2011年高考总复习物理(课标人教版)一轮复习(同步教学教案)第13章 波粒二象性 原子结构 原子核
最新届高三物理一轮复习第13章第3课光阴电效应波粒二象性导学案无答案

第3课时 光电效应 波粒二象性【考纲解读】1.知道甚么是光电效应,理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性,知道物资波的概念.【知识要点】’考点一 光电效应的实验规律1.光电效应在光的照耀下金属中的电子从金属表面逸出的景象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做 2.实验规律 (1)每种金属都有一个(2)光子的最大初动能与入射光的 无关,只随入射光的 增大而增大.(3)光照耀到金属表面时,光电子的发射几乎是 的.(4)光电流的强度与入射光的 成反比.3.遏止电压与截止频率(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压U c .(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的 频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频率.(3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功的 ,叫做该金属的逸出功.考点二 光电效应方程和E k -ν图象1.光子说爱因斯坦提出:空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成反比,即:ε=hν,其中h =6.63×10-34 J·s. 2.光电效应方程(1)表达式:hν=E k +W 0或E k =hν-W 0.(2)物理意义:金属中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克服金属的逸出功W 0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k =12mv 2. 3.由E k -ν图象(如图)可以得到的信息(1)极限频率:图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功:图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值E=W0.(3)普朗克常量:图线的斜率k=h.考点三光的波粒二象性、物资波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振景象证明光具有波动性.(2)光电效应阐明光具有性.(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的性.2.物资波(1)概率波光的干涉景象是大量光子的运动恪守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率的地方,暗条纹是光子到达概率的地方,因而光波又叫概率波.(2)物资波任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=hp,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.【典型例题】例1.用一束紫外线照耀某金属时不能产生光电效应,可能使该金属发生光电效应的措施是( )A.改用频率更小的紫外线照耀B.改用X射线照耀C.改用强度更大的原紫外线照耀D.延伸原紫外线的照耀工夫例2.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是( ) A.逸出功与ν有关B.E km与入射光强度成反比C.当ν<ν0时,会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关例3.关于物资的波粒二象性,以下说法中不正确的是( )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,当它们经过一个小孔时,都没有特定的运动轨道C.波动性和粒子性在宏观景象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的景象中是分歧的D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性例4.(2014·江苏·12C)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014 Hz,在某种单色光的照耀下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的________.A.波长 B.频率 C.能量 D.动量【拓展训练】1.[光电效应规律]用光照耀某种金属,有光电子从金属表面逸出,如果光的频率不变,而减弱光的强度,则( )A.逸出的光电子数减少,光电子的最大初动能不变B.逸出的光电子数减少,光电子的最大初动能减小C.逸出的光电子数不变,光电子的最大初动能减小D.光的强度减弱到某一数值,就没有光电子逸出了2.[光电效应原理运用]当用一束紫外线照耀锌板时,产生了光电效应,这时分分( )A.锌板带负电B.有正离子从锌板逸出C.有电子从锌板逸出D.锌板会吸附空气中的正离子3.[光电效应条件]在光电效应实验中,用单色光照耀某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的( )A.频率 B.强度C.照耀工夫 D.光子数目4.[光电效应电路的分析]图为一真空光电管的运用电路,其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz,则以下判断中正确的是( )A.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B .发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C .用λ=0.5 μm 的光照耀光电管时,电路中有光电流产生D .光照耀工夫越长,电路中的电流越大5.[光电效应方程的运用]在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为______.若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验,则其遏止电压为______.已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .6.[光的波粒二象性的理解]用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示是不同数量的光子照耀到感光胶片上得到的照片.这些照片阐明( )A .光只需粒子性没有波动性B .光只需波动性没有粒子性C .少许光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性D .少许光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性7.[光的波粒二象性的理解]在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占全部从单缝射入的光强的95%以上,假设如今只让一个光子经过单缝,那么该光子( )A .必然落在中央亮纹处B .必然落在亮纹处C .可能落在暗纹处D .落在中央亮纹处的可能性最大8.[对德布罗意波的理解]德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是λ=h p ,式中p 是运动物体的动量,h 是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm ,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这类紫光波长的10-4倍.求:(1)电子的动量大小.(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小.电子质量m =9.1×10-31 kg ,电子电荷量e =1.6×10-19 C ,普朗克常量h =6.6×10-34 J·s,加速电压的计算结果取一位有效数字.9.(2013·北京理综·20)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短工夫内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照耀金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短工夫内吸收多个光子成为可能,从而构成多光子光电效应,这已被实验证明.光电效应实验安装表示图如图5.用频率为ν的普通光源照耀阴极K ,没有发生光电效应.换一样频率为ν的强激光照耀阴极K ,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U ,即将阴极K 接电源正极,阳极A 接电源负极,在K 、A 之间就构成了使光电子减速的电场.逐渐增大U ,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U 可能是以下的(其中W 为逸出功,h 为普朗克常量,e 为电子电荷量)( )A .U =hνe -W eB .U =2hνe -W eC .U =2hν-WD .U =5hν2e -W e。
高考物理第一轮复习教案第13章《光》2光的折射 全反射

13.2 光的折射、全反射知识目标一、光的折射1.折射现象:光从一种介质进入另一种介质,传播方向发生改变的现象.2.折射定律:折射光线、入射光线跟法线在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.3.在折射现象中光路是可逆的.二、折射率1.定义:光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率.注意:光从真空射入介质.2.公式:n=sini/sinγ,折射率总大于1.即n>1.3.各种色光性质比较:红光的n最小,ν最小,在同种介质中(除真空外)v最大,λ最大,从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大,以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小(注意区分偏折角...)。
