2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章近代物理初步第58講光電效應(yīng)波粒二象性教學(xué)案新人教版

PAGE17-第58講光電效應(yīng)波粒二象性[研讀考綱明方向]考綱要求復(fù)習(xí)指南內(nèi)容要求考情分析：1．對(duì)于光電效應(yīng)，常考查截止頻率、遏止電壓、飽和光電流、最大初動(dòng)能等學(xué)問(wèn)點(diǎn)。2．以原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜的經(jīng)典理論為命題背景，選取氫原子能級(jí)圖進(jìn)行分析。3．對(duì)于放射性元素的衰變及核能，常?？疾閷?duì)核能的理解、核反應(yīng)規(guī)律、半衰期等方面的學(xué)問(wèn)，通常設(shè)計(jì)新奇情境或通過(guò)最新的科技成果來(lái)進(jìn)行考查。命題趨勢(shì)：本章一般以選擇題的形式命題。主要考查光電效應(yīng)、原子的躍遷、核反應(yīng)和質(zhì)能方程，難度不大，但是涉及的學(xué)問(wèn)范圍廣。氫原子光譜Ⅰ氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式Ⅰ原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反應(yīng)方程Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆Ⅰ射線的危害和防護(hù)Ⅰ光電效應(yīng)Ⅰ愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ⅰ[重讀教材定方法](對(duì)應(yīng)人教版選修3－5的頁(yè)碼及相關(guān)問(wèn)題)1.P31結(jié)合圖17.2－2閱讀“光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律”一段。從圖17.2－3中各圖線能得出什么規(guī)律？提示：由圖可知，隨著正向電壓增大，光電流趨于飽和值，且光的顏色肯定時(shí)(黃光)，光越強(qiáng)飽和光電流越大；加反向電壓時(shí)，光電流漸漸減小到零，即存在遏止電壓，且遏止電壓與光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，頻率越大，遏止電壓越大。2．P33[思索與探討]推導(dǎo)Uc與ν、W0的關(guān)系。提示：由eq\f(1,2)meveq\o\al(2,c)＝eUc，Ek＝hν－W0，Ek＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,c)，聯(lián)立得eUc＝hν－W0。3．P34[例題]體會(huì)由試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖象的方法，圖17.2－4中圖象的斜率、截距分別有什么物理意義？提示：由Ek＝hν－W0，Ek＝eUc得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，故Uc－ν圖象的斜率為eq\f(h,e)，令Uc＝0，得橫截距νc＝eq\f(W0,h)，即截止頻率，縱截距即ν＝5.5×1014Hz時(shí)的遏止電壓。4．P37閱讀教材：哪些現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性？哪些現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性？提示：粒子性：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)；波動(dòng)性：光的干涉、衍射、偏振。5．P58圖18.4－2思索：一群氫原子處于量子數(shù)為3的激發(fā)態(tài)時(shí)，可發(fā)出幾種頻率的光子？提示：3種6．P69[問(wèn)題與練習(xí)]T6，eq\o\al(66,29)Cu里有多少質(zhì)子？多少中子？提示：29個(gè)質(zhì)子，37個(gè)中子。7．P71閱讀教材：β衰變中出現(xiàn)的電子來(lái)源于哪里？提示：核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。8．P73[問(wèn)題與練習(xí)]T6，鉍210的半衰期是5天，經(jīng)過(guò)多少天后，20g鉍還剩1.25g?提示：m＝m0·eq\f(1,2)eq\f(t,τ)，代入數(shù)據(jù)得t＝20天。9．P82圖19.5－3思索：重核裂變時(shí)比結(jié)合能變大還是變?。枯p核聚變時(shí)呢？提示：都變大。

第58講光電效應(yīng)波粒二象性基礎(chǔ)命題點(diǎn)一光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律和光電效應(yīng)方程1．光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照耀下金屬中的eq\x(\s\up1(01))電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，放射出來(lái)的電子叫做eq\x(\s\up1(02))光電子。2．光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律(1)存在飽和光電流：即光照條件不變時(shí)，隨著電壓增大，光電流趨于一個(gè)eq\x(\s\up1(03))飽和值。對(duì)于肯定顏色(頻率)的光，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，即單位時(shí)間內(nèi)放射的eq\x(\s\up1(04))光電子數(shù)越多。(2)存在遏止電壓Uc：即存在使光電流減小到零的eq\x(\s\up1(05))反向電壓。這說(shuō)明光電子有初速度且初速度的最大值vc滿意eq\x(\s\up1(06))eq\f(1,2)meveq\o\al(2,c)＝eUc。遏止電壓只與光的eq\x(\s\up1(07))頻率有關(guān)，與光的eq\x(\s\up1(08))強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，這表明光電子的能量只與入射光的eq\x(\s\up1(09))頻率有關(guān)。(3)存在截止頻率νc：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率νc(又叫eq\x(\s\up1(10))極限頻率)時(shí)，不發(fā)生光電效應(yīng)。不同金屬的截止頻率不同。