（通用版）2021版高考物理大一轮复习 第12章 近代物理初步 第1节 光电效应 波粒二象性课件

第十二章近代物理初步2高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2017光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护卷Ⅰ·T17：爱因斯坦质能方程、核能的计算卷Ⅱ·T15：原子核及其衰变卷Ⅲ·T19：光电效应及其规律[高考导航]3高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2018光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护卷Ⅱ·T17：光电效应及其规律卷Ⅲ·T14：爱因斯坦质能方程、核能的计算4高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求2019光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护卷Ⅰ·T14：原子结构与玻尔理论卷Ⅱ·T15：爱因斯坦质能方程、核能的计算5高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求命题分析光电效应Ⅰ爱因斯坦光电效应方程Ⅰ氢原子光谱Ⅰ氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损Ⅰ裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ射线的危害和防护1.高考命题形式比较固定，一般单一的考查某个知识点，且题型为选择题。2．命题热点是光电效应规律、原子跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程及核能的计算等，试题难度中等或中等偏下。6核心素养物理观念：光电效应、氢原子光谱、原子的核式结构、氢原子的能级结构、半衰期、原子核的衰变、核能(如2017年全国卷Ⅲ·T19)。科学思维：1.能用氢原子能级结构和能级公式解释氢原子跃迁现象。2．理解爱因斯坦质能方程，能够利用爱因斯坦质能方程求解核能问题。科学探究：探究光电效应的规律、α粒子散射实验。科学态度与责任：光谱分析、射线的应用、核电站。7第1节光电效应波粒二象性8必备知识全通关9一、光电效应1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为______。光电子102．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个________。(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是____的。(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的____增大而增大。(4)光电流的强度与入射光的____成正比。极限频率瞬时频率强度113．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Uc。(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。最小12二、爱因斯坦光电效应方程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ε＝____。其中h＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。hν132．逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的______。3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的____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。最小值电子144．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：Ek＝hν－____。(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光电子的最大初动能Ek＝12mev2。W015三、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____性。(2)光电效应说明光具有____性。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________性。波动粒子波粒二象162．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__的地方，暗条纹是光子到达概率__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。大小171．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)光子说中的光子，指的是光电子。()(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应。()××18(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大。()(4)原子中绝大部分是空的，原子核很小。()(5)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。()(6)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的。()√√√√192．(人教版选修3－5P30演示实验改编)(多选)如图所示，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()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]BC203．(粤教版选修3－5P40T2改编)(多选)下列说法中正确的是()A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性[答案]CD214．(人教版选修3－5P36T2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]AD22关键能力全突破23光电效应规律和光电效应方程的应用[依题组训练]1．(多选)(2016·全国卷Ⅰ改编)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24C．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D．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25AD[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，故A正确，B错误；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，若低于截止频率，则没有光电流产生，故C错误，D正确。]262．(2018·全国卷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．8×1015HzB[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝hcλ－hν0，代入数据解得ν0≈8×1014Hz，B正确。]273．(多选)(2017·全国卷Ⅲ)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Ua＜UbB．若νaνb，则一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜EkbD．若νaνb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb28BC[光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，若νa＞νb，则Eka＞Ekb，Ua＞Ub，选项A错误，选项B正确；若Ua＜Ub，则Eka＜Ekb，选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－Ek，则hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项D错误。]294．(2019·阳江模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()30A．a光的波长一定大于b光的波长B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大31D[用一定频率的a单色光照射光电管时，电流计指针会发生偏转，知νaν0，a光的波长小于b光的波长，故A项错误；发生光电效应的条件：νν0，增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，故B项错误；发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流计G的电流方向是c流向d，故C项错误；增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大，故D项正确。]321．对光电效应的四点提醒(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。332．两条分析线索(1)(2)343．定量分析时应抓住三个关系式(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。354．区分光电效应中的三组概念(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。光子是因，光电子是果。(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。36(3)光电流和饱和光电流：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。37光电效应的图象问题[讲典例示法]图象名称图线形状读取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①截止频率(极限频率)：横轴截距②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h38遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：横轴截距②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke39颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：横轴截距②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc40颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc241[典例示法](2019·桂林、百色和崇左市第三次联考)金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示。则由图象可知()42A．入射光频率越大，该金属的逸出功越大B．入射光的频率越大，则遏止电压越大(νν0)C．由图可求出普朗克常量h＝Uν0D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比43B[当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hν0，逸出功与入射光频率无关，是由金属材料决定的，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得：Uc＝hνe－W0e，当入射光的频率大于等于极限频率时，入射光的频率越大，则遏止电压越大，故B正确；由Uc＝hνe－W0e，知图线的斜率等于he，由题图可以得出斜率的大小，则普朗克常量为h＝eUν0，故C错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故D错误。]44[跟进训练]光电效应的Ek­ν图象1．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)。下列说法正确的是()45甲乙46