功W0:電子從金屬中逸出所需做功的

,W0=hνc=。

(3)最大初動(dòng)能:發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),金屬表面上的

吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。

hν-W0最大初動(dòng)能最小值電子××√×研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.研究光電效應(yīng)的兩條思路(1)兩條線索(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.光電效應(yīng)中三個(gè)重要關(guān)系(1)愛(ài)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與遏止電壓Uc的關(guān)系:Ek=eUc。(3)逸出功W0與截止頻率νc的關(guān)系:W0=hνc。典題2(多選)(2024天津模擬)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是對(duì)于某種金屬(

)A.無(wú)論光的強(qiáng)度多強(qiáng),只要光的頻率小于截止頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.用頻率大于截止頻率的入射光照射,所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比C.無(wú)論照射時(shí)間多長(zhǎng),只要光的頻率小于截止頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)D.用頻率大于截止頻率的入射光照射,頻率越高,所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能就越大AC解析

發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的截止頻率,與入射光的強(qiáng)度、光照時(shí)間無(wú)關(guān),所以光的頻率小于截止頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng),故A、C正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知入射光的頻率大于截止頻率時(shí),頻率越高,光電子的最大初動(dòng)能越大,但不是成正比,故B錯(cuò)誤;用頻率大于截止頻率的入射光照射,頻率越高,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大,光電子的初動(dòng)能不一定大,故D錯(cuò)誤。典題3(多選)(2023山東煙臺(tái)模擬)某校實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路研究“光電效應(yīng)”現(xiàn)象,現(xiàn)用頻率為ν的紅光照射光電管,有光電子從K極逸出。下列說(shuō)法正確的是(

)A.使用藍(lán)光照射比紅光照射需要克服的逸出功更大B.僅增大入射光的強(qiáng)度,從K極逃逸出的電子的最大初動(dòng)能可能增大C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)可能一直增大D.將電源正負(fù)極反接后,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)可能一直減小CD解析

同種材料的逸出功相同,與入射光的顏色無(wú)關(guān),是由材料本身的性質(zhì)決定的,故A錯(cuò)誤;由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;光電管兩端所加電壓為正向電壓,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),正向電壓不斷增大,可能滑片滑到最右端時(shí)電流尚未達(dá)到飽和電流,此過(guò)程中電流表示數(shù)一直增大,故C正確;將電源正負(fù)極反接后,所加電壓為反向電壓,逸出的光電子要克服靜電力做功才能到達(dá)A板形成電流,可能滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右端時(shí)電流表的示數(shù)還未減小到零,此過(guò)程中電流表示數(shù)一直減小,故D正確?？键c(diǎn)三光電效應(yīng)中常見(jiàn)的四類(lèi)圖像圖像名稱(chēng)圖線形狀獲取的信息最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像(1)截止頻率(極限頻率)νc:橫軸截距;(2)逸出功W0:縱軸截距的絕對(duì)值,W0=|-E|=E;(3)普朗克常量:圖像的斜率k=h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像(1)截止頻率νc:橫軸截距;(2)遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大;(3)普朗克常量h:等于圖像的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke圖像名稱(chēng)圖線形狀獲取的信息光電流I與電壓U的關(guān)系圖像(1)顏色(頻率ν)相同(1)遏止電壓Uc:橫軸截距;(2)飽和光電流Im:光電流的最大值;照射光越強(qiáng),Im越大;(3)最大初動(dòng)能:Ek=eUc(2)顏色(頻率ν)不同(1)遏止電壓:Uc1>Uc2(頻率ν越高,Uc越大);(2)飽和光電流;(3)最大初動(dòng)能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2典題4(多選)探究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖甲所示,在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系圖像如圖乙所示,已知電子的電荷量為e,下列說(shuō)法正確的是(

)A.光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比B.電源的左端為正極C.該金屬的截止頻率為ν2BD解析

根據(jù)光電效應(yīng)方程hν-W0=Ek可知,光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率為線性關(guān)系,并不成正比,故A錯(cuò)誤;測(cè)量遏止電壓時(shí)電子受到的靜電力方向與電子初始運(yùn)動(dòng)方向相反,則電源左端為正極,故B正確;根據(jù)圖乙可知,該金屬截止頻率為ν1,故C錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程結(jié)合動(dòng)能定理有hν-W0=eUc,變形可得典題5(多選)(2023河北張家口一模)光照射到鈉金屬板上時(shí),遏止電壓Uc與入射光頻率ν的函數(shù)關(guān)系圖線如圖所示,已知元電荷e=1.6×10-19C。普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由圖中信息可知(

)A.遏止電壓與入射光的頻率成正比B.圖像的斜率為C.鈉的逸出功約為2.3eVD.用頻率為8×1014Hz的光照射鈉金屬板時(shí),光電子的最大初動(dòng)能約為2.9×10-19JBC解析

遏止電壓與入射光的頻率成線性關(guān)系,不是正比關(guān)系,A錯(cuò)誤;根據(jù)eUc=hν-W0,可知圖線斜率為

,B正確;由圖可知截止頻率ν0為5.5×1014

Hz,逸出功W0=hν0,可計(jì)算出鈉的逸出功約為2.3

eV,C正確;用頻率為8×1014

Hz的光照射鈉金屬板時(shí),光電子的最大初動(dòng)能Ek=hν-W0=hν-hν0=1.66×10-19

J,D錯(cuò)誤。典題6(多選)(2023山東濟(jì)南期末)照射到金屬表面的光可能使金屬中的電子逸出,可以用甲圖所示的電路研究電子逸出的情況。陰極K在受到光照時(shí)能夠逸出電子,陽(yáng)極A吸收陰極K逸出的電子,在電路中形成光電流。在光照條件不變的情況下改變光電管兩端的電壓得到乙圖。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)換用不同頻率的單色光照射陰極K,得到電子最大初動(dòng)能與入射光波長(zhǎng)倒數(shù)的關(guān)系圖像如丙圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.由丙圖可知普朗克常量B.丙圖中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長(zhǎng)C.乙圖中遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的初動(dòng)能,且有最大值D.乙圖中電壓由0到U1,光電流越來(lái)越大,說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的個(gè)數(shù)越來(lái)越多答案

AC

越大,即入射光波長(zhǎng)越小,電子最大初動(dòng)能越大,結(jié)合丙圖可知,λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng),B錯(cuò)誤;遏止電壓滿(mǎn)足

,它的存在意味著光電子具有一定的初動(dòng)能,且有最大值,即光電子有最大初動(dòng)能,C正確;單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的個(gè)數(shù)是由入射光的強(qiáng)度決定的,當(dāng)入射光的強(qiáng)度一定時(shí),單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的個(gè)數(shù)是一定的,只不過(guò)當(dāng)電壓較小時(shí),不是所有的光電子都能到達(dá)陽(yáng)極,電壓越大到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)越多,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)四光的波粒二象性與物質(zhì)波強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有

性。

(2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有

性。

(3)光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,稱(chēng)為光的

性。

2.物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子,都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系。粒子的能量ε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,遵從關(guān)系ν=

,λ=

。

波動(dòng)

粒子波粒二象√√