全国版2019版高考物理一轮复习第13章近代物理初步第47课时光电效应波粒二象性学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 47 课时 光电效应、波粒二象性 考点 1 光电效应规律的理解和应用 1光电效应现象 在光的照射下金属中的 电子 从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做 光电子 。 2光电效应规律 (1)每种金属都有一个 极限频率 。 (2)光子的最大初动能与入射光的 强度 无关，只随入射光的频率增大而 增大 。 (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是 瞬时 的。 (4)当发生光电效应时，饱和光电流的强度与入射光的强度成 正比 。 3爱因斯坦光电效应方程 (1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一 份的，每一份叫做一个 光子 。光子的能量为 h

2、，其中 h 是普朗克常量，其值为 6.6310 34 Js 。 (2)光电效应方程： 10Ek h W0。 其中 h 为入射光的能量， Ek为光电子的最大初动能， W0是金属的逸出功。 4遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的 11反向 电压 Uc。 (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的 12最小频率 叫做该种金属的截止频率 (又叫13极限 频率 )，用 c表示。不同的金属对应着不同的极限频率。 (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 14最小值 ，叫做该金属的逸出功。用 15W0 表示逸出功， W0 16h c。 1 (人教版选修 3 5 P30 演示实验改编 )(多

3、选 )如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A有光子从锌板逸出 B有电子从锌板逸出 C验电器 指针张开一个角度 D锌板带负电 答案 BC 解析 光电效应是在光的照射下锌板中的电子从锌板表面逸出， A 错误、 B 正确；验电器与锌板相连，锌板因失去电子带正电，验电器指针张开一个角度， C 正确、 D 错误。 2 (人教版选修 3 5 P36T2 改编 )(多选 )在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是 ( ) A增大入射光的强度，光电流增大 B减小入射光的强度，光电效应现象消失 C改

4、用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应 D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大 答案 AD 解析 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，逸出的光电子数也增加，则光电流将增大， A 正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关， B 错误；用频率为 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应， C 错误；根据 h W0 12mv2可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大， D 正确。 3 (2017 全国卷 )(多选 )在光电效应实验中，分别用频率为 a、 b的单色光 a、 b照射到同种

5、金属 上，测得相应的遏止电压分别为 Ua和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka和Ekb。 h 为普朗克常量。下列说法正确的是 ( ) A若 a b，则一定有 Ua b，则一定有 EkaEkb 【 精品教育资源文库 】 C若 Ua b，则一定有 h a Ekah b Ekb 答案 BC 解析 光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为 eU Ek，根据光电效应方程可知Ek h W0，若 a b，则 EkaEkb， UaUb，选项 A 错误、选项 B 正确；若 UaUb，则 EkaEkb，选项 C 正确；由光电效应方程可得 W0 h Ek，则 h a Eka h b Ekb，选项 D 错误。

6、 考点 2 光电效应的图象问题 1 Ek 图象 (如图所示 ) 由 Ek h W0可知： (1)图线与 轴交点的横坐标 c，表示 极限频率 。 (2)图线与 Ek轴交点的纵坐标的绝对值，表示 逸出功 W0。 (3)图线的斜率 k 表示 普朗克常 _量 h。 2 IU 图象 (如图所示 ) (1)图线与横轴的交点的绝对值表示 遏止电压 。 【 精品教育资源文库 】 (2)饱和光电流 Im：电流的最大值。 (3)最大初动能： Ekm eUc。 3 Uc 图 象 (如图所示 ) 由 Ek h W0 eUc可得： Uc he W0e，则： (1)图线与横轴的交点，表示 截止频率 c。 (2)遏止电压

7、 Uc随入射光频率的增大而 增大 。 (3)图线的斜率 k he。 (注：此时两极之间接反向电压 ) 例 (2017 福建南平模拟 )用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S，用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象，图线与横轴的 交点坐标为 (a,0)，与纵轴的交点坐标为 (0， b)，下列说法中正确的是 ( ) A普朗克常量为 h ab 【 精品教育资源文库 】 B断开开关 S 后，电流表 G 的示数不为零 C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D仅增加照射光的强度，电流表 G 的示数保持不变

