2019高中物理 第二章 波粒二象性章末復(fù)習(xí)課教案 粵教版選修3

1、初高中精品文檔第二章波粒二象性章末復(fù)習(xí)課光電效應(yīng)與光電流極限頻率光電效應(yīng)方程光子假說(shuō)及其解釋對(duì)康普頓效應(yīng)的正確解釋波粒二象性光的波粒光的波粒二象性本質(zhì)二象性粒子性德布羅意波假說(shuō)電子云xp【知識(shí)體系】光電效應(yīng)光電流的變化遏止電壓光子能量量子假說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)光的波動(dòng)性光的光是電磁波概率波德布羅意波電子衍射不確定關(guān)系W102答案填寫0h(W0為逸出功)h2mvmaxW0干涉衍射光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)hhp4主題1光電效應(yīng)1光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷歡迎使用下載！初高中精品文檔取決于取決于入射光光電流的大小每秒入射的光子數(shù)的強(qiáng)度能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率和光電子的最大初動(dòng)能金

2、屬的逸出功2光電效應(yīng)方程根光電效應(yīng)方程的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律在光電效應(yīng)現(xiàn)象中的反映，據(jù)能量守恒12定律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的能量和逸出功的關(guān)系為h2mvmaxW0，這個(gè)方程叫愛因斯坦光電效應(yīng)方程3光子被吸收的情況光電效應(yīng)中，光子與金屬中的電子作用，光子整個(gè)被吸收，且電子一般一次只能吸收一個(gè)光子；康普頓效應(yīng)中，光子與晶體中的自由電子發(fā)生碰撞，電子只能吸收光子的部分能量【典例1】(2016江蘇卷)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀鉫W0(1019J)7.265.123.663.603.41由一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)已知該可見光的波長(zhǎng)的范圍

3、為4.01077.6106m，普朗克常數(shù)h6.631034Js.解析：可見光的最大光子能量4107cEh6.6310343108J5.01019J.可見光子能量大于鈉、鉀、銣的逸出功，可以使鈉、鉀、銣發(fā)生光電效應(yīng)答案：可以使鈉、鉀、銣發(fā)生光電效應(yīng)針對(duì)訓(xùn)練1下表中列出了幾種金屬的逸出功，關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象以下說(shuō)法正確的是()金屬鎢鈣鈉鉀銣W0/eV4.543.202.292.252.13A.某種光能使銣發(fā)生光電效應(yīng)，則該光也能使其他四種金屬發(fā)生光電效應(yīng)B遏制電壓的大小不僅與金屬有關(guān)，還與入射光頻率有關(guān)C若某種光能使鎢和鈉都發(fā)生光電效應(yīng)，則鎢的光電子的最大初動(dòng)能較大D用強(qiáng)度相同、頻率不同的光照射鉀，

4、光電子的最大初動(dòng)能相同解析：銣的逸出功最小，某種光能使銣發(fā)生光電效應(yīng)，但不一定能使其他四種金屬發(fā)生12光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)eU02mvmhW0可知遏制電壓的大小不僅與金屬有關(guān)，還與入射光頻率有關(guān)，故B正確；鎢的逸出功大于鈉的逸出功，則若某種光能使鎢和鈉都發(fā)生光歡迎使用下載！初高中精品文檔12電效應(yīng)，根據(jù)2mvmhW0，則鎢的光電子的最大初動(dòng)能較小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，用強(qiáng)度相同、頻率不同的光照射鉀，光電子的最大初動(dòng)能不相同，故D錯(cuò)誤答案：B主題2光源功率與光強(qiáng)度的區(qū)別與聯(lián)系根據(jù)愛因斯坦的光子說(shuō)，光源的功率和光的強(qiáng)度，是兩個(gè)不同的概念(1)光源的功率(P)光源每單位時(shí)間內(nèi)輻射光子

5、的能量，即Pnh，式中n表示光源單位時(shí)間內(nèi)輻射的光子數(shù)(2)光的強(qiáng)度(I)在單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的光子的總能量，即INh.式中N表示單位時(shí)間垂直通過(guò)單位面積的光子數(shù)(3)在入射光頻率不變的情況下，光強(qiáng)正比于單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面上單位面積的光子數(shù)，但若換用不同頻率的光照時(shí)，即使光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積的光子數(shù)也不同【典例2】某激光器能發(fā)射波長(zhǎng)為的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每分鐘發(fā)射的光子數(shù)為()A.PhcB.hPcC.60PhcD.60hPcW60P60P每秒發(fā)出的光子數(shù)為n，C正確F2nSht2nSh，故飛船的加速度aF2nSh.c解