...和折射角4.两种介质相比较,折射率较大的叫光密介质,折射率较小的叫光疏介质.【例1】一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面,如图所示,i表示入射角,则() A.无论入射角i有多大,折射角r都不会超过450B.欲使折射角r=300,应以i=450的角度入射C.当入射角i=arctan时,反射光线与折射光线恰好互相垂直D.以上结论都不正确解析:针对A:因为入射角最大值i max=900,由折射定律sini/sinγ=n,0,故A正确.sinγ=sini/n=sin900/=/2 所以γ针对B:由sini/sinγ=n知,当r=300时sini=sinγn=×sin300=/2 所以,I=450,即选项B正确针对c:当入射角i=arctan 时,有sini/cosi=,由折射定律有sini/sinγ=n=所以cosi=sinγ,则i+r=900所以在图中,OB⊥OC.故选项C也正确.答案:ABC【例2】如图所示,一圆柱形容器,底面直径和高度相等,当在S处沿容器边缘的A点方向观察空筒时,刚好看到筒底圆周上的B点.保持观察点位置不变,将筒中注满某种液体,可看到筒底的中心点,试求这种未知液体的折射率是多大?解析:筒内未装液体时,S点的眼睛能看到B点以上部分,注满液体后,由O点发出的光线经液面折射后刚好进入眼睛,根据折射定律知:n=sini/sinγ=/2=1.58 即这种未知液体的折射率n=1.58.三、全反射1.全反射现象:光照射到两种介质界面上时,光线全部被反射回原介质的现象.2.全反射条件:光线从光密介质射向光疏介质,且入射角大于或等于临界角.3.临界角公式:光线从某种介质射向真空(或空气)时的临界角为C,则sinC=1/n=v/c 【例3】潜水员在折射率为的透明的海水下hm深处,向上观察水面,能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S的区域内,关于圆面积S和深度h的关系正确的是( C )A、S与水深h成正比B、S与水深h成反比C、S与水深h的平方成正比D、S与水深h的平方成反比【例4】完全透明的水中某深处,放一点光源在水面上可见到一个圆形的透光平面,如果透光圆面的半径匀速增大,则光源正在( D )A、加速上升B、加速下沉C、匀速上升D、匀速下沉四、棱镜与光的色散1.棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。
物理大一轮复习讲义5第十三章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第讲含答案

第2讲光电效应波粒二象性一、普朗克能量子假说黑体与黑体辐射1.黑体与黑体辐射(1)黑体:如果某种物质能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体.(2)黑体辐射:辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.2.普朗克能量子假说当带电微粒辐射或吸收能量时,是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的,这个最小能量值ε叫做能量子.ε=hν。
二、光电效应及其规律1.光电效应现象在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象,发射出来的电子叫光电子.2.光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率.3.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s.(4)当入射光的频率大于等于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.4.爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:光的能量不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量ε=hν。
(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值.(3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.(4)光电效应方程①表达式:hν=E k+W0或E k=hν-W0。
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克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.三、光的波粒二象性物质波1.光的波粒二象性(1)波动性:光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.(2)粒子性:光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性.(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性.2.物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波又叫概率波.(2)物质波任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=错误!,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.1.判断下列说法是否正确.(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应.(×)(2)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功.(√)(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.(×)(4)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性.(√)(5)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律.(×)(6)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应,证实了光的粒子性.(√)(7)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性.(√)2.(多选)如图1所示,用导线把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()图1A.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BC3.(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解析增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光子数增加,则光电流将增大,故选项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,故选项B错误.用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于等于极限频率,则仍会发生光电效应,选项C错误;根据hν-W逸=错误!mv2可知,增加入射光频率,光电子的最大初动能增大,故选项D正确.4.有关光的本性,下列说法正确的是()A.光既具有波动性,又具有粒子性,两种性质是不相容的B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种性质去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性答案D5.黑体辐射的规律如图2所示,从中可以看出,随着温度的降低,各种波长的辐射强度都________(填“增大”“减小"或“不变),辐射强度的极大值向波长________(填“较长"或“较短”)的方向移动.图2答案减少较长解析由题图可知,随着温度的降低,相同波长的光辐射强度都会减小;同时最大辐射强度向右侧移动,即向波长较长的方向移动。
高考物理一轮复习教学案(52份)人教课标版11(教案)

带电粒子在匀强磁场中的运动)基础点知识点洛伦兹力、洛伦兹力的方向、洛伦兹力公式.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作使劲。
.洛伦兹力的方向()判断方法:左手定章。
①磁感线垂直穿过手心。
②四指指向正电荷运动的方向。
③拇指指向正电荷所受洛伦兹力的方向。
()方向特色:⊥,⊥,即垂直于和决定的平面。
(注意:和不必定垂直 ).洛伦兹力的大小:=θ,θ为与的夹角。
()∥时,洛伦兹力=。
()⊥时,洛伦兹力=。
()=时,洛伦兹力=。
知识点带电粒子在匀强磁场中的运动.洛伦兹力的特色:洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小,或许说,洛伦兹力对带电粒子不做功。
.粒子的运动性质()若∥,则粒子不受洛伦兹力,在磁场中做匀速直线运动。
()若⊥,则带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
.半径和周期公式()由=,得=。
()由=,得=。
重难点一、对洛伦兹力的认识.对洛伦兹力的理解()洛伦兹力的方向老是垂直于运动电荷的速度方向,所以洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,即洛伦兹力永不做功。
()当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之变化。
()用左手定章判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时,要注意将四指指向电荷运动的反方向。
.洛伦兹力和安培力的比较()洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中遇到的力,而安培力是导体中所有定向挪动的自由电荷遇到的洛伦兹力的宏观表现。
()安培力是洛伦兹力的宏观表现,两者是同样性质的力,都是磁场力。
()安培力能够做功,而洛伦兹力对运动电荷不做功。
.洛伦兹力与电场力的差别.洛伦兹力的推导如下图,直导线长为,电流为,导体中运动电荷数为,横截面积为,电荷的电荷量为,运动速度为,则安培力==洛,所以洛伦兹力洛==。
因为= (为单位体积内的电荷数),所以洛==·,式中=,故洛=。
特别提示()带电粒子在磁场中运动其实不必定受洛伦兹力。
比方∥时,则不受磁场力。
()当与不垂直时,也受洛伦兹力=θ,θ为粒子速度与磁场方向的夹角。
步步高高考物理一轮复习(新课标)配套导学案:学案60动量守恒定律 验证动量守恒定律

第十三章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核学案60 动量守恒定律验证动量守恒定律一、概念规律题组1.关于物体的动量,下列说法中正确的是()A.运动物体在任一时刻的动量方向,一定是该时刻的速度方向B.物体的加速度不变,其动量一定不变C.动量越大的物体,其速度一定越大D.物体的动量越大,其惯性也越大2.下列论述中错误的是()A.相互作用的物体,如果所受合外力为零,则它们的总动量保持不变B.动量守恒是指相互作用的各个物体在相互作用前后的动量不变C.动量守恒是相互作用的各个物体组成的系统在相互作用前的动量之和与相互作用之后的动量之和是一样的D.动量守恒是相互作用的物体系在相互作用过程中的任何时刻动量之和都是一样的图13.如图1所示,物体A的质量是B的2倍,中间有一压缩弹簧,放在光滑水平面上,由静止同时放开两物体后一小段时间内()A.A的速度是B的一半B.A的动量大于B的动量C.A受的力大于B受的力D.总动量为零二、思想方法题组图24.如图2所示,两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上,有一人静止站在A车上,两车静止.若这个人自A车跳到B车上,接着又跳回A车,静止于A车上,则A车的速率()A.等于零B.小于B车的速率C.大于B车的速率D.等于B车的速率图35.如图3所示,水平面上有两个木块,两木块的质量分别为m1、m2,且m2=2m1.开始两木块之间有一根用轻绳缚住的已压缩的轻弹簧,烧断细绳后,两木块分别向左、右运动.若两木块m1和m2与水平面间的动摩擦因数为μ1、μ2,且μ1=2μ2,则在弹簧伸长的过程中,两木块()A.动量大小之比为1∶1B.速度大小之比为2∶1C.通过的路程之比为2∶1D.通过的路程之比为1∶1一、动量是否守恒的判断动量是否守恒的判断方法有两个1.