（新课标）2020高考物理一轮复习 12.1 光电效应与波粒二象性课件 新人教版

第十二单元近代物理初步年份题号命题点命题规律Ⅰ卷35题光电效应Ⅱ卷35题核反应方程类型2016年Ⅲ卷35题核反应与动量、能量守恒Ⅰ卷17题应用质能方程计算核能Ⅱ卷15题核衰变与动量守恒2017年Ⅲ卷19题光电效应Ⅱ卷15题光电效应方程2018年Ⅲ卷14题核反应中质量数、电荷数守恒(1)光电效应的规律、图像、实验是考查重点(2)考查氢原子能级跃迁(3)考查元素的衰变、核反应方程(4)应用质能方程的计算能12．1光电效应与波粒二象性知识清单考点整合集中记忆一、光电效应及规律光电效应现象：在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，逸出的电子叫光电子．光电效应规律：(1)每种金属都有一个极限频率(截止频率)，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，与入射光的强度无关．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．二、饱和光电流和遏止电压饱和光电流：光电流随着所加正向电压增大，趋于一个饱和值．在入射光的频率不变时，光越强，饱和光电流越大，与所加电压大小无关．遏止电压Uc：使光电流减小到零的反向电压，即Uce＝Ek(Ek光电子的最大初动能)．遏止电压与光强无关，只随入射光的频率增大而增大．三、光电效应方程光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν.逸出功W0：电子克服原子核的引力脱离金属所需做功的最小值．最大初动能Ek：从金属表面逸出的光电子所具有的动能的最大值．光电效应方程：Ek＝hν－W0.四、光的波粒二象性与物质波波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性．波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．物质波：实物粒子也具有波动性，任何一个运动着的物体，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．考点讲练考点突破针对训练考点一对光电效应的理解1．对光电效应的理解四个要点对规律的理解光电效应的条件每种金属都有一定的逸出功W0，入射光子的能量hνW0才能射出，则光子频率必须νW0h(极限频率)，与光强无关光电子的最大初动能光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，W0是一定的，故光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，与光强无关饱和光电流光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大光电效应的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，不需要能量积累的过程2.分析光电效应的两条线索光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大(2017·海南)(多选)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1λ2λ3)．分别用这三束光照射同一种金属．已知用光束2照射时，恰能产生光电子．下列说法正确的是()A．用光束1照射时，不能产生光电子B．用光束3照射时，不能产生光电子C．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大【答案】AC【解析】A、B两项，依据波长与频率的关系：λ＝cν，因λ1λ2λ3，那么ν1ν2ν3；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A项正确，B项错误；C、D两项，用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：Ekm＝hν－W0，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C项正确，D项错误；故选A、C两项．(2016·课标全国Ⅰ)现用某一光电管进行光电效应实验，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()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【答案】ACE【解析】根据光电效应实验得出的结论：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；入射光的频率高，饱和光电流不一定变大，故A项正确，B项错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C项正确；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，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故D项错误，E项正确．考点二光电效应方程与图线1．三个重要关系(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0.2．四个常见图像图像名称图线形状图线的物理意义最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①极限频率：横轴截距ν0②逸出功：纵轴截距E③普朗克常量：图线的斜率遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率：ν0②遏止电压Uc：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，光电流与电压的关系①遏止电压：Uc②饱和光电流：Im③最大初动能：Ekm＝eUc频率不同、光强相同，光电流与电压的关系①遏止电压：Uc1、Uc2②饱和光电流：电流最大值③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2(2018·课标全国Ⅱ)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()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz【答案】B【解析】根据光电效应方程：EKm＝hν－W0光速、波长、频率之间关系为：ν＝cλ将数据，代入上式，则有：W0＝hν－EKm＝6.63×10－34J·s×3×108300×10－9s－1－1.28×10－19J＝5.35×10－19J根据据逸出功W0＝hγ0，得：ν0＝W0h＝5.35×10－196.63×10－34≈8×1014Hz.