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1、2022年高中物理第二章波粒二象性章末盘点教学案粤教版选修3-5考点一光电效应的规律和爱因斯坦光电效应方程有关光电效应的问题主要是两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，另一方面是应用光电效应方程进行简单的计算，处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各概念之间的决定关系。1光电效应的规律(1)极限频率0是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据。若0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；(2)最大初动能Ek，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；(3)饱和光电流与光的强度有关，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数。2光电子的最大初
2、动能光电子的最大初动能跟入射光的能量h、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为mvh0W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒定律。例1(广东高考)(双选)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解析根据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消失，B项错误；改用小于的入射光照射，如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率，仍能
3、发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D项正确。答案AD考点二光的波粒二象性、物质波(1)光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为。(2)在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同。但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹。可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象。(3)在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或者说光子出现的概率大
4、。光强小的地方，光子到达的概率小。(4)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著。(5)要综合理解各种频率的电磁波，就必须综合地运用波动和粒子两种观点。从发现光的波粒二象性起，才使人们认识到微观世界具有特殊的规律。后来人们观察到电子的衍射图像，这些说明一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性。(6)任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳都有一种波和它对应，波长h/p，人们把这种波叫做物质波。物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的。例2关于物质的波
5、粒二象性，下列说法中不正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性。应选D项。答案D(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择
6、题(共5小题，每题5分，共25分)1对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是()A在相同介质中，绿光的折射率最大B红光的频率最高C在相同介质中，蓝光的波长最短D黄光光子的能量最小解析：红、黄、绿、蓝四种单色光中，在相同介质中时，折射率n红n黄n绿n蓝，选项A错；频率红黄绿蓝，选项B错；在相同介质中由和v得选项C对。由h可得选项D错。答案：C2一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子碰撞，碰撞后电子向某一方向运动，光子向另一方向散射出去，这个散射光子跟原来入射时相比()A速率减小B频率增大C能量增大 D波长变长解析：碰撞后电子向某一方向运动，说明原来静止的电子获得了一定的能量，而光子
7、在碰撞过程中损失一定的能量，因而光子能量减少，频率减小，由于光子速度不变，于是波长增大。故选项D对。答案：D3用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图像。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图像画在同一个Ek坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是(如图1所示)()图1解析：由爱因斯坦光电方程EkhW0，Ek与成线性关系。图像应为一条斜直线，其斜率为h，故两条图线应互相平行，图线与轴的截距代表金属逸出功，W钨W锌，因此，A选项正确。答案：A4用频率为的光照射某金属材料表面，逸出
8、光电子的最大初动能为E；若改用频率为的另一种光照射该金属表面，逸出光电子的最大初动能为3E。已知普朗克常量为h，则为()A3 B.C. D.解析：由光电效应方程可得：hEW，h3EW，两式联立解得，故选项C对。答案：C5光子不仅有能量，还有动量，光照射到某个面上就会产生压力。有人设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜，正对着太阳光，靠太阳光在薄膜上产生压力推动探测器前进。第一次安装的是反射率极高的薄膜，第二次安装的是吸收率极高的薄膜，那么()A安装反射率极高的薄膜，探测器的加速度大B安装吸收率极高的薄膜，探测器的加速度大C两种情况下，由于探测器的质量一样，探测器的加速度大小应相同D两种情况下，探
9、测器的加速度大小无法比较解析：若薄膜反射率极高，那么光子与其作用后，动量改变较大，即薄膜对光子的作用力较大，根据牛顿第三定律，光子对薄膜的作用力也较大，因此探测器可获得较大的加速度，故选项A正确。B、C、D错误。答案：A二、双项选择题(共7小题，每小题6分，共42分，全选对得6分，只选一个且正确得3分)6关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是()A爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B光电效应现象说明了光的粒子性C频率越高的电磁波，粒子性越显著D波长越长的电磁波，粒子性越显著解析：光电效应说明了光具有粒子性，爱因斯坦的光子说并没有否定光的电磁说，故A错，B对。波长越长(或频率越低)的电磁波波动性
10、越显著，故C对D错。答案：BC7根据不确定性关系xp，判断下列说法正确的是()A采取办法提高测量x精度时，p的精度下降B采取办法提高测量x精度时，p的精度上升Cx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关Dx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关解析：不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度。故A、D正确。答案：AD8下列关于光电效应的说法正确的是()A若某材料的逸出功是W，则它的极限频率为B光电子的初速度和照射光的频率成正
11、比C光电子的最大初动能和照射光的频率成正比D光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大解析：由光电效应方程EkhW知，B、C错误，D正确。若Ek0，得极限频率0，故A正确。答案：AD9关于物质波，下列说法中正确的是()A实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物体B物质波和光波都是概率波C粒子的动量越大，其波动性越易观察D粒子的动量越小，其波动性越易观察解析：实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由h/p可知，p越小，越大，波动性越明显，正确选项为B、D。答案：BD10从光的波粒二象性出发，下
12、列说法正确的是()A光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B光的频率越高，光子的能量就越大C在光的干涉中，出现暗条纹的地方是光子不会到达的地方D在光的干涉中，出现亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方解析：光是电磁波，不是微观粒子，A错。由h可知B对。干涉图样中的暗条纹是光子到达概率小的地方，而亮条纹是光子到达概率大的地方，故C错D对。答案：BD11关于光的下列说法正确的是()A光波是一种概率波B光波是一种电磁波C单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变解析：据光的波粒二象性可知，光是一种概率波，A选项正确。据光的电磁说可知B选项正确
13、。任何单色光在传播过程中其频率总是保持不变，但波速v却随介质的改变而改变(v)，据h知单色光在传播过程中，单个光子的能量总保持不变，C选项错误。据n，v得，光密介质的折射率较大，故当光从光密介质进入光疏介质时波长变长，D选项错误。答案：AB12下列叙述的情况正确的是()A光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B光是波，与橡皮绳上的波类似C光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的D光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述解析：光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，D正确；根据光电效
14、应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项C正确。答案：CD三、计算题(共2题，共33分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注意单位)13(15分)现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波波长设定为，其中n1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为多少？解析：设加速电压为U，则得eUmv2由德布罗意波长公式可得又因为pmv以上三式联立解得：U。图2答案：14(18分)如图2所示，阴极K用极限波长00.66 m的金属铯制成，用波长0.50 m的绿光照射
15、阴极K，调整两个极板间的电压，当A板电压比阴极高出2.5 V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64 A，求：(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。(2)如果把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n个4.01012个。根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能：mvhWhh6.6310343108() J9.61020 J。(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律，阴极每秒钟发射的光电子数为：n2n8.01012个。光电子的最大初动能仍然是mv9.61020 J。答案：(1)4.01012个9.61020 J(2)8.01012个9.61020 J
2022年高中物理第二章波粒二象性章末盘点教学案粤教版选修3-5