根据动量守恒的条件,由系统所受的合外力是否为零来判断系统的动量是否守恒.2.根据物理情景研究初、末动量,直接判断动量是否守恒.有时第2种方法比第1种方法简捷得多.图4【例1】木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上.在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩,如图4所示.当撤去外力F后,下列说法中正确的是()A.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量守恒B.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量不守恒C.a离开墙壁后,a、b组成的系统动量守恒D.a离开墙壁后,a、b组成的系统动量不守恒[规范思维]二、动量守恒定律的应用应用动量守恒定律的解题步骤1.明确研究对象(系统包括哪几个物体);2.进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒);3.规定正方向,确定初、末状态动量;4.由动量守恒定律列式求解;5.必要时进行讨论.【例2】图5(2011·海南·19(2))一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上,其截面如图5所示.图中ab为粗糙的水平面,长度为L;bc为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab与bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动,在斜面上上升的最大高度为h,返回后在到达a点前与物体P相对静止.重力加速度为g.求:(1)木块在ab段受到的摩擦力f;(2)木块最后距a点的距离s.[规范思维]三、多过程问题分析由三个或三个以上物体组成的系统在相互作用的过程中会出现多个作用过程,有的过程系统动量守恒,有的过程系统动量不守恒,有的全过程动量守恒,有的整体动量守恒,有的部分物体动量守恒.因此要合理地选择过程和过程的初、末状态,抓住初、末状态的动量守恒.【例3】图6(2011·新课标·35(2))如图6所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平桌面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体.现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起.以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离.已知C离开弹簧后的速度恰为v0.求弹簧释放的势能.四、实验:验证动量守恒定律【实验目的】1.验证一维碰撞中的动量守恒.2.探究一维弹性碰撞的特点.【实验原理】在一维碰撞中,测出物体的质量和碰撞前后物体的速度,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后动量是否守恒.【实验器材】方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥.方案二:带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等.方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥.【实验步骤】方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出滑块质量.2.安装:正确安装好气垫导轨.3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度4.改变实验条件:①改变滑块的质量.②改变滑块的初速度大小和方向,重复实验.5.验证:一维碰撞中的动量守恒.方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2.2.安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来.3.实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰.4.测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度.5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验.6.验证:一维碰撞中的动量守恒.方案三:在桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出两小车的质量.2.将长木板的一端垫高,以平衡摩擦力.3.安装:将打点计时器固定在长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.4.实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动.5.测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=ΔxΔt算出它们碰撞前后的速度.6.改变条件:改变碰撞条件,重复实验.7.验证:一维碰撞中的动量守恒【误差分析】1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求,即:(1)碰撞是否为一维碰撞.(2)实验是否满足动量守恒的条件:如气垫导轨是否水平,两球是否等大,是否平衡掉摩擦力.2.偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量.3.改进措施:(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞,且尽量满足动量守恒的条件.(2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差.【注意事项】1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”.2.方案提醒:(1)若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平.(2)若利用摆球进行实验,两小球静放时球心应在同一水平线上,用等长悬线悬挂后两小球刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直面内.(3)若利用长木板进行实验,可在长木板下垫一小木片用来平衡摩擦力.3.探究结论:寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变.【例4】某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验,气垫导轨装置如图7甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.图7(1)下面是实验的主要步骤:①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;②向气垫导轨空腔内通入压缩空气;③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑤把滑块2放在气垫导轨的中间,已知碰后两滑块一起运动;⑥先________,然后________,让滑块带动纸带一起运动;⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图乙所示;⑧测得滑块1(包括撞针)的质量310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.试着完善实验步骤⑥的内容.(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________kg·m/s;两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为______ kg·m/s(保留三位有效数字)(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是[规范思维]【基础演练】1.下列说法中正确的是()A.一个质点在一个过程中如果其动量不变,其动能也一定不变B.一个质点在一个过程中如果其动能不变,其动量也一定不变C.几个物体组成的物体系统在一个过程中如果动量守恒,其机械能也一定守恒D.几个物体组成的物体系统在一个过程中如果机械能守恒,其动量也一定守恒2.如图8所示,图8光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法中正确的是()A.两手同时放开后,系统总动量始终为零B.先放开左手,后放开右手,动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向左D.无论何时放手,只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零3.图9将一个质量为3 kg的木板置于光滑水平面上,另一质量为1 kg的物块放在木板上.已知物块和木板间有摩擦,而木板足够长,若两者都以大小为4 m/s的初速度向相反方向运动,如图9所示,则当木板的速度为2.4 m/s时,物块正在()A.水平向左匀减速运动B.水平向右匀加速运动C.水平方向做匀速运动D.处于静止状态4.(2010·福建四校联考)在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m.现B球静止,A球向B球运动,发生正碰.已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为Ep,则碰前A球的速度等于()A.Ep mB.2EpmC .2Ep mD .22Epm5.A 、B 两物体在一水平长直气垫导轨上相碰,碰撞前物体A 做匀速直线运动,B 静止不动,频闪照相机每隔0.1 s 闪光一次,连续拍照5次,拍得如图10所示的照片,不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间,则由此照片可判断( )图10A .第四次拍照时物体A 在100 cm 处B .第四次拍照时物体A 在80 cm 处C .m A ∶m B =3∶1D .m A ∶m B =2∶16.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(估计一吨左右).一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量.他进行了如下操作:首先将船平行码头自由停泊,轻轻从船尾上船,走到船头后停下来,而后轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离为d ,然后用卷尺测出船长L ,已知他自身的质量为m ,则渔船的质量M 为( )A.mL dB.m (L -d )dC.m (L +d )dD.md (L -d )7.(2011·北京·21(2))如图11,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.图11①实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过测量________(填选项前的符号),间接地解决这个问题.A .小球开始释放高度hB .小球抛出点距地面的高度HC .