发布时间 : 星期一 文章高2020届高2017级高三物理一轮复习步步高全书学案第十二章 第1讲更新完毕开始阅读b5c847bdfbd6195f312b3169a45177232f60e48e
五年高考(全国卷)命题分析 五年常考热点 2018 光电效应 2017 2016 2015 波粒二象性及近代物理学史 2015 2014 2018 核反应与核能 2017 2016 2014 2卷17题 3卷19题 1卷35(1) 1卷35(1) 2卷35(1) 2卷35(1) 3卷14题 1卷17题、2卷15题 2卷35(1)、3卷35(1) 1卷35(1) 1.玻尔理论和能级跃迁 2.原子物理与动量观点的结合 五年未考重点 1.考查方式:高考对本部分内容考查形式比较固定,一般比较单一的考查某个知识点,且知识点相对比较单一,题型为选择题和填空题. 2.命题趋势:由于本部分内容涉及点较多,且已经改为必考内容,今后的命题将向着多个考点融合的方向发展,且以选择题的形式考查. 第1讲 光电效应 波粒二象性
一、光电效应及其规律 1.光电效应现象
在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象,发射出来的电子叫光电子. 2.光电效应的产生条件
入射光的频率大于等于金属的极限频率. 3.光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应. (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大. (3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过109 s.
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(4)当入射光的频率大于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比. 自测1 教材P36第2题改编 (多选)在光电效应实验中,用频率为ν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.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于ν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,则光电流增大,故选项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,故选项B错误.用频率为ν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,若光的频率仍大于等于极限频率,则仍会发生光电效应,选项C错误；根据hν－W0＝Ek可知,增大入射光频率,光电子的最大初动能也增大,故选项D正确. 二、爱因斯坦光电效应方程
1.光子说:在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量ε＝hν.
2.逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值.
3.最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值. 4.光电效应方程
(1)表达式:hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.
自测2 (多选)如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象.普朗克常量为h,由图象可知( )
图1
A.该金属的逸出功等于E
B.该金属的逸出功等于hν0
C.入射光的频率为2ν0时,产生的电子的最大初动能为E ν0E
D.入射光的频率为时,产生的电子的最大初动能为 22答案 ABC
三、光的波粒二象性与物质波 1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性. (2)光电效应说明光具有粒子性.
(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性. 2.物质波
(1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波又叫概率波.
(2)物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子,大到宏观物体,都有一种波与它对应,其波长h
λ＝,p为运动物体的动量,h为普朗克常量. p自测3 (多选)下列说法中正确的是( )
A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说
B.在光的双缝干涉实验中,暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C.光的双缝干涉实验中,大量光子打在光屏上的落点是有规律的,暗条纹处落下光子的概率小 D.单个光子显示粒子性,大量光子显示波动性 答案 CD
命题点一 光电效应电路和光电效应方程的应用
1.四点提醒
(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关. (4)光电子不是光子,而是电子. 2.两条对应关系
(1)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大. 3.三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek＝hν－W0. (2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek＝eUc. (3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.
例1 (2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10
－19
J.已知普朗克常量为6.63×10
－34
J·s,真空中的光速为3.00×108 m·s1.能使锌产生
－
光电效应的单色光的最低频率约为( ) A.1×1014 Hz C.2×1015 Hz 答案 B
解析 设单色光的最低频率为ν0,由Ek＝hν－W0知 cEk＝hν1－W0,0＝hν0－W0,又知ν1＝
λcEk整理得ν0＝－,解得ν0≈8×1014 Hz.
λh
变式1 (多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,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νa＞νb,则一定有Ua＜Ub C.若Ua＜Ub,则一定有Eka＜Ekb 答案 BC
解析 由爱因斯坦光电效应方程得,Ekm＝hν－W0,由动能定理得,Ekm＝eU,若用a、b单色光照射同种金属时,逸出功W0相同.当νa＞νb时,一定有Eka＞Ekb,Ua＞Ub,故选项A错误,B正确；若Ua＜Ub,则一定有Eka＜Ekb,故选项C正确；因逸出功相同,有W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekb,故选项D错误.
例2 (2019·广东省中山一中、仲元中学等七校第一次模拟)如图2,实验中分别用波长为λ1、λ2的单色光照射光电管的阴极K,测得相应的遏止电压分别为U1和U2,设电子的质量为m,带电荷量为e,真空中的光速为c,下列说法正确的是( )
B.若νa＞νb,则一定有Eka＞Ekb
D.若νa＞νb,则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb B.8×1014 Hz D.8×1015 Hz
图2
A.若λ1>λ2,则U1>U2
B.根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率