浙江專版高中物理第十七章波粒二象性章末小結(jié)學(xué)案新人教版

1、浙江專版高中物理第十七章波粒二象性章末小結(jié)學(xué)案新人教版選修35第十七章波粒二象性O(shè)知識(shí)建構(gòu)O專題突破專題一光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)問(wèn)題主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，另一個(gè)是運(yùn)用光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程進(jìn)行的簡(jiǎn)單計(jì)算。解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的掌握及對(duì)相關(guān)概念的熟悉程度。題目涉及UC-V圖線時(shí)，難度稍大一些，關(guān)鍵是要理解遏止電壓U和V軸上截距的物理意義，以及兩者之間的關(guān)系，并會(huì)根據(jù)eu=hvW推導(dǎo)UCV圖線的斜率。典例1（多選）如圖所示，在圖甲所示的裝置中，K為一金屬板，A為金屬電極，者B密封在真空的玻璃管中，W為由石英片封蓋的窗口，單色光可通過(guò)石英片射到金屬板K上，E為輸

2、出電壓可調(diào)的直流電源，其負(fù)極與電極A相連，？是電流表。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時(shí)，K會(huì)發(fā)出電子（光電效應(yīng)），這時(shí)，即使AK之間的電壓等于零，回路中也有電流，當(dāng)A的電勢(shì)低于K的電勢(shì)且低到某一值U時(shí)，電流消失，U稱為遏止電壓。當(dāng)改變照射光的頻率v,遏止電壓UC也將隨之改變，其關(guān)系如圖乙所示。如果某次實(shí)驗(yàn)我們測(cè)出了畫(huà)這條圖線（圖乙）所需的一系列數(shù)據(jù)，又知道了電子的電荷量，則可求得（）A.該金屬的截止頻率B.該金屬的逸出功C.普朗克常量D.電子的質(zhì)量解析選ABC當(dāng)遏止電壓等于零時(shí)對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率，題圖乙中橫坐標(biāo)上的截距等于截止頻率，根據(jù)某一頻率v時(shí)的遏止電壓求得電子的最大初動(dòng)能：m

3、v2=eU,根據(jù)截止頻率和逸出功的關(guān)系W=hvc,再根據(jù)愛(ài)因斯坦方程：；mv2=hvW,由以上分析和公式可以知道選項(xiàng)A、B、C正確；因電子射出的速度不能測(cè)量，所以電子的質(zhì)量不能求出，D錯(cuò)誤。專遁二光的波粒二象性1 .大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，比如干涉、衍射現(xiàn)象中，如果用強(qiáng)光照射，在光屏上立刻出現(xiàn)了干涉、衍射條紋，體現(xiàn)了波動(dòng)性；個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性。如果用微弱的光照射，在屏上就只能觀察到一些分布毫無(wú)規(guī)律的光點(diǎn)，充分體現(xiàn)粒子性；但是如果微弱的光在照射時(shí)間加長(zhǎng)的情況下，在感光底片上的光點(diǎn)分布又會(huì)出現(xiàn)一定的規(guī)律性，傾向于干涉、衍射的分布規(guī)律。這些實(shí)驗(yàn)為人們認(rèn)識(shí)光的波粒二象性提供了良好的

4、依據(jù)。2 .光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量。和其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用。3 .光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是波動(dòng)性特征的物理量，因此e=hv揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切聯(lián)系。4 .對(duì)不同頻率的光，頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著。5 .光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性，在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)體現(xiàn)出粒子性。處理光的波粒二象性問(wèn)題的關(guān)鍵是正確理解其二象性，搞清光波是一種概率波。6 典例2經(jīng)150V電壓加速的電子束，沿同一方向射出來(lái)，穿過(guò)鋁箔射到其后的屏上，則（）A.所有電子的運(yùn)動(dòng)軌跡均相同B.所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同