小球做平抛运动的射程②图11中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置静止释放,找到其平均落地点的位置P ,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分,再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放,与小球m 2相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是________.(填选项前的符号) A .用天平测量两个小球的质量m 1、m 2 B .测量小球m 1开始释放的高度hC .测量抛出点距地面的高度HD .分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE .测量平抛射程OM 、ON③若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为________(用②中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为__________(用②中测量的量表示).④经测定,m 1=45.0 g ,m 2=7.5 g ,小球落地点的平均位置距O 点的距离如图12所示.碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′,则p 1∶p 1′=________∶11;若碰撞结束时m 2的动量为p 2′,则p 1′∶p 2′=11∶________.图12实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′+p 2′为________.⑤有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大,请你用④中已知的数据,分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为________cm.8.(2010·辽宁锦州模拟)如图13所示,图13质量均为2m 的完全相同的长木板A 、B 并排静止放置在光滑水平面上.一个质量为m 的铁块C 以v 0=1.8 m/s 的水平速度从左端滑到长木板A 的上表面,并最终停留在长木板B 上.已知B 、C 最终的共同速度为v =0.4 m/s.求:(1)长木板A 的最终速度v 1;(2)铁块C 刚离开长木板A 时的瞬时速度v 2.9.(海南省海师附中2010届高三月考)图14如图14所示,光滑半圆轨道竖直放置,半径为R ,一水平轨道与圆轨道相切,在水平光滑轨道上停着一个质量为M =0.99 kg 的木块,一颗质量为m =0.01 kg 的子弹,以v 0=400 m/s 的水平速度射入木块中,然后一起运动到轨道最高点水平抛出,当圆轨道半径R 多大时,平抛的水平距离最大?最大值是多少?(g 取10 m/s 2)学案60 动量守恒定律 验证动量守恒定律【课前双基回扣】 1.A 2.B 3.AD4.B [两车和人组成的系统位于光滑的水平面上,因而该系统在水平方向上动量守恒.设人的质量为m 1,车的质量为m 2,A 、B 车的速率分别为v 1、v 2,则由动量守恒定律得(m 1+m 2)v 1-m 2v 2=0,所以有v 1=m 2m 1+m 2v 2,m 2m 1+m 2<1,故v 1<v 2,所以B 正确.]5.ABC [以两木块及弹簧为研究对象,绳断开后,弹簧将对两木块有推力作用,这可以看成是内力;水平面对两木块有方向相反的滑动摩擦力,且F 1=μ1m 1g ,F 2=μ2m 2g.因此系统所受合外力F 合=μ1m 1g -μ2m 2g =0,即满足动量守恒定律的条件.设弹簧伸长过程中某一时刻,两木块速度大小分别为v 1、v 2.由动量守恒定律有(以向右为正方向):-m 1v 1+m 2v 2=0, 即m 1v 1=m 2v 2.即两物体的动量大小之比为1∶1,故A 项正确.则两物体的速度大小之比为v 1v 2=m 2m 1=21,故B 项正确.由于木块通过的路程正比于其速度,两木块通过的路程之比s 1s 2=v 1v 2=21,故C项正确,D 项错误.]思维提升1.动量是矢量,其方向与速度方向相同.动能是状态量,描述物体的运动状态,动能与动量的大小关系为p 2=2mE k .2.动量守恒定律的表达式(1)p ′=p ,系统相互作用前总动量p 等于相互作用后的总动量p ′.(2)m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.(3)Δp =0,系统总动量的增量为零. 3.动量守恒定律的适用条件 (1)不受外力或所受外力的合力为零.(2)近似适用条件:系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力. (3)如果系统在某一方向上所受外力的合力为零,则在这一方向上动量守恒. 【核心考点突破】例1 BC [在a 离开墙壁前、弹簧伸长的过程中,对a 和b 构成的系统,由于受到墙给a 的弹力作用,所以a 、b 构成的系统动量不守恒,因此B 选项正确,A 选项错误;a 离开墙壁后,a 、b 构成的系统所受合外力为零,因此动量守恒,故C 选项正确,D 选项错误.][规范思维] 在同一物理过程中,系统的动量是否守恒,与系统的选取密切相关.因此,在利用动量守恒定律解决问题时,一定要明确在哪一过程中哪些物体组成的系统动量守恒,即要明确研究对象和研究过程.例2 (1)mv 20-3mgh 3L (2)v 20L -6ghL v 20-3gh解析 木块m 和物体P 组成的系统在相互作用过程中遵守动量守恒、能量守恒. (1)以木块开始运动至在斜面上上升到最大高度为研究过程,当木块上升到最高点时两者具有相同的速度,根据动量守恒,有mv 0=(2m +m)v ① 根据能量守恒,有12mv 20=12(2m +m)v 2+fL +mgh ② 联立①②得f =mv 203L -mgh L =mv 20-3mgh 3L③ (2)以木块开始运动至最后与物体P 在水平面ab 上相对静止为研究过程,木块与物体P 相对静止,两者具有相同的速度,根据动量守恒,有mv 0=(2m +m)v ④根据能量守恒,有12mv 20=12(2m +m)v 2+f(L +L -s)⑤ 联立③④⑤得s =v 20L -6ghL v 20-3gh[规范思维] 解答本题首先判断系统满足动量守恒的条件;然后根据要求量合理地选择初、末状态,再根据动量守恒定律列方程.例3 13mv 20 解析 设碰后A 、B 和C 的共同速度的大小为v ,由动量守恒定律得3mv =mv 0①设C 离开弹簧时,A 、B 的速度大小为v 1,由动量守恒定律得3mv =2mv 1+mv 0②设弹簧的弹性势能为Ep ,从细线断开到C 与弹簧分开的过程中机械能守恒,有12(3m)v 2+Ep =12(2m)v 21+12mv 20③ 由①②③式得弹簧所释放的势能为Ep =13mv 20④ 例4 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔之间有摩擦解析 作用前滑块1的速度v 1=0.20.1m/s =2 m/s ,其质量与速度的乘积为0.31 kg ×2 m/s=0.620 kg·m/s ,作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v =0.1680.14m/s =1.2 m/s ,其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg +0.205 kg)×1.2 m/s =0.618 kg·m/s.[规范思维] 由纸带分别求出碰撞前后的速度大小(碰前速度大),由p =mv 分别求出碰撞前后动量的大小,然后进行比较.思想方法总结1.判断动量是否守恒,首先要弄清所研究的对象和过程,即哪个系统的哪个过程,常见的判断方法是:(1)分析系统在所经历过程中的受力情况,看合外力是否为零.(2)直接分析系统在某一过程的初、末状态的动量,看它们是否大小相等、方向相同.2.对于多个物体组成的系统,当利用动量守恒和能量守恒等物理规律分析解决时,应注意以下几个方面.(1)灵活选取系统的构成,根据题目的特点可选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为一个研究对象,不一定是所有的物体为一个研究对象.(2)灵活选取物理过程.在综合题目中,物体运动常有几个不同过程.根据题目的已知、未知灵活地选取物理过程来研究.列方程前要注意鉴别判断所选过程动量、机械能的守恒情况.3.整体法是解多个物体组成的系统动量守恒问题的一个重要方法.即把两个或两个以上物体的独立物体视为系统进行考虑,也可以把几个过程合为一个过程来处理,如用动量守恒定律解决比较复杂的运动.4.守恒方法:利用物理过程中的某些守恒关系,根据守恒条件,利用相应的守恒定律来解决物理问题的方法.守恒是变中的不变,是事物转化中的一种恒定性.我们学习的有动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律等.运用守恒定律给我们的解题带来方便,对于物理结构或物理过程较为复杂的问题,优先考虑守恒定律.【课时效果检测】1.A 2.ACD 3.B 4.C 5.A 6.B7.①C ②ADE 或DEA 或DAE ③m 1·OM +m 2·ON =m 1·OP ,m 1·OM 2+m 2·ON 2=m 1·OP 2 ④14 2.9 1(1~1.01均可) ⑤76.88.(1)0.3 m/s 方向与v 0同向 (2)0.6 m/s 方向与v 0同向解析 (1)由动量守恒定律,知mv 0=2mv 1+(m +2m)v解得v 1=0.3 m/s ,方向与v 0同向(2)铁块刚离开A 时,A 、B 具有相同的速度,此时由动量守恒定律有mv 0=mv 2+4mv 1解得v 2=0.6 m/s ,方向与v 0同向9.0.2 m 0.8 m解析 对子弹和木块组成的系统应用动量守恒定律,设它们共同运动的速度为v ,有 mv 0=(m +M)v 1,所以v 1=4 m/s对子弹、木块组成的系统由水平轨道到最高点应用机械能守恒定律,取水平面为零势能面,设木块到最高点时的速度为v 2,有12(m +M)v 21=12(m +M)v 22+(m +M)g·2R 所以v 2=16-40R由平抛运动规律有:2R =12gt 2,x =v 2t 解①、②两式有x =4· -10R 2+4R 10=4-R 2+410R =4-(R -210)2+4100所以,当R =0.2 m 时水平距离最大最大值x max =0.8 m.易错点评1.在第2题中,由于不能理解动量的矢量性,往往漏选A.对B项由于理解的歧义,往往造成选择错误,B项应理解成:先放左手,后放右手,之后由于系统外力为零,动量守恒,所以B项错误.C项中,由于思维定势,许多同学把“后放右手”,理解为“系统受力往右”,漏选C.2.在第4题中,一定要记住当两球压缩最紧时,速度肯定相等,弹性势能最大.3.在第5题中,由于看不透题给图示的意义,造成思维障碍,无法解题.4.对于第8题,由于不能理解A、B、C运动过程,找不出关键条件,不会分段或整体列动量守恒方程,导致出错.。
人教版高考物理一轮复习学案设计 专题:光电效应,波粒二象性

高考物理一轮复习学习讲义
或极限频率),入射光的频率必须大于截止频率才能产生光电效应.低于截止频率时不能发生光电效应.
.甲图中光电管得到的电压为正向电压
时,产生的光电子的最大初动能为E
E 时,产生的光电子的最大初动能为
表明光具有粒子性
表明光具有波动性.用紫外光观察不到类似的图象
,则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子数至少是
.图中直线的斜率与普朗克常量有关
求此时光电子的最大初动能的大小.