(4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光照耀到金屬表面時(shí)，產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過(guò)10－9s，即光電效應(yīng)幾乎是eq\x(\s\up1(11))瞬時(shí)發(fā)生的。3．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)光子說(shuō)：光是由一個(gè)個(gè)不行分割的能量子組成，這些能量子叫做eq\x(\s\up1(12))光子。頻率為ν的光的能量子為ε＝eq\x(\s\up1(13))hν，其中h是普朗克常量，其值為6.63×10－34J·s。(2)光電效應(yīng)方程：eq\x(\s\up1(14))Ek＝hν－W0。其中hν為入射光的能量，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，即逸出光電子初動(dòng)能的最大值；W0是金屬的逸出功即電子從金屬中逸出所需做功的eq\x(\s\up1(15))最小值。4．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程對(duì)試驗(yàn)規(guī)律的說(shuō)明(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程表明光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν有關(guān)，而與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，即規(guī)律(2)。(2)只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有Ek>0，從而有光電子逸出，νc＝eq\f(W0,h)就是光電效應(yīng)的截止頻率，即規(guī)律(3)。(3)頻率ν肯定的光，光較強(qiáng)時(shí)，單位時(shí)間照耀的光子數(shù)較多，產(chǎn)生的光電子數(shù)較多，因而飽和光電流較大，即規(guī)律(1)。(4)電子一次性汲取光子的全部能量，不須要積累能量的時(shí)間，即光電流幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的，即規(guī)律(4)。5．幾組重要概念的理解(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照耀時(shí)放射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子。(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：光照耀到金屬表面時(shí)，電子汲取光子的全部能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙作用而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子干脆向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能。(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在肯定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照耀到金屬表面單位面積上的總能量。所以光的強(qiáng)度I＝nhν，n是單位時(shí)間內(nèi)照耀到單位面積上的光子數(shù)。飽和光電流正比于n，所以只有當(dāng)光的頻率肯定時(shí)，飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比；對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)潔的正比關(guān)系。1．(多選)如圖所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照耀鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是()A．有光子從鋅板逸出B．有電子從鋅板逸出C．驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度D．鋅板帶負(fù)電答案BC解析由于光電效應(yīng)，在光的照耀下鋅板中的電子從鋅板表面逸出，A錯(cuò)誤，B正確；驗(yàn)電器與鋅板相連，鋅板因失去電子帶正電，驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度，C正確，D錯(cuò)誤。2．[教材母題](人教版選修3－5P36·T4)鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在將波長(zhǎng)200nm的光照耀鋁的表面。(1)求光電子的最大初動(dòng)能。(2)求遏止電壓。(3)求鋁的截止頻率。[變式子題](多選)用如圖所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.2eV的光照耀到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.8V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則()A．光電管陰極的逸出功為2.4eVB．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，電流表G示數(shù)不為0C．光電子的最大初動(dòng)能為0.8eVD．改用能量為2eV的光子照耀，電流表G也有電流，但電流較小答案ABC解析該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)覺(jué)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.8V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則光電子的最大初動(dòng)能為0.8eV，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，W0＝3.2eV－0.8eV＝2.4eV，故A、C正確；用光子能量為3.2eV的光照耀到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子逸出，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，沒(méi)有反向電壓，則有電流流過(guò)電流表，故B正確；改用能量為2eV的光子照耀，由于光子的能量小于光電管陰極的逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，無(wú)光電流，故D錯(cuò)誤。