(2017·课标全国Ⅲ)(多选)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Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb，h为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νaνb，则一定有UaUbB．若νaνb，则一定有EkaEkbC．若UaUb，则一定有EkaEkbD．若νaνb，则一定有hνa－Ekahνb－Ekb【答案】BC【解析】A、B两项，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，νaνb，逸出功相同，则EkaEkb，又Ekm＝eUc，则UaUb，故A项错误，B项正确．C项，根据Ekm＝eUc知，若UaUb，则一定有EkaEkb，故C项正确．D项，逸出功W0＝hν－Ekm，由于金属的逸出功相同，则有：hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D项错误．故选B、C两项．(2018·长春三模)在研究光电效应的实验中，从甲、乙两种金属中飞出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则遏止电压Ue随之增大C．某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定能使乙金属发生光电效应D．若不改变入射光频率ν，增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将增大【答案】B【解析】A项，由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图像斜率都为普朗克常量h，故A项错误；B项，遏止电压UC＝Eke，ν增大导致Ek增大，则Uc增大，故B项正确；C项，由图像可知乙的逸出功W0大，能使乙发生光电效应的光一定能使甲发生，反之未必，故C项错误；D项，根据光电效应方程可知，最大初动能与光的强度无关，故D项错误．如图所示是根据密立根研究某金属的遏止电压Uc与光的频率ν之间关系的实验数据得到的图像，则下列说法正确的是()A．由图像可知，该金属的截止频率约为5.5×1014HzB．由图像可知，当用频率为5.5×1014Hz的光照射该金属时，不能产生光电效应C．由图像可知，当用频率为5.5×1014Hz的光照射该金属时，产生的光电子的最大初动能约为0.5eVD．若普朗克常量h＝6.6×10－34Js，由图像可知，该金属的逸出功约为3.6×10－19J【答案】C【解析】A项，此时读图可知，ν≈4.3×1014Hz，即金属的截止频率约为4.3×1014Hz，故A项错误；BC项，由图可知，当用频率为5.5×1014Hz的光照射该金属时，能产生光电效应，而且产生的光电子的最大初动能约为0.5eV.故B项错误，C项正确；D项，设金属的逸出功为W0，截止频率为νc，则有W0＝hνc＝6.6×10－34×4.3×1014J＝2.84×10－19J．故D项错误．(2018·河南模拟)某同学在研究光电效应时测得不同光照射到同一光电管时得到的光电流与电压的关系图像如图所示．则下列有关说法中正确的是()A．光线1、3为同一色光，光线3的光强更强B．光线1、2为同一色光，光线1的光强更强C．光线1、2为不同色光，光线2的频率较大D．保持光线1的强度不变，光电流强度将随加速电压的增大一直增大【答案】C【解析】A项，由图像可知，光线1和光线3的遏止电压相同，所以它们是同一色光，相同电压时，光线1对应的光电流更大，说明单位时间内照射的光电子数更多，即光线1更强，故A项错误；B项，光线1和光线2的遏止电压不同，所以它们是不同色光，故B项错误；C项，由于光线2的遏止电压较大，由eUc＝12mvm2、12mvm2＝hν－W可知，光线2的频率较大，故C项正确；D项，由图可知，在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值(饱和电流)，故D项错误．考点三研究光电效应的实验区分两种实验电路：1．光电管加正向电压时，研究光强与光电流的关系(1)光强一定时：电压大→到达阳极的电子数多→光电流大→达到饱和电流不变(2)电压一定时：入射光强大→光子数多→产生的光电子多→饱和光电流大．2．光电管加反向电压时，研究遏止电压和光电子最大初动能的关系(1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大→反向截止电压大．(2)反向遏止电压与光强无关．如图是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则()A．滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表中一定无电流通过B．滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大C．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过D．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用红外线照射阴极K，电流表中一定无电流通过【答案】C【解析】根据极限频率的含义知D项错误，C项正确；当滑动触头自a端向b端移动时，开始一段有光电流而且应增大，若移动到某一位置时达到饱和，则此后的移动过程中光电流不变，故A、B两项错误．(2018·四川模拟)如图所示，用波长为λ0的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为4λ05的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的3倍时，电流表的示数又恰好减小为零．已知普朗克常数为h，真空中光速为c.该金属的逸出功为()A.5hc4λ0B.hcλ0C.7hc8λ0D.7hc4λ0【答案】C【解析】根据光电效应方程Ekm＝hcλ－W0，及Ekm＝eUc；当用波长为λ0的单色光照射，则有：hcλ0－W0＝eUc，当用波长为4λ05的单色光照射时，则有：hc45λ0－W0＝3eUc，联立上式，解得：W0＝7hc8λ0，故A、B、D三项错误，C项正确．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节