（山东专用）2021高考物理一轮复习 第14章 原子结构 原子核 第1讲 光电效应 波粒二象性课件

原子结构原子核第十四章高考命题解读高考(全国卷)三年命题情况对照分析考点内容要求年份题号命题点Ⅰ卷35题第(1)问选择题，光电效应光电效应ⅠⅡ卷35题第(1)问选择题，核反应方程爱因斯坦光电效应方程Ⅰ2016年Ⅲ卷35题第(1)问选择题，核反应与质能关系Ⅰ卷17题考查应用质能方程计算核能氢原子光谱ⅠⅡ卷15题以核反应为背景，考查半衰期、质量亏损和动量守恒定律的应用氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ2017年Ⅲ卷19题考查对光电效应方程的理解高考命题解读考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析年份题号命题点原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ2018年Ⅱ卷17题爱因斯坦光电效应方程的应用放射性同位素Ⅰ核力、核反应方程Ⅰ结合能、质量亏损ⅠⅢ卷14题核反应方程裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ放射性的危害和防护Ⅰ第1讲光电效应波粒二象性一、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________从表面逸出的现象，发射出来的电子叫__________.2．光电效应的产生条件入射光的频率____________金属的极限频率．01主干回顾·强化根基电子光电子大于等于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____________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________无关，只随入射光频率的增大而________.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．大于等于强度增大二、爱因斯坦光电效应方程1．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＝________.2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需克服金属对它的束缚力做功的__________.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．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝____________.(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______________.hν最小值电子hν－W0最大初动能三、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______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＝______，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．大小hp1．(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BC2．(人教版选修3－5P36第2题改编)(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AD3．(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CD4．教材VS高考(2016·全国卷Ⅰ·35(1)，题源于人教版3－5P31相关内容)(多选)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，始终有光电流产生答案AC02核心考点·探究突破考点一光电效应现象和光电效应方程的应用1．四点提醒(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．2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→电子能量大→光电子的最大初动能大．3．三个关系式(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＝hνc.解析设单色光的最低频率为ν0，则Ek＝hν－W知Ek＝hν1－W,0＝hν0－W，又知ν1＝cλ整理得ν0＝cλ－Ekh，解得ν0≈8×1014Hz．[例1](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()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015HzB1．(2019·山东潍坊模拟)关于光电效应，下列说法正确的是()A．只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应B．光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应C．照射时间越长光电子的最大初动能越大D．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比解析根据光电效应规律，只要入射光的频率足够大，就可以使金属发生光电效应，与入射光的强度无关，选项A错误；光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应，选项B正确；光电子的最大初动能与照射时间无关，选项C错误；光电子的最大初动能随入射光子的频率增大而增大，但并不是正比关系，选项D错误．B2．如图所示为光电管工作原理图，闭合开关，当有波长(指真空中的波长，下同)为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则()A．换用波长为λ1(λ1λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．换用波长为λ2(λ2λ)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增大电路中电源两端电压，电路中的光电流一定增大D．将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流B解析因为λ1λ，则ν1ν，所以用波长为λ1的光照射阴极K，不一定发生光电效应，A错误；因为λ2λ，则ν2ν，所以用波长为λ2的光照射阴极K，一定发生光电效应，B正确；饱和光电流的大小与照射光的强度有关，与电压无关，所以只增大电路中电源两端的电压，光电流不一定增大，C错误；将电路中的电源反接，若电压小于遏止电压，则仍然会有光电流产生，D错误．3．(2017·全国卷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解析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νaνb，则EkaEkb，UaUb，选项A错误，选项B正确；若UaUb，则EkaEkb，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．BC考点二光电效应图象四类图象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Ek与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：图线与横轴的交点②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc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＝eUc2图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点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量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)[例2]在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量和所用材料的逸出功可表示为()A．keebB．ek－ebC．ekebD．ek－ebB解析光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压eU＝hν－W0，整理得U＝heν－W0e，斜率即he＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb．4．(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知()A．该金属的截止频率为4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eVAC解析图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV＝1.77eV，D错误．5．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了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由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、D均错，B正确．B考点三光的波粒二象性和物质波1．从数量上看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．2．从频率上看频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．3．从传播与作用上看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出粒子性．4．波动性与粒子性的统一由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝hλ也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的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.[例3]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；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．只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性BC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