的光照射时,光电子的最大初动能为
射线被石墨散射后部分波长增大②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有粒子中有少数运动方向发生较大偏转④氢原子发射的光经三棱镜分光后,
在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌和银的表面,都能发生光电效应.对于这两个过程,下列四个物理量中,一定不同的是( ACD )
,当电流表示数为零时,电压表示数为遏止电压
向右滑动的过程中,电流表示数将一直增大
.不改变光束颜色和电路,增大入射光束强度,电流表示数会增大
需要预热,光束照射后需要一定的时间才会有光电流
在光电效应实验中,分别用频率为ν、ν的单色光
.
根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0及动能定理eU c=E k,可得U。
优化方案高考物理大一轮复习 第十三章 第二节 光电效应、波粒二象性教学讲义-人教版高三全册物理教案
第二节光电效应、波粒二象性一、光电效应1.定义:在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子).2.产生条件:入射光的频率大于极限频率.3.光电效应规律(1)存在着饱和电流对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多.(2)存在着遏止电压和截止频率光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关.当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应.(3)光电效应具有瞬时性当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时立即产生光电流,时间不超过10-9 s.1.(2014·高考广东卷)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二、光电效应方程1.基本物理量(1)光子的能量ε=hν,其中h=6.626×10-34 J·s(称为普朗克常量).(2)逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值.(3)最大初动能发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值.2.光电效应方程:E k=hν-W0.2.用波长为2.0×10-7m的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大初动能是4.7×10-19J.由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3.0×108 m/s,结果取两位有效数字)( )A.5.5×1014Hz B.7.9×1014HzC.9.8×1014Hz D.1.2×1015Hz答案:B三、光的波粒二象性与物质波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.(2)光电效应说明光具有粒子性.(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性.2.物质波(1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波又叫概率波.(2)物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=hp,p为运动物体的动量,h 为普朗克常量.3.下列说法正确的是( )A.光电效应反映了光的粒子性B.大量光子产生的效果往往显示出粒子性,个别光子产生的效果往往显示出波动性C.光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D.只有运动着的小物体才有一种波和它相对应,大的运动物体是没有波和它对应的答案:AC考点一光电效应规律的理解1.放不放光电子,看入射光的最低频率.2.单位时间内放多少光电子,看光的强度.3.光电子的最大初动能大小,看入射光的频率.4.要放光电子,瞬时放.1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年,这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文,其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象.关于光电效应,下列说法正确的是 ( ) A.当入射光的频率低于极限频率时,不能发生光电效应B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D.某单色光照射一金属时不发生光电效应,改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应[解析] 根据光电效应现象的实验规律,只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应,故A、D正确.根据光电效应方程,最大初动能与入射光频率为线性关系,但非正比关系,B错误;根据光电效应现象的实验规律,光电子的最大初动能与入射光强度无关,C错误.[答案] AD1.关于光电效应,下列说法正确的是( )A.爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应B.极限频率越大的金属材料逸出功越大C.光电效应是瞬时发生的D.若入射光的强度减弱,频率保持不变,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目不变解析:选ABC.显然选项A正确;金属的逸出功W0=hν,所以极限频率越大的金属材料逸出功越大,选项B正确;由光电效应相关知识知,光电效应是瞬时发生的,选项C正确;入射光强度减弱时,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少,D错.考点二光电效应方程及图象问题1.爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0hν:光电子的能量.W0:逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功.E k:光电子的最大初动能.2.图象分析图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率:ν0②逸出功:W0=|-E|=E③普朗克常量:图线的斜率k=h遏止电压U c与入射光频率ν的关系图线①截止(极限)频率:ν0②遏止电压U c:随入射光频率的增大而增大③普朗克常量:h=ke(k为斜率,e为电子电量)频率相同、光强不同时,光电流与电压的关系①遏止电压:U c②饱和光电流:I m(电流的最大值)③最大初动能:E km=eU c频率不同、光强相同时,光电流与电压的关系①遏止电压:U c1、U c2②饱和光电流:电流最大值③最大初动能E k1=eU c1,E k2=eU c2(2013·高考浙江自选模块)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意图如图甲所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率νc=________Hz,逸出功W0=________J;(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,则产生的光电子的最大初动能E k=________J.[解析] (1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管的阳极.(2)由题图可知,铷的截止频率νc为5.15×1014Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J≈3.41×10-19J.(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz时,由E k=hν-hνc 得,光电子的最大初动能为E k=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014J≈1.23×10-19J.[答案] (1)阳极(2)5.15×1014[(5.12~5.18)×1014均视为正确] 3.41×10-19[(3.39~3.43)×10-19均视为正确] (3)1.23×10-19[(1.21~1.25)×10-19均视为正确]2.在光电效应实验中,某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示.则可判断出( )A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析:选B.由图象知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由eU c =E k和hν=W0+E k得甲、乙光频率相等,A错误;丙光的频率大于乙光的频率,则丙光的波长小于乙光的波长,B正确;由hνc=W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同,C错误;由光电效应方程知,甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,D错误.物理思想——用统计规律理解光的波粒二象性微观粒子中的粒子性与宏观概念中的粒子性不同,通俗地讲,宏观粒子运动有确定的轨道,能预测,遵守经典物理学理论,而微观粒子运动轨道具有随机性,不能预测,也不遵守经典物理学理论;微观粒子的波动性与机械波也不相同,微观粒子波动性是指粒子到达不同位置的机会不同,遵守统计规律,所以这种波叫概率波.物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果下列认识正确的是( )A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点子B.单个光子的运动没有确定的轨道C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D.只有大量光子的行为才表现出波动性[错因分析] 此题易错选A,主要原因是对光是一种概率波理解不透彻造成的.[解析] 单个光子通过双缝后的落点无法预测,大量光子的落点出现一定的规律性,落在某些区域的可能性较大,这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域.光具有波粒二象性,少数光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性.所以正确选项为B、C、D.[答案] BCD1.(2015·太原质检)关于物质的波粒二象性,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:选D.