3．(2024·全國(guó)卷Ⅲ)(多選)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照耀到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是()A．若νa>νb，則肯定有Ua<UbB．若νa>νb，則肯定有Eka>EkbC．若Ua<Ub，則肯定有Eka<EkbD．若νa>νb，則肯定有hνa－Eka>hνb－Ekb答案BC解析光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為eU＝Ek，依據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0，若νa>νb，則Eka>Ekb，Ua>Ub，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若Ua<Ub，則Eka<Ekb，選項(xiàng)C正確；由光電效應(yīng)方程可得W0＝hν－Ek，則hνa－Eka＝hνb－Ekb，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。實(shí)力命題點(diǎn)光電效應(yīng)的圖象問(wèn)題1．光電效應(yīng)試驗(yàn)裝置(1)甲圖是光電管正常工作的電路，光電流未達(dá)到最大值之前其大小與光強(qiáng)、電壓有關(guān)，達(dá)到最大值后，光電流與光強(qiáng)成正比(頻率肯定)。(2)乙圖是光電管加反向電壓的電路圖，可以探討光電管的遏止電壓。2．四類圖象圖象名稱圖線形態(tài)由圖線干脆(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的肯定值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系圖線①遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)②飽和光電流Im：光電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ek＝eUc顏色不同的光，光電流與電壓的關(guān)系圖線①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率νc：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)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：圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)(2024·河北唐山一模)用陰極為金屬銣的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，試驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示，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，圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。則下列說(shuō)法中正確的是()A．欲測(cè)遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B．當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照耀光的強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能肯定增大D．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＝1.2×10－19J解析由題圖甲可知，光電管的左極板為陽(yáng)極，欲測(cè)遏止電壓，則光電管的陽(yáng)極A應(yīng)接電源的負(fù)極，則電源左端為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)的過(guò)程中，光電管兩端電壓增大，光電流增大，當(dāng)電流達(dá)到飽和值后不再增大，即電流表示數(shù)先增大后不變，故B錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；依據(jù)圖象可知，銣的截止頻率νc＝5.15×1014Hz，依據(jù)hνc＝W0可求出銣的逸出功W0＝6.63×10－34×5.15×1014J＝3.41×10－19J，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為：Ekm＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J＝1.2×10－19J，故D正確。答案D探討光電效應(yīng)的兩條主線(1)光的頻率→每個(gè)光子的能量eq\o(→,\s\up10(逸出功))光電子的最大初動(dòng)能。(2)光的強(qiáng)度eq\o(→,\s\up10(頻率肯定時(shí)))單位時(shí)間照耀到單位面積上的光子數(shù)→飽和光電流的大小。1.(2024·云南二模)某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖所示。已知h為普朗克常量，e為電子電荷量的肯定值，結(jié)合圖象所給信息，下列說(shuō)法正確的是()A．入射光的頻率小于ν0也可能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B．該金屬的逸出功隨入射光頻率的增大而增大C．若用頻率是2ν0的光照耀該金屬，則遏止電壓為eq\f(hν0,e)D．遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)答案C解析由圖象可知該金屬的極限頻率為ν0，入射光的頻率必須要大于等于ν0才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；該金屬的逸出功由金屬本身確定，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；若用頻率是2ν0的光照耀該金屬，則光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝2hν0－h(huán)ν0＝hν0＝eUc，則遏止電壓為Uc＝eq\f(hν0,e)，C正確；遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率越大，則最大初動(dòng)能越大，遏止電壓越大，D錯(cuò)誤。2．