6、析：每個(gè)光子的能量Ehh，激光器在每分鐘內(nèi)發(fā)出的能量W60P，故激光器Echch答案：C針對(duì)訓(xùn)練2科學(xué)家設(shè)想未來(lái)的宇航事業(yè)中利用太陽(yáng)帆來(lái)加速星際飛船，設(shè)該飛船所在地每秒內(nèi)單位面積上的光子數(shù)為n，光子的平均波長(zhǎng)為，太陽(yáng)帆面積為S，反射率為100%，假定太陽(yáng)垂直射到太陽(yáng)帆上，飛船的總質(zhì)量為m.(1)求飛船加速度的表達(dá)式(光子動(dòng)量ph/)；(2)若太陽(yáng)帆是黑色的，飛船的加速度為多少？解析：(1)光子垂直打在太陽(yáng)帆上再反射，動(dòng)量的改變量為2p，根據(jù)動(dòng)量定理得：Ftn2p，太陽(yáng)帆上受到的光壓力為tmm(2)若太陽(yáng)帆是黑色的，光子垂直打在太陽(yáng)帆上不再反射，光子動(dòng)量的改變?yōu)閜，太陽(yáng)歡迎使用下載！帆上受到的光

7、壓力為FnSh，故太陽(yáng)帆的加速度ammm初高中精品文檔nSh.2nShnSh答案：(1)(2)主題3波粒二象性1微觀粒子的波動(dòng)性和粒子性不能理解為宏觀概念中的波和粒子波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子的兩種固有屬性，任何情況下二者都同時(shí)存在h2描述光的性質(zhì)的基本關(guān)系式h和p中，能量和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長(zhǎng)或頻率是描述物質(zhì)的波動(dòng)性的典型物理量，它們通過(guò)普朗克常量h聯(lián)系在一起典例(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)C人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)D光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最

8、大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)解析：干涉是波具有的特性，電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，故A正確；可以利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說(shuō)明具有波動(dòng)性，故B正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，說(shuō)明電子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說(shuō)明具有波動(dòng)性，故C正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明的是能夠從金屬中打出光電子，說(shuō)明的是物質(zhì)的粒子性，故D錯(cuò)誤答案：ABC針對(duì)訓(xùn)練3(2015上海卷)用很弱的光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，改變曝光時(shí)間，在膠片上出現(xiàn)的圖象如圖所示，該實(shí)驗(yàn)表明()時(shí)間較短時(shí)間稍長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)A光的本質(zhì)是波B光的本質(zhì)是粒子C光的能量在膠片上分布不均勻

9、D光到達(dá)膠片上不同位置的概率相同解析：用很弱的光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，改變曝光時(shí)間在膠片出現(xiàn)的圖樣，說(shuō)明光有波粒二象性，故A、B錯(cuò)誤；說(shuō)明光到達(dá)膠片上的不同位置的概率是不一樣的，也就說(shuō)明了光的能歡迎使用下載！初高中精品文檔量在膠片上分而不均勻，故C正確，D錯(cuò)誤答案：C統(tǒng)攬考情波粒二象性部分的重點(diǎn)內(nèi)容是光電效應(yīng)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)規(guī)律和光電效應(yīng)方程，光的波粒二象性和德布羅意波是理解的難點(diǎn)一般以考查選擇或填空為主真題例析(2016全國(guó)卷)(多選)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)的實(shí)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

10、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)解析：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，因?yàn)轱柡凸怆娏髋c入射光的強(qiáng)度成正比，故A正確；飽和光電流與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，所以入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大，故C正確；如果入射光的頻率小于極限頻率將不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，不會(huì)有光電流產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤；根據(jù)EkhWeUc，得遏止電壓Uc及最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，

11、故E正確答案：ACE針對(duì)訓(xùn)練(2017全國(guó)卷)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射同種金屬，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ab，則一定有Uab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有Ekab，則一定有haEkahbEkb解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU0EkmhW0，當(dāng)ab時(shí)，EkaEkb,UaUb，A錯(cuò)誤，B正確；若UaUb，則有Eka23)分別用這三束光照射同一種金屬.已知用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子.下列說(shuō)法正確的是()A用光束3照射時(shí)，一定不能產(chǎn)生光電子B用光束1照射時(shí)，

12、一定不能產(chǎn)生光電子C用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大D用光束1照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多歡迎使用下載！p2m11m22phhhcc取入射方向?yàn)檎较颍瑒t光子動(dòng)量的變化量pp末p初pp2h，因此當(dāng)光cccc初高中精品文檔c解析：依據(jù)波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系：，因123，那么123；由于用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，因此用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子，而光束3照射時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子，故A錯(cuò)誤，B正確；用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，而由光電效應(yīng)方程：EkmhW0，可知，光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤答案：B2)4(2017江蘇卷)質(zhì)子(1H)和粒子(4H)被加速到相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子的動(dòng)量_(選填“大于”、小于”或“等于”粒子的動(dòng)量，質(zhì)子和粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為_解析：動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系：p22mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量小于粒子的質(zhì)量，所以質(zhì)子的動(dòng)ph量小于粒子的動(dòng)量，且1；根據(jù)，可得質(zhì)子和粒子的德布羅意波波