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,D项不正确.2.(2015·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管,能产生光电效应.欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大,可以( ) A.改用红光照射B.改用紫光照射C.增加绿光照射时间D.增加绿光照射强度解析:选B.光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关,而与入射光子的能量有关,入射光子的能量越大,光电子从阴极逸出时最大初动能越大,所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光照射,以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能.3.(2015·河南林州模拟)如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则( ) A.若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流B.若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流C.增加电路中电源电压,电路中光电流一定增大D.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生解析:选B.由题设条件,不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值,只能知道其极限波长λ极>λ0.换用的波长λ1虽比λ0大,但因为λ极大小不确定,因而无法确定是否发生光电效应,故A错.但若λ2<λ0,则一定能发生光电效应,故B对.光电管两端电压在原来情况下,光电流是否达到最大(饱和),题设条件并不清楚,因而增大电压,光电流是否增大也不能确定;将电源极性接反后,所加电压阻碍光电子向阳极运动,但若eU<E km,仍会有一定数量的光电子可达阳极而形成光电流.因此,选项C、D也是错误的.4.当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时( ) A.锌板带负电B.有正离子从锌板逸出C.有电子从锌板逸出D.锌板会吸附空气中的正离子解析:选C.锌板在紫外线的照射下产生了光电效应,说明锌板上有光电子飞出,所以锌板带正电,选项C正确,A、B、D错误.5.用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内可吸收多个光子,从而形成多光子光电效应.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应,换用同样频率为ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U ,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功,h 为普朗克常量,e 为电子电量)( )A .U =hνe -W eB .U =2hνe -W eC .U =2hν-WD .U =5hν2e -W e解析:选B.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象,由动能定理得:-Ue =0-12mv 2m ① 由光电效应方程得:nhν=12mv 2m +W (n =2,3,4…)② 由①②式解得:U =nhνe -W e(n =2,3,4…), 故选项B 正确.6.用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应,得到光电流I 与光电管两极间所加电压U的关系如图.则这两种光( )A .照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大B .从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大C .通过同一装置发生双缝干涉,a 光的相邻条纹间距大D .通过同一玻璃三棱镜时,a 光的偏折程度大解析:选BC.由图可知b 光照射时对应遏止电压U c2大于a 光照射时的遏止电压U c1.因qU =12mv 2,而hν=W 0+12mv 2,所以b 光照射时光电子最大初动能大,A 错,且可得νb >νa ,λb <λa ,故D 错,C 对.b 光折射率大于a 光折射率,所以a 光临界角大,B 对.一、选择题1.(2015·苏北四市调研)下列说法中正确的是( )A .光电效应现象说明光具有粒子性B .普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C .爱因斯坦建立了光量子理论,成功地解释了光电效应现象D .运动的宏观物体也具有波动性,其速度越大物质波的波长越长解析:选ABC.光电效应现象说明光是一份一份的,即光具有粒子性,A 正确;由物理学史知B 、C 正确;物质波的波长与运动物体的动量有关系,动量越小波长越长,D 错误.2.用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象,则( )A .图象甲表明光具有粒子性B .图象乙表明光具有波动性C .用紫外光观察不到类似的图象D .实验表明光是一种概率波解析:选ABD.图象甲曝光时间短,通过光子数很少,呈现粒子性.图象乙曝光时间长,通过了大量光子,呈现波动性,故A 、B 正确;同时也表明光波是一种概率波,故D 也正确;紫外光本质和可见光本质相同,也可以发生上述现象,故C错误.3.在光电效应实验中,用单色光照射某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的( ) A.频率B.强度C.照射时间D.光子数目解析:选A.由E k=hν-W知光电子的最大初动能取决于入射光的频率.4.(2014·高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 ×1014 Hz 和5.44×1014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的( )A.波长B.频率C.能量D.动量解析:选A.根据爱因斯坦光电效应方程12mv2m=hν-W.由题知W钙>W钾,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小.根据p=2mE k及p=hλ和c=λν知,钙逸出的光电子的特点是:动量较小、波长较长、频率较小.选项A正确,选项B、C、D错误.5.入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则( )A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D.有可能不发生光电效应解析:选C.只要入射光频率不变,光电效应仍能发生,且由E km=hν-W知光电子的最大初动能不变,B、D错;若入射光强度减弱,则单位时间内逸出的光电子数目将减小,但发生光电效应的时间间隔不变,A错,C对.6.(2015·郑州模拟)甲、乙两种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的Ⅰ、Ⅱ所示.下列判断正确的是( )A.Ⅰ与Ⅱ不一定平行B.乙金属的极限频率大C.图象纵轴截距由入射光强度判定D.Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值,与入射光和金属材料均无关系解析:选BD.E k-ν图象的斜率表示普朗克常量,图线与ν轴交点的横坐标表示极限频率,图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值为逸出功,由金属材料判定,故B、D正确.7.(2015·陕西师大附中检测)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板,发现当a光照射时验电器的指针偏转,b光照射时指针未偏转,以下说法正确的是 ( )A.增大a光的强度,验电器的指针偏角一定减小B.a光照射金属板时验电器的金属小球带负电C.a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长D.若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的,则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的解析:选CD.增大a光的强度,从金属板中打出的光电子数增多,验电器带电荷量增大,指针偏角一定增大,A错误.a光照射到金属板时发生光电效应现象,从金属板中打出电子,金属板带正电,因此,验电器的金属小球带正电,B错误.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,因此a光的频率大于b光的频率,a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长,C正确.氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的光子能量,D正确.8.在做光电效应实验时,某金属被光照射产生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示,C、ν0为已知量.由图线可知( )A.普朗克常量的数值B.该金属的逸出功C.该金属的极限频率D.入射光的频率增大,金属的极限频率随之增大E.入射光的频率加倍,光电子的最大初动能加倍解析:选ABC.根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0,E k-ν图象的斜率等于普朗克常量,A正确,E k-ν图象在纵轴上的截距的绝对值表示逸出功,B正确;当E k=0时,ν=ν0,极限频率为ν0,C正确;金属的极限频率是常量,D错误;根据E k=hν-W0,光电子的最大初动能不与入射光频率成正比,E错误.9.产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能E k,下列说法正确的是( )A.对于同种金属,E k与照射光的强度无关B.对于同种金属,E k与照射光的波长成反比C.对于同种金属,E k与照射光的时间成正比D.对于同种金属,E k与照射光的频率成线性关系E.对于不同种金属,若照射光频率不变,E k与金属的逸出功成线性关系解析:选ADE.发生光电效应,一个电子获得一个光子的能量,E k=hν-W0,所以E k与照射光的强度无关,与光照射的时间无关,A正确,C错误;由E k=hν-W0=h cλ-W0可知E k与λ并非成反比关系,B错误;由E k=hν-W0可知,E k与光的频率成线性关系.若频率不变,E k与W0成线性关系,D、E正确.☆10.研究光电效应电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流.下列光电流I与AK之间的电压U AK的关系图象中,正确的是( )解析:选C.由于是强度不同的光照射同种钠极板,则遏止电压相同,强度不同,饱和光电流不同.选项C正确.二、非选择题11.紫光在真空中的波长为4.5×10-7 m,问:(1)紫光光子的能量是多少?(2)用它照射极限频率为ν0=4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应?若能产生,则光电子的最大初动能为多少?(h=6.63×10-34 J·s)解析:(1)E=hν=h cλ=4.42×10-19 J.(2)ν=cλ=6.67×1014 Hz,因为ν>ν0,所以能产生光电效应.光电子的最大初动能为E km=hν-W0=h(ν-ν0)=1.36×10-19 J.答案:(1)4.42×10-19 J (2)能 1.36×10-19 J☆12.如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流表读数为零.(1)求此时光电子的最大初动能的大小;(2)求该阴极材料的逸出功.解析:设用光子能量为2.5 eV的光照射时,光电子的最大初动能为E km,阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U0=0.60 V以后,具有最大初动能的光电子达不到阳极,因此eU0=E km由光电效应方程知E km=hν-W0由以上二式得E km=0.6 eV,W0=1.9 eV.答案:(1)0.6 eV (2)1.9 eV。