8、 解析 由 Ek h W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即 h ba，故 A 错误；断开开关S 后，光电子匀速运动到阳极，所以电流表 G 的示数不为零，故 B 正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故 C 错误 ；仅提高照射光强度，单位时间内发出的光电子增多，电流表 G 的示数增大，故 D 错误。 答案 B 光电效应的实质和发生条件 (1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，以使金属带正电。 (2)能否发生光电效应不取决于入射光的光照强度，而取决于入射光的频率，只要入射光频率大于该金属的极限频率，无论光照强弱，均能发生光电效应。 (3)定性分析

9、光电效应问题 光电效应实验装置及研究电路 甲图是光电管正常工作的电路，光电流有最大值，未达到最大值之前其大小与光强、电压有关，达到最大值后，光电流与光强成正比。 乙图是光电管加上反向电压，可以研究光电管的遏止电压。 研究光电效应的两条线索 【 精品教育资源文库 】 1爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm与入射光频率 的关系如图所示，其中 c为极限频率。从图中可以确定的是 ( ) A逸出功与 有关 B Ekm与入射光强度成正比 C当 c时，会逸出光电子 D图中直线的斜率与普朗克常量有关 答案 D 解析 逸

10、出功是由金属自身决定的，与 无关， A 错误。 Ek随入射光频率的增大而增大，但不 是正比关系，与入射光强度无关， B 错误。当 c时，无光电子逸出， C 错误。由 Ek h W0知， Ek 图象的斜率为 h， D 正确。 2在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线 (甲光、乙光、丙光 )，如图所示。则可判断出 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A甲光的频率大于乙光的频率 B乙光的波长大于丙光的波长 C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 答案 B 解析 由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等

11、，由 eUc Ek和 h W0 Ek得甲、乙光频率相等，丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能， B 正确， A、 D 错误；由 h c W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同， C 错误。 3 (人教版选修 3 5 P34 例题改编 )小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量 h 6.6310 34 Js 。 (1)图甲中电极 A 为光电管的 _(填 “ 阴极 ” 或 “ 阳极 ”) ； (2)实验中测得铷的遏止电压 Uc与入射 光频率 之间的关系如图乙所示，则

12、铷的截止频率 c _Hz，逸出功 W0 _ J； (3)如果实验中入射光的频率 7.0010 14 Hz，则产生的光电子的最大初动能 Ek _ J。 答案 (1)阳极 (2)(5.12 5.18)10 14(3.39 3.43)10 19 (3)(1.21 1.25)10 19 解析 (1)由光电管的结构知， A 为阳极。 【 精品教育资源文库 】 (2)Uc 图象中横轴的截距表示截止频率 c，逸出功 W0 h c 6.6310 345.1210 14 J3.3910 19 J。 (3)由爱因斯坦的光电效应方程 Ek h W0，可求结果 Ek 6.6310 347.0010 14 J 3.3

13、910 19 J1.2510 19 J。 考点 3 光的波粒二象性 1光的波动性和粒子性 【 精品教育资源文库 】 2物质波 (德布罗意波 ) 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波 (德布罗意波 )的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长 hp。 1下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的 是 ( ) A有的光是波，有的光是粒子 B光子与电子是同样的一种粒子 C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D大量光子的行为往往显示出粒子性 答案 C 解析 光具有波粒二象性，故 A 错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速；光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故 B 错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故 C 正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故 D 错误。 2光具有波粒二象性，那么能够证明光具有波粒二象 性的现象是 ( ) A光的反射及小孔成像 B光的干涉、光的衍射、光的色散 C光的折射及透镜成像 D光的干涉、光的衍射和光电效应 答案 D 解析 表明光具有波动性的典型现象是光的干涉和衍射现象，表明光具有粒子性的典型现象是光电效应和康普顿效应。