物理课堂精人教3-5全国通用教师用书：第十七章 波粒二象性 章 末 小 结1 含答案

章 末 小 结错误!错误!一、应用光电效应方程解题的方法光电效应方程表达式为E k ＝hν－W 0。

其中,E k ＝12m e v 2为光电子的最大初动能，W 0为逸出功.光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系，与光强无关。

只有当hν〉W 0时,才有光电子逸出，νc ＝错误!就是光电效应的截止频率.（1)常见物理量的求解（2)应用光电效应规律解题应当明确①光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态）。

因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关,还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。

②明确两个决定关系a．逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能.b．入射光的频率一定时,入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。

典例1(多选)（湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。

图中A、K两极间的电压大小可调，直流电源的正负极也可以对调。

分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知（ABC)A．单色光b的频率大于a的频率B．单色光a和c的光子能量相同，但a光强度更强些C．单色光a的遏止电压小于单色光b的遏止电压D．随着电压的增大，光电流不断增大解题指导：两条线索：(1)通过频率分析:光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。

(2）通过光的强度分析:入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。

解析：由图乙可知，单色光b照射后遏止电压较大，根据E km ＝eU c知,b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程E km＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A正确,C正确；a、c两光照射后遏止电压相同，知产生的光电子最大初动能相等，可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大，则a光的强度较大,故B正确；随着正向电压的增大，光电流增大,增大到一定程度,电流达到饱和，不再增大，故D错误.故选A、B、C。

二、光的波粒二象性1．大量光子产生的效果显示出波动性,比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性。

如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。

这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据.2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量。

和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用.3．光子的能量与其对应的频率成正比,而频率是波动性特征的物理量,因此E＝hν，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.4．对不同频率的光，频率低、波长长的光,波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著.5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性。

处理光的波粒二象性问题的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波.典例2(多选）下列叙述的情况正确的是（CD) A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体B．光波是与橡皮绳形成的绳波相似的波C．光具有粒子性,它和其他物质作用是“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题指导：光具有波粒二象性，但不是宏观的粒子和波，在相互作用时表现的粒子性显著，在传播时表现的波动性显著。

解析:光具有粒子性，但是不同于宏观的物体,即说明每个光子不像一个极小的球体，所以A错误;光具有波动性,但是光波不同于橡皮绳形成的绳波，即B错误；光具有粒子性，它和其他物质作用是“一份一份”进行的,即C正确；光在传播的过程中,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,即D正确。

从历年高考试题看，有关本章内容的考题多以选择、填空的形式出现，难度不大，均属基本题。

其中命题率较高的知识点是光电效应.一、考题探析例题 （2018·全国卷Ⅱ，17)用波长为300nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1。

28×10－19J 。

已知普朗克常量为6.63×10－34J·s ，真空中的光速为3.00×108m·s －1。

能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( B ）A ．1×1014HzB ．8×1014HzC ．2×1015HzD ．8×1015Hz解析：设单色光的最低频率为ν0，由E k ＝hν－W 知E k ＝hν1－W ，0＝hν0－W ,又知ν1＝c λ整理得ν0＝错误!－错误!，解得ν0≈8×1014Hz 。

二、临场练兵一、选择题(1题为单选题，2题为多选题)1．（2017·北京卷，18)2017年年初，我国研制的“大连光源”--极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝10－9 m ）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源"因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。

一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。

据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，真空光速c ＝3×108 m/s ）（ B )A ．10－21 JB ．10－18 JC ．10－15 JD ．10－12 J解析:一个处于极紫外波段的光子所具有的能量E ＝hν＝h 错误!＝6.6×10－34×3×10810－7 J≈10－18 J,选项B 正确。

2．（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U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b 。

h 为普朗克常量。

下列说法正确的是（ BC )A ．若νa 〉νb ，则一定有U a 〈U bB ．若νa >νb ，则一定有E k a 〉E k bC ．若U a 〈U b ，则一定有E k a <E k bD ．若νa 〉νb ，则一定有hνa －E k a 〉hνb －E k b解析：光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU ＝E k ,根据光电效应方程可知E k ＝hν－W 0，若 νa 〉νb ,则E k a 〉E k b ,U a 〉U b ,选项A 错误,选项B 正确;若U a 〈U b ，则E k a 〈E k b ,选项C 正确；由光电效应方程可得W0＝hν－E k,则hνa－E k a＝hνb－E k b，选项D错误。

二、非选择题3．（2018·江苏卷,12C)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。

当波长为错误!的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为__h错误!__，A、B两种光子的动量之比为__1∶2__。

(已知普朗克常量为h、光速为c）解析：该金属的逸出功W＝hν0＝h错误!波长为错误!的单色光的频率ν＝错误!根据光电效应方程得，光电子的最大初动能E k＝hν－W＝h错误!－h错误!＝错误!根据p＝错误!，得A、B两光子的动量之比错误!＝错误!＝错误!.4．（2016·全国卷Ⅰ,35)现用某一光电管进行光电效应的实验,当用某一频率的光入射时，有光电流产生.下列说法正确的是__ACE__A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大,饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关,选项B错误,C正确；保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能产生光电效应，没有光电流产生，选项D 错误；遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关,选项E正确.5．（2016·江苏物理,12C)（1）已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为__错误!__。

用该频率的光垂直照射平面镜,光被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的大小为__错误!__。

（2)几种金属的逸出功W0见下表：用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。

已知该可见光的波长范围为4。

0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常数h＝6。

63×10－34J·s。

答案：(1）错误!错误!（2）钠、钾、铷能发生光电效应解析：（1)频率为ν的光子的动量为p＝错误!＝错误!,光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小2p＝2hνc。

(2）光子的能量E＝错误!取λ＝4。

0×10－7m，则E≈5。

0×10－19J根据E〉W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。

第十七章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．下列各种波属于概率波的是（D）A．声波B．无线电波C．机械波D．物质波解析：任一运动的物体均有一种物质波与之对应，且这种物质波也具有概率波的规律。

概率波与机械波和电磁波的本质不同。

故D正确。

2．（云南玉溪一中2016～2017学年高二下学期期中）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(A)解析：由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长小的方向移动,A对，B、C、D错。