高考物理一轮复习 第十三章 近代物理初步 第58讲 光电效应 波粒二象性教学案
第58讲 光电效应 波粒二象性[研读考纲明方向](对应人教版选修3-5的页码及相关问题)1.P 31结合图17.2-2阅读“光电效应的实验规律”一段。
从图17.2-3中各图线能得出什么规律?提示:由图可知,随着正向电压增大,光电流趋于饱和值,且光的颜色一定时(黄光),光越强饱和光电流越大;加反向电压时,光电流逐渐减小到零,即存在遏止电压,且遏止电压与光的频率有关,与光的强度无关,频率越大,遏止电压越大。
2.P 33[思考与讨论]推导U c 与ν、W 0的关系。
提示:由12m e v 2c =eU c ,E k =hν-W 0,E k =12m e v 2c ,联立得eU c =hν-W 0。
3.P 34[例题]体会由实验数据画出图象的方法,图17.2-4中图象的斜率、截距分别有什么物理意义?提示:由E k =hν-W 0,E k =eU c 得U c =he ν-W 0e ,故U c -ν 图象的斜率为h e,令U c =0,得横截距νc =W 0h,即截止频率,纵截距即ν=5.5×1014Hz 时的遏止电压。
4.P 37阅读教材:哪些现象说明光具有粒子性?哪些现象说明光具有波动性? 提示:粒子性:光电效应、康普顿效应;波动性:光的干涉、衍射、偏振。
5.P 58图18.4-2思考:一群氢原子处于量子数为3的激发态时,可发出几种频率的光子?提示:3种6.P 69[问题与练习]T 6,6629Cu 里有多少质子?多少中子? 提示:29个质子,37个中子。
7.P 71阅读教材:β衰变中出现的电子来源于哪里? 提示:核内中子转化为一个质子和一个电子。
8.P 73[问题与练习]T 6,铋210的半衰期是5天,经过多少天后,20 g 铋还剩1.25 g? 提示:m =m 0·12tτ,代入数据得t =20天。
9.P 82图19.5-3思考:重核裂变时比结合能变大还是变小?轻核聚变时呢? 提示:都变大。
高考物理一轮复习 第13章 波粒二象性 原子结构 原子核教案 新人教版
第34讲 波粒二象性教学目标1. 理解光子说及对光电效应的解释.2. 理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解决简单问题. 重点:光电效应现象,光电效应规律,光子说. 难点:光电效应方程的应用知识梳理一、光电效应1. 光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象;所发射的电子叫光电子;光电子定向移动所形成的电流叫光电流。
2. 光电效应现象所遵循的基本规律。
物体在光照的条件下发射电子而发生光电效应现象时遵循如下规律:(1)对于任何一种金属,入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应,低于这个极限频率,无论强度如何,无论照射时间多长,也不能产生光电效应;(2)在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数跟入射光的强度成正比;(3)发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而增大;(4)只要入射光的频率高于金属极板的极限频率,无论其强度如何,光电子的产生都几乎是瞬时的,不超过10—9s.二、光子说 1.光子说⑴光子:在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光量子,简称光子。
⑵光子的能量:ν=h Eh 为普朗克常量。
h=6.63×10-34J ·s 每个光子的能量只决定于光的频率。
⑶光强同样频率的光,光的强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少. 2. 光子说对光电效应的解释光子照射到金属上时,光子一次只能将其全部能量传递给一个电子,一个电子一次只能获取一个光子的能量,它们之间存在着一对一的关系.电子吸收光子后,能量增加,如果能量足够大,就能摆脱金属中正电荷对其的束缚,从金属表面逸出,成为光电子.如果光子的能量较小(频率较低),电子吸收光子后的能量不足以克服金属中正电荷对其的束缚,则立即会将其转化为系统的内能,而不能从金属中逸出,这就是入射光的频率较低时,尽管照射时间足够长,也不能发生光电效应的原因.每一种金属,正电荷对电子的束缚能力都不同,因此,电子逸出所需做的最小功也不一样.光子频率小于该频率,无论如何都不会发生光电效应,这就是每一种金属都存在极限频率的原因.金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的,电子一次性获得的能量足够时,逸出也是十分迅速的,这就是光电效应具有瞬时效应的原因.三、光电效应方程 1. 金属的逸出功光电效应中,金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功。
高三第一轮复习-光电效应 波粒二象性
光电效应波粒二象性1.知道什么是光电效应,理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性,知道物质波的概念.考点一光电效应的实验规律1.光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子.2.实验规律(1)每种金属都有一个极限频率.(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大.(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的.(4)光电流的强度与入射光的强度成正比.3.遏止电压与截止频率(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频率.(3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功的最小值,叫做该金属的逸出功.[例题1](2023•南通模拟)如图所示,用某频率的光照射光电管,研究饱和电流的影响因素,则()A.电源的左端为负极B.换更高频率的光照射,电流表示数一定增大C.滑动变阻器滑片移至最左端,电流表示数为零D.滑动变阻器滑片向右移的过程中,电流表示数可能一直增大[例题2](2023•抚州一模)光电效应实验的装置如图所示,现用发出紫外线的弧光灯照射锌板,验电器指针张开一个角度。
下列判断正确的是()A.锌板带正电,验电器带负电B.将带负电的金属小球与锌板接触,验电器指针偏角变大C.使验电器指针回到零,改用强度更大的弧光灯照射锌板,验电器指针偏角变大D.使验电器指针回到零,改用强度更大的红外线灯照射锌板,验电器指针偏角变大[例题3](2023春•东城区期末)把一块带负电的锌板连接在验电器上,验电器指针张开一定的角度。
用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。
下列说法正确的是()A .验电器指针的张角会变大B .锌板上的正电荷转移到了验电器指针上C .验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D .验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出考点二 光电效应方程和E k -ν图象1.光子说爱因斯坦提出:空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比,即:ε=hν,其中h =6.63×10-34J·s.2.光电效应方程(1)表达式:hν=E k +W 0或E k =hν-W 0.(2)物理意义:金属中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克服金属的逸出功W 0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k =12mv 2.3.由E k -ν图象(如图)可以得到的信息(1)极限频率:图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功:图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E =W 0. (3)普朗克常量:图线的斜率k =h .[例题4] (2024•成都三模)如图为美国物理学家密立根测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的实验图像,该实验证实了爱因斯坦光电效应方程的正确性,并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h 。
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第34讲 波粒二象性教学目标1. 理解光子说及对光电效应的解释.2. 理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解决简单问题. 重点:光电效应现象,光电效应规律,光子说. 难点:光电效应方程的应用知识梳理一、光电效应1. 光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象;所发射的电子叫光电子;光电子定向移动所形成的电流叫光电流。
2. 光电效应现象所遵循的基本规律。