(2024·福州高考模擬)探討光電效應(yīng)現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置如圖a所示，用光強(qiáng)相同的黃光和藍(lán)光照耀光電管陰極K時(shí)，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Uc1和Uc2，產(chǎn)生的光電流I隨光電管兩端電壓U的改變規(guī)律如圖b所示。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為－e，黃光和藍(lán)光的頻率分別為ν1和ν2，且ν1<ν2。則下列推斷正確的是()A．Uc1>Uc2B．圖b中的乙線對(duì)應(yīng)黃光照耀C．依據(jù)題述條件無(wú)法算出陰極K金屬的極限頻率D．用藍(lán)光照耀時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為eUc2答案D解析依據(jù)光電效應(yīng)方程有：Ek1＝hν1－W0＝eUc1，Ek2＝hν2－W0＝eUc2，由于藍(lán)光的頻率ν2大于黃光的頻率ν1，則有Uc1<Uc2，所以圖b中的乙線對(duì)應(yīng)藍(lán)光照耀；用藍(lán)光照耀時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為eUc2，陰極K金屬的極限頻率νc＝eq\f(W0,h)＝ν2－eq\f(eUc2,h)，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。基礎(chǔ)命題點(diǎn)二波粒二象性1．光的波粒二象性試驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)光的波動(dòng)性干涉、衍射和偏振①光是eq\x(\s\up1(01))概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率可用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述；②足夠數(shù)量的光子在傳播時(shí)，往往表現(xiàn)出eq\x(\s\up1(02))波的性質(zhì)說(shuō)明：光的波動(dòng)性不同于宏觀概念的波光的粒子性光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出eq\x(\s\up1(03))粒子性；②少量或個(gè)別光子表現(xiàn)出光的eq\x(\s\up1(04))粒子性說(shuō)明：光子不同于宏觀概念的粒子波動(dòng)性和粒子性的對(duì)立與統(tǒng)一①大量光子易顯示出eq\x(\s\up1(05))波動(dòng)性，而少量光子易顯示出eq\x(\s\up1(06))粒子性；②波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光eq\x(\s\up1(07))波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短(頻率高)的光eq\x(\s\up1(08))粒子性強(qiáng)；③光子說(shuō)并未否定波動(dòng)性，光子能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)、動(dòng)量p＝eq\f(hν,c)＝eq\f(h,λ)中，ν和λ就是與波有關(guān)的物理量；④波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的2．物質(zhì)波(德布羅意波)(1)由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子上去，得出物質(zhì)波(德布羅意波)的概念：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都有一種波與它對(duì)應(yīng)，該波的波長(zhǎng)λ＝eq\x(\s\up1(09))eq\f(h,p)。(2)物質(zhì)波也是概率波，在電子的衍射圖樣中，亮條紋所在處就是電子到達(dá)概率大的地方。1．(2024·西藏昌都四中二模)下列有關(guān)光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D．大量光子的行為往往顯示出粒子性答案C解析光具有波粒二象性，故A錯(cuò)誤；電子是組成原子的基本粒子，有確定的靜止質(zhì)量，是一種物質(zhì)實(shí)體，光子代表著一份能量，沒(méi)有靜止質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著，故C正確；大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，故D錯(cuò)誤。2．光具有波粒二象性，那么能夠證明光具有波粒二象性的現(xiàn)象是()A．光的反射及小孔成像B．光的干涉、光的衍射、光的色散C．光的折射及透鏡成像D．光的干涉、光的衍射和光電效應(yīng)答案D解析表明光具有波動(dòng)性的典型現(xiàn)象是光的干涉和衍射現(xiàn)象，表明光具有粒子性的典型現(xiàn)象是光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。故選D。3．2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)是嘉獎(jiǎng)美國(guó)科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)覺(jué)了宇宙X射線源。X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，則()A．E＝eq\f(hλ,c)，p＝0 B．E＝eq\f(hλ,c)，p＝eq\f(hλ,c2)C．E＝eq\f(hc,λ)，p＝0 D．E＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)答案D解析依據(jù)E＝hν、λ＝eq\f(h,p)、c＝λν可得X射線每個(gè)光子的能量為E＝eq\f(hc,λ)，每個(gè)光子的動(dòng)量為p＝eq\f(h,λ)。故選D。課時(shí)作業(yè)1．(多選)用綠光照耀一個(gè)光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時(shí)最大初動(dòng)能增大，可以()A．改用紅光照耀 B．改用紫光照耀C．改用藍(lán)光照耀 D．增加綠光照耀時(shí)間答案BC解析光電子的最大初動(dòng)能與照耀時(shí)間及照耀強(qiáng)度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，藍(lán)光、紫光的頻率比綠光的大，故改用藍(lán)光、紫光照耀，則光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大，A錯(cuò)誤，B、C正確。