5、C.電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定D.電子到達(dá)屏上的位置受波動(dòng)規(guī)律支配，無(wú)法用確定的坐標(biāo)來(lái)描述它的位置解析選D電子在運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出波動(dòng)性，沒(méi)有一定的運(yùn)動(dòng)軌跡，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于電子的運(yùn)動(dòng)。故正確選項(xiàng)為Q專題訓(xùn)練1.在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是（）A.光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的B.所有金屬都存在極限頻率C.光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大D.入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大解析：選C光電效應(yīng)產(chǎn)生的時(shí)間極短，電子吸收光的能量是瞬時(shí)完成的，而不像波動(dòng)理論所預(yù)計(jì)的那樣可以逐漸疊加，A項(xiàng)矛盾；光電效應(yīng)中所有金屬都存在極限頻率，當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。光的波動(dòng)

6、理論認(rèn)為不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可以獲得足夠能量從而逸出金屬表面，不應(yīng)存在極限頻率，B項(xiàng)矛盾；光電效應(yīng)中入射光越強(qiáng)，光電流越大，這與光的波動(dòng)理論不矛盾，C項(xiàng)不矛盾；光電效應(yīng)中入射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大。光的波動(dòng)理論認(rèn)為光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初動(dòng)能越大，D項(xiàng)矛盾。2.小明用金屬鋤為陰極的光電管觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。已知普朗克常量h=6.63x1034J-Soirz9Ek = h v （3）1.23 X 1019（1）圖甲中電極A為光電管的（填“陰極”或“陽(yáng)極”）。（2）實(shí)驗(yàn)中測(cè)得鋤的遏止電壓UC與入射光頻率v之間的關(guān)系如圖乙

7、所示，則鋤的截止頻率vc=Hz,逸出功W=Jo（3）如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率v=7.00X1014Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek=J。W判斷，鈉、鉀、鋤能發(fā)生光電效應(yīng)。答案：鈉、鉀、鋤能發(fā)生光電效應(yīng)16. （16分）太陽(yáng)光垂直射到地面上時(shí)，地面上1m2接收的太陽(yáng)光的功率為1.4kW,其中可見(jiàn)光部分約占45%（普朗克常量h=6.6X1034J-s）（1）假如認(rèn)為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約為0.55m,日、地間距離R=1.5X1011m,估算太陽(yáng)每秒輻射出的可見(jiàn)光子數(shù)；（2）若已知地球的半徑為6.4X106m,估算地球接收的太陽(yáng)光的總功率。解析：（1）設(shè)地面上垂直太陽(yáng)光的1m2面積上每秒鐘接收的可見(jiàn)光光子

8、數(shù)為n,則有cPx45%rnh八解得n=。45 入 Phc。45X0.55X106X1.4X1036.6X1034X3X108=1.75X1021（個(gè)）設(shè)想一個(gè)以太陽(yáng)為球心，以日、地距離為半徑的大球面包圍著太陽(yáng)，大球面接收的光子數(shù)即等于太陽(yáng)輻射的全部光子數(shù)。則所求可見(jiàn)光光子數(shù)N=n-4TtR=1.75X1021X4X3.14X（1.5X1011）2=4.9X1044（個(gè)）。（2）地球背著陽(yáng)光的半個(gè)球面沒(méi)有接收太陽(yáng)光。地球向陽(yáng)的半個(gè)球面面積也不都與太陽(yáng)光垂直。接收太陽(yáng)光輻射且與陽(yáng)光垂直的有效面積是以地球半徑為半徑的圓的平面的面積。則地球接收陽(yáng)光的總功率P地=P-rr2=1.4X3.14X（6.4X106）2kM1.8X1014kW。答案：（1）4.9X1044個(gè)（2）1.8X1014kW解析：（1）題圖甲為利用光電管產(chǎn)生光電流的實(shí)驗(yàn)電路，光電子從K極發(fā)射出來(lái)，故K為光電管的陰極，A為光電管的陽(yáng)極。（2）遏止電壓對(duì)光電子做負(fù)功，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eU=Ek=hvW）結(jié)合題圖乙可知，當(dāng)U=0時(shí)，