物体在光照的条件下发射电子而发生光电效应现象时遵循如下规律:(1)对于任何一种金属,入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应,低于这个极限频率,无论强度如何,无论照射时间多长,也不能产生光电效应;(2)在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数跟入射光的强度成正比;(3)发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而增大;(4)只要入射光的频率高于金属极板的极限频率,无论其强度如何,光电子的产生都几乎是瞬时的,不超过10—9s.二、光子说 1.光子说⑴光子:在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光量子,简称光子。
⑵光子的能量:ν=h Eh 为普朗克常量。
h=6.63×10-34J ·s 每个光子的能量只决定于光的频率。
⑶光强同样频率的光,光的强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少. 2. 光子说对光电效应的解释光子照射到金属上时,光子一次只能将其全部能量传递给一个电子,一个电子一次只能获取一个光子的能量,它们之间存在着一对一的关系.电子吸收光子后,能量增加,如果能量足够大,就能摆脱金属中正电荷对其的束缚,从金属表面逸出,成为光电子.如果光子的能量较小(频率较低),电子吸收光子后的能量不足以克服金属中正电荷对其的束缚,则立即会将其转化为系统的内能,而不能从金属中逸出,这就是入射光的频率较低时,尽管照射时间足够长,也不能发生光电效应的原因.每一种金属,正电荷对电子的束缚能力都不同,因此,电子逸出所需做的最小功也不一样.光子频率小于该频率,无论如何都不会发生光电效应,这就是每一种金属都存在极限频率的原因.金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的,电子一次性获得的能量足够时,逸出也是十分迅速的,这就是光电效应具有瞬时效应的原因.三、光电效应方程 1. 金属的逸出功光电效应中,金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功。
某种金属中的不同电子,脱离这种金属所需的功不一样。
使电子脱离某种金属所做功的最小值,叫做这种金属的逸出功 2. 爱因斯坦光电效应方程[来源:] 动能最大的光电子所具有的动能E k =h v -w四、康普顿效应在研究电子对X 射线的散射时发现:有些散射波的波长比入射波的波长略大。
康普顿认为这是因为光子不仅有能量,也具有动量。
实验结果证明这个设想是正确的。
因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。
康普顿效应是光子与自由电子之间的相互作用,光子被电子全部吸收后,又重新放出新光子(散射光子不是转移部分能量的入射光子)康普顿效应整个过程的能量和动量守恒。
五、光的波粒二象性 1. 光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子;因此现代物理学认为:光具有波粒二象性。
2. 正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波,对大量光子才有意义。
波粒二象性中所说的粒子,是指其不连续性,是一份能量。
⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性。
⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出波动性。
⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性。
⑷由光子的能量E=h ν,光子的动量λ=h p 表示式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
由以上两式和波速公式c=λν还可以得出:E = p c 。
六、物质波(德布罗意波)由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去,得出物质波(德布罗意波)的概念:任何一个运动着的物体都有一种波与它对应,该波的波长λ=ph 。
题型讲解1. 光电效应的规律关于光电效应,有如下几种陈述,其中正确的是( ) A .金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B .光电流的强度与入射光的强度无关C .用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D .对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电效应【解析】金属的逸出功由该金属决定,与入射光源频率无关,光电流的强度与入射光强度成正比,选项A 、B 错误。
不可见光包括能量大的紫外线、X 射线、γ射线,也包括能量比可见光小的红外线、无线电波,选项C 错误。
所以应选D 。
【答案】D2. 光电效应方程(1)已知金属铯的逸出功为1.9eV ,在光电效应实验中,要使铯表面发出的光电子的最大功能为1.0eV ,入射光的波长应为__________m【解析】由爱因斯坦光电效应方程可得:hv =W+21m 2m υ ∴hv =1.9+1.0=2.9eV=2.9×1.6×10—19J∴λ=19106.19.2103106.6834-⨯⨯⨯⨯⨯-=4.3×10—7 m【答案】m 103.47-⨯(2)如图所示,电路中所有元件完好,光照射到阴极上时,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是( )A. 入射光太弱;B. 入射光波长太长;C. 光照时间短;D. 电源正负极接反。
【解析】 在本题电路中形成电流的条件,一是阴极在光的照射下有光电子逸出,这决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率,与入射光的强弱、照射时间长短无关;二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极。
光电子能否到达阳极,应由光电子的初动能大小和两极间所加电压的正负和大小共同决定。
一旦电压正负极接反,即使具有很大初动能的光电子也可能不能到达阳极,即使发生了光电效应现象,电路中也不能形成光电流。
故该题的正确答案是B 、D 。
【答案】BD3. 光子说原子在不停地做热运动,为了能高精度地研究孤立原子的性质,必须使他们几乎静止下来并能在一个小的空间区域停留一段时间。
例如:纳米技术中需要移动或修补分子,科学家已发明了一种称为“激光制冷”的仪器,原理如下:在一个真空室内,一束非常准直的Na -23原子束(通过样品在1000K 高温下蒸发而获得,原子做热运动的速率近似为01000/V m s =,受一束激光的正面照射,如图所示,设原子处在基态,运动方向与激光光子的运动方向相反,选好激光频率使光子能量E 等于纳原子第一 激发态与基态间的能量差,原子就能吸收它而发生跃迁,跃迁后原子的速度变为1V ,随后该原子发射光子并回到基态,设所发射光子的运动方向与速度0V 的方向总是相同,此时原子的速度为2V ,接着重复上述过程,直到原子的速度减小到零,求: (1)吸收与发射光子的总次数为多少(2)原子停留在激发态上的时间称为原子在这种状态下的寿命,大小约为8010t s -=。
忽略每次吸收与发射光子的时间,接上述方式,原子从初速度0v 减小到零,共需多长时间?该时间内原子总共走过的路程约为多少?(193.3610E J-=⨯,纳原子的质量263.8410m kg-=⨯,阿伏加德罗常数2316.010A N mol -=⨯,光速83.010/c m s =⨯)【解析】设吸收与发射光子的总数为n ,光速为c , (1)光子的动量Ep m c c==光 ① 纳原子吸收光子时01mv p mv -= ②纳原子放出光子时12mv mv p =+ ③0112p Ev v v v v m mc∆=-==-=④ 4003.410v mcv n v E===⨯∆ ⑤ (2)设原子停留在激发态的时间为t ,原子总路程为L ,则40 1.7102tt n s -==⨯ ⑥00.0852vL t m ==4. 康普顿效应频率为v 的光,射到一平面镜上,设单位时间内达到镜面单位面积上的入射光光子数目为n ,平面镜的反射率为γ,光对平面镜的入射角为θ,试求(1)光对平面镜的压力(2)光作用在平面镜上的切向力。
【解析】光子说认为光子具有动量hv hp c λ==的观点,除解释康普顿效应外,还可以说明光压的作用,即当光子流遇到障碍物时,会对障碍物施加压力的作用,如同气体分子在容器壁上碰撞形成气体对器壁的压强一样,光压就是光子流产生的压强,本题是光子存在动量的一个例证。
(1)设t ∆时间打在平面镜单位面积上的光子数为n t ∆,动量的法向分量为1cos hvp n tcθ=∆,反射德光子数为rn t ∆,动量德法向分量为2cos hvp n tcγθ=∆,方向为1p 相反。
由动量定理,光对平面镜单位面积德正压力即光压p 为cos cos hv hvp n n c cθγθ=+ (2)光作用在平面镜上的切向力由所吸收光子的切向冲量引起,由动量定理(1)sin hvT n cγθ=-第35讲原子结构能级教学目标1. 知道α粒子散射实验.2. 知道原子的核式结构模型的主要内容,理解模型提出的主要思想。
3. 理解能级的概念和原子发射与吸收光子的频率与能级差的关系.4. 知道原子光谱为什么是一些分立的值.知道原子光谱的一些应用.5. 知道原子光谱为什么是一些分立的值.知道原子光谱的一些应用.重点:卢瑟福α粒子散射实验的现象和所说明的问题,玻尔理论难点:α粒子散射实验,对原子发光现象解释,知识梳理一、α粒子散射实验1. 实验装置:放射源:钋放在带小孔的铅盒中,放射出高能粒子(α粒子)带正电,mα>>m e金箔:厚度极小,可至1微米(金原子的质量大,且易延成很薄的箔).显微镜:能绕金箔在水平面内转动.荧光屏:荧光屏装在显微镜上.2. 实验步骤(1)钋放出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到荧光屏上产生闪光,通过显微镜观察(偏离正对位置,无闪光).(2)放上金箔F,正对位置可观察到大量的闪光点.(3)转动显微镜,在不同偏转角θ处,可看到α粒子散射现象.[来源:学科网ZXXK]3. 实验结果⑴绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进.(2)少数α粒子发生了较大角度的偏转二、卢瑟福核式结构模型1. 在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外的空间运动。
原子核的发现有重大意义,因为它开辟了原子核物理的新领域,卢瑟福被人们尊称为原子核物理之父.2. 原子核式结构的模型,是建立在α粒子散射实验的基础上的.3. 原子、原子核的大小:原子直径数量级 10—10m 原子核直径数量级 10—15m原子核直径是原子直径的十万分之一.如果原子是直径100m的操场,原子核只有一个直径为几毫米的玻璃球那么大.4. 原子核是由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。