2021高考物理一轮复习第15章波粒二象性原子与原子核第1讲光电效应波粒二象性学案.doc

第十五章波粒二象性原子与原子核考情分析高考对本章的考查主要以选择题形式出现，经常结合经典物理理论和最新科技成果考查，难度不会太大。

重要考点波粒二象性1.光电效应(Ⅰ)2．爱因斯坦光电效应方程(Ⅰ)考点解读1.理解光电效应现象，掌握光电效应方程的应用。

高考中常以选择题形式呈现。

2．理解玻尔理论对氢原子光谱的解释，掌握氢原子的能级公式并能灵活应用，用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题是高考的热点。

3．原子核式结构的发现、原子核的组成、放射性、半衰期等仍会是高考命题的重点。

4．了解放射性同位素的应用，了解核力的特点。

5．书写核反应方程，区分核反应的种类并根据质能方程求解核能问题在高考中命题率较高。

6．裂变反应、聚变反应的应用，射线的危害和应用等知识与现代科技联系密切。

原子结构1.氢原子光谱(Ⅰ)2．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)原子核1.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ)2．放射性同位素(Ⅰ)3．核力、核反应方程(Ⅰ)4．结合能、质量亏损(Ⅰ)5．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ)6．射线的危害和防护(Ⅰ)主干梳理对点激活知识点光电效应及其规律Ⅰ1．定义01电子从表面逸出的现象。

2．光电子02光电效应中发射出来的电子。

3．光电效应规律(1)存在饱和光电流：光照条件不变，当正向电压增大时，光电流趋于一个饱和值，即一定的光照条件下单位时间发出的光电子数目是一定的。

实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和光电流03越大，单位时间内发射的光电子数04越多。

(2)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压U c 称为遏止电压。

遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值E km ＝12m e v 2c ＝eU c ，称为光电子的最大初动能。

实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的05强度无关，只随入射光频率的增大而06增大。

(3)存在截止频率：每种金属都有一个极限频率或截止频率νc ，入射光的频率必须07大于等于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光不能产生光电效应。

(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc 时，无论入射光怎样微弱，光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s 。

知识点 爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ 1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε01hν。

其中h ＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。

2．逸出功W 002最小值。

3．最大初动能03电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。

4．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k 04hν－W 0。

(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05逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k 0612m e v 2。

5．对光电效应规律的解释对应规律 对规律的产生的解释存在截止频率νc 电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W 0，则入射光子的能量不能小于W 0，对应的频率必须不小于νc ＝07W 0h，即截止频率 光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W 0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的入射光的强度无关 增大而08增大效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要09积累能量的时间光较强时饱和电流大对于频率相同的光，光较强时，单位时间内照射到单位面积上的光子数较多，照射金属时产生的10光电子较多，因而饱和电流较大 知识点 波粒二象性 Ⅰ 1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有01波动性。

(2)光电效应和康普顿效应说明光具有02粒子性。

(3)03光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。

(4)光子的能量ε＝hν，光子的动量p ＝h λ。

2．物质波(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。

所以实物粒子也具有波粒二象性。

(2)物质波的波长：λ＝h p ＝h mv ，其中h 是普朗克常量。

一 堵点疏通1．光子和光电子都是实物粒子。

( )2．只要入射光的强度足够强，就能发生光电效应。

( )3．光电效应说明光具有粒子性，说明光的波动说是错误的。

( )4．电子枪发射电子的现象就是光电效应。

( )5．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。

( )6．光的波长越长，越容易发生干涉和衍射现象。

( )7．光电效应方程E k ＝hν－W 0中ν为入射光子的频率，而不是金属的极限频率。

( )8．不同的金属一定对应着相同的极限频率。

( )答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.×二 对点激活1．(2017·上海高考)光子的能量与其( )A ．频率成正比B.波长成正比C．速度成正比 D.速度平方成正比答案 A解析根据ε＝hν可知，光子的能量与其频率成正比，A正确。

2．(人教版选修3－5·P30·演示实验改编)(多选)如图所示，用导线把不带电的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电答案BC解析用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。

3．(人教版选修3－5·P36·T2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解析增大入射光的强度，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，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；根据hν－W0＝E k可知，改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，故D正确。

4. (人教版选修3－5·P34·例题图改编)(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出( )A ．该金属的截止频率B ．普朗克常量C ．该金属的逸出功D ．单位时间内逸出的光电子数答案 ABC解析 由光电效应方程E k ＝hν－W 0和eU c ＝E k 可知，当U c ＝0时，ν＝νc ，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的截止频率。

图线的斜率在数值上等于h e ，故可求出普朗克常量h 。

当ν＝0时，eU c ＝－W 0，即图线在纵轴上的截距的绝对值乘以电子电荷量e 在数值上等于金属的逸出功。

A 、B 、C 正确。

由实验图线不能求出单位时间内逸出的光电子数，D 错误。

5.(人教版选修3－5·P 40·T 1～T 3综合改编)下列说法中正确的是( )A.相同动能的电子和质子，质子的德布罗意波波长较大B.爱因斯坦的光子学说否定了光的波动学说C.射出的子弹没有表现出波动性，说明物质波理论不适用于宏观物质D.低频电磁波的波动性显著，而高频电磁波的粒子性显著答案 D解析 德布罗意波波长λ＝h p ，而E k ＝p 22m ，所以λ＝h 2mE k，E k 相同，而m e <m p ，所以电子的德布罗意波波长较大，A 错误；光子的能量E ＝hν式中有频率，没有否定光的波动学说，说明光具有波粒二象性，B 错误；射出的子弹没有表现出波动性，是因为子弹的质量大、动量大，所以物质波的波长短，波动性不明显，C 错误；低频率的电磁波波长长，容易发生明显的衍射、干涉，波动性显著，高频率的电磁波则相反，从能量的角度来分析，低频电磁波的光子能量小，少数光子很难在干涉或衍射亮纹处留下感光点迹，大量光子照射时出现规则的明暗条纹，即波动性显著，高频率电磁波的光子能量大，少数几个光子就能引起感光胶片感光，出现不规则的点迹，即粒子性显著，D 正确。

考点细研 悟法培优考点1 光电效应规律的理解1.与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。

光子是光电效应的因，光电子是果。

(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出，只需克服原子核的引力做功的情况，光电子才具有最大初动能。

光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。

(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。

(4)入射光的强度与光子的能量：入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，即I＝nhν，n是单位时间照射到单位面积上的光子数。

(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光的强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光的强度之间没有简单的正比关系。

2．四点提醒(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。

3．三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0。

(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c。

(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc。

4．两条对应关系(1)光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。