2．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．動(dòng)量相同的電子和質(zhì)子，其德布羅意波長(zhǎng)相同B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，光子具有能量C．康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，光子具有動(dòng)量D．黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明在宏觀世界里能量是連續(xù)的答案ABC解析依據(jù)物質(zhì)波波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)可知，當(dāng)質(zhì)子和電子動(dòng)量相同時(shí)，其德布羅意波長(zhǎng)相同，A正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，光子具有能量，B正確；康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，光子具有動(dòng)量，C正確；黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明在微觀世界里能量是分立的，D錯(cuò)誤。3．已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(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)量答案A解析依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－h(huán)ν0，因?yàn)殁}的ν0大，所以從鈣表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ekm較小，由p＝eq\r(2mEkm)知，該光電子的動(dòng)量較小，依據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知波長(zhǎng)較大，依據(jù)E＝hν可知頻率較小，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。4．有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，當(dāng)用a光束照耀某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，若改用b光束照耀該金屬板，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,3)Ek，當(dāng)改用c光束照耀該金屬板時(shí)()A．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,6)EkB．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,9)EkC．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)答案B解析a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因?yàn)楣庾宇l率ν＝eq\f(c,λ)，知光子頻率之比為6∶3∶2；設(shè)a光的頻率為6a，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，Ek＝h·6a－W0，eq\f(1,3)Ek＝h·3a－W0，聯(lián)立兩式計(jì)算得出逸出功W0＝eq\f(3,2)ha，Ek＝eq\f(9,2)ha，c光的光子頻率為2a>eq\f(3,2)a，能發(fā)生光電效應(yīng)，最大初動(dòng)能Ekm′＝h·2a－W0＝eq\f(1,2)ha＝eq\f(1,9)Ek，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。5．(多選)用某單色光照耀金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng)，從鈦表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系如圖，則下列說(shuō)法正確的是()A．鈦的逸出功為6.67×10－19JB．鈦的極限頻率為1.0×1015HzC．光電子的最大初動(dòng)能為1.0×10－18JD．由圖線可求得普朗克常量為6.67×10－34J·sE．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比答案ABD解析依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，圖線的斜率等于普朗克常量，則h＝eq\f(1×10－18,1.5×1015)J·s≈6.67×10－34J·s，故D正確；當(dāng)光電子最大初動(dòng)能為零時(shí)，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則ν0＝1.0×1015Hz，可知逸出功W0＝hν0＝6.67×10－34×1×1015J＝6.67×10－19J，故A、B正確；入射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，依據(jù)該圖無(wú)法得出光電子的最大初動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；由圖可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，故E錯(cuò)誤。6．對(duì)光的相識(shí)，下列說(shuō)法不正確的是()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：在某種狀況下光的波動(dòng)性表現(xiàn)得明顯，在另外的某種狀況下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯答案C解析光是一種概率波，少量光子的行為易顯示出粒子性，而大量光子的行為往往顯示出波動(dòng)性，A正確；光的波動(dòng)性不是由于光子之間的相互作用引起的，而是光的一種屬性，這已被弱光照耀雙縫后在膠片上的感光試驗(yàn)所證明，B正確；粒子性和波動(dòng)性是光同時(shí)具備的兩種屬性，C錯(cuò)誤，D正確。本題選說(shuō)法不正確的，故選C。7．如圖甲所示是探討光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長(zhǎng)λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K，試驗(yàn)測(cè)得流過(guò)表的電流I與A、K之間的電勢(shì)差UAK滿意如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能；(2)該陰極材料的極限波長(zhǎng)。答案(1)4.0×1012個(gè)9.6×10－20J(2)0.66μm解析(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極放射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極A，陰極每秒鐘放射的光電子的個(gè)數(shù)：n＝eq\f(Im,e)＝eq\f(0.64×10－6,1.6×10－19)(個(gè))＝4.0×1012(個(gè))。光電子的最大初動(dòng)能為：Ekm＝eUc＝1.6×10－19×0.6J＝9.6×10－20J。(2)設(shè)陰極材料的極限波長(zhǎng)為λ0，依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)，代入數(shù)據(jù)得λ0≈0.66μm。8．(2024·廣東汕頭二模)當(dāng)光照耀在某種金屬表面時(shí)，金屬表面有電子逸出。假如該入射光的強(qiáng)度減弱，則()A．可能不再有電子逸出金屬表面B．單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)削減C．逸出金屬表面的電子的最大初動(dòng)能減小D．從光入射到光電子逸出的時(shí)間間隔延長(zhǎng)答案B解析入射光的頻率不變，則仍舊能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將削減，光電流減弱，故B正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，入射光的頻率不變，則光電子的最大初動(dòng)能不變，故C錯(cuò)誤；光的強(qiáng)弱影響的是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，而放射出光電子是瞬時(shí)發(fā)生的，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。9．(2024·四川瀘州二診)關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．極限頻率越大的金屬逸出功越大B．光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比C．增大光電管的加速電壓，其飽和光電流肯定增大D．光電效應(yīng)表明光具有波動(dòng)性答案A解析依據(jù)W0＝hνc知，極限頻率越大的金屬逸出功越大，故A正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，故B錯(cuò)誤；增大光電管的加速電壓，其飽和光電流不肯定增大，故C錯(cuò)誤；光電效應(yīng)表明光具有粒子性，故D錯(cuò)誤。10．(2024·江蘇揚(yáng)州一模)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照耀鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，可能相同的物理量是()A．遏止電壓 B．飽和光電流C．光電子的最大初動(dòng)能 D．逸出功答案B解析同一束光照耀不同的金屬，由ε＝hν可知，入射光的光子能量肯定相同，不同的金屬，逸出功W0不同，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，光電子的最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一束光照耀，單位時(shí)間內(nèi)照耀到金屬表面光子數(shù)目相等，所以飽和光電流可能是相同的，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。11．(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·sA．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz答案B解析由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，得W0＝hν－Ek＝heq\f(c,λ)－Ek。剛好發(fā)生光電效應(yīng)的臨界條件是最大初動(dòng)能Ek＝0時(shí)，入射光的頻率為ν0，則W0＝hν0，代入數(shù)據(jù)可得：ν0＝8×1014Hz，故B正確。12．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)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(wú)關(guān)答案ACE解析保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子個(gè)數(shù)增加，則飽和光電流變大，故A正確；飽和光電流的大小與入射光的頻率無(wú)干脆關(guān)系，故B錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0，可知C正確；當(dāng)入射光的頻率小于金屬的極限頻率時(shí)，光電效應(yīng)不能發(fā)生，故D錯(cuò)誤；由eU＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W0得eU＝hν－W0，可見(jiàn)，遏止電壓U隨ν的增大而增大，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)，故E正確。13．(2024·廣東惠州二模)如圖所示，為一光電管電路，滑動(dòng)變阻器觸頭位于ab上某點(diǎn)，用光照耀光電管陰極，電表無(wú)偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可實(shí)行的措施有()A．加大照耀光的強(qiáng)度B．換用頻率高的光照耀C．將P向a端滑動(dòng)D．將電源正、負(fù)極對(duì)調(diào)答案B解析由題意可知，電表指針沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，是由于沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)生光電效應(yīng)的條件：ν＞ν0，增加入射光的強(qiáng)度不能使電流計(jì)G的指針發(fā)