2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二單元波粒二象性和原子物理第1講波粒二象性學(xué)案新人教版

1、波粒二象性一、考情分析1從近幾年高考試題來看，高考對本章內(nèi)容的考查涉及的考點較多，具有不確定性考題可能根據(jù)某一考點命題，也可以同時涉及多個考點，題型為選擇題的幾率很高，很少出現(xiàn)計算題2從整體命題趨勢上看，高考對本部分的命題基本會保持原有命題思路，仍將以光電效應(yīng)、能級躍遷、核反應(yīng)方程、核能的分析與計算為命題重點，在復(fù)習(xí)中應(yīng)多加關(guān)注二、知識特點1本單元內(nèi)容是近代物理的基礎(chǔ)知識，比較抽象，難于理解，但高考要求以識記為主2本單元知識線索：(1)以光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)為主線把愛因斯坦的光電效應(yīng)方程、光的波粒二象性、物質(zhì)波等內(nèi)容串聯(lián)起來(2)以湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子為主線把原子的核式結(jié)構(gòu)、玻爾的原子理論、能級等內(nèi)容串聯(lián)

2、起來(3)以天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為主線把原子核的組成、衰變、探測射線的方法、放射性的應(yīng)用與防護、核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變等內(nèi)容串聯(lián)起來三、復(fù)習(xí)方法1全面復(fù)習(xí)根據(jù)考綱要求，全面復(fù)習(xí)本單元的知識點，做到不遺漏考點2重點突出對重點知識如光電效應(yīng)、能級躍遷、衰變、質(zhì)量虧損、結(jié)合能等要深入理解，加強練習(xí)，熟練解決各種問題第1講波粒二象性考綱考情核心素養(yǎng)光電效應(yīng)愛因斯坦光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)、光電子、飽和光電流、遏止電壓、截止頻率、逸出功、德布羅意波的概念愛因斯坦光電效應(yīng)方程光和實物粒子的波粒二象性.物理觀念全國卷5年4考高考指數(shù)能用光電效應(yīng)的規(guī)律解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象會用愛因斯坦光電效應(yīng)方程求解相關(guān)物理量

3、.科學(xué)思維知識點一光電效應(yīng) 1光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子稱為光電子2光電效應(yīng)的四個規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的(4)光電流的強度與入射光的強度成正比知識點二愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1光子說在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量h.其中h6.631034 js.(稱為普朗克常量)2逸出功w0使電子脫離某種金屬所做功的最小值3最大初動能發(fā)生光電效應(yīng)時，金屬表面上的電子

4、吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值4愛因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達式：ekhw0.(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功w0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能ekmev2.知識點三光的波粒二象性與物質(zhì)波 1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性2物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物質(zhì)波任何一個運動著

5、的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長，p為運動物體的動量，h為普朗克常量1思考判斷(1)只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)()(2)光電子就是光子()(3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大()(4)從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小()(5)入射光的頻率越大，逸出功越大()(6)光電效應(yīng)說明了光具有粒子性，證明光的波動說是錯誤的()2.(多選)如圖所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是(bc)a有光子從鋅板逸出b有電子從鋅板逸出c驗電器指針張開一個角度d鋅板帶負電解析：用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)

6、的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故選項a錯誤，b正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故選項c正確，d錯誤3(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(ad)a增大入射光的強度，光電流增大b減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失c改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)d改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大解析：增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項a正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于入射光的頻率，

7、而與入射光強度無關(guān)，故選項b錯誤；用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率小于的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項c錯誤；根據(jù)hw逸mv2可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項d正確4在光電效應(yīng)實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)對于這兩個過程，下列四個物理過程中，一定相同的是(b)a遏止電壓 b飽和光電流c光電子的最大初動能 d逸出功解析：同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量一定相同，金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程ekmhw0知，最大初動能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強度相同，所以

8、飽和光電流相同故選項b正確5(多選)下列對光的波粒二象性的說法正確的是(abd)a光子不僅具有能量，也具有動量b光的波粒二象性指光有時表現(xiàn)為波動性，有時表現(xiàn)為粒子性c運動的實物粒子也有波動性，波長與粒子動量的關(guān)系為d光波和物質(zhì)波，本質(zhì)上都是概率波解析：光電效應(yīng)表明光子具有能量，康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還具有動量，選項a正確；波粒二象性指光有時表現(xiàn)為波動性，有時表現(xiàn)為粒子性，選項b正確；物質(zhì)波的波長與粒子動量的關(guān)系應(yīng)為，選項c錯誤；光波中的光子和物質(zhì)波中的實物粒子在空間出現(xiàn)的概率滿足波動規(guī)律，因此二者均為概率波，選項d正確考點1光電效應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律1光電效應(yīng)的概念和規(guī)律(1)愛因斯坦光電

9、效應(yīng)方程ekhw0.(2)光電子的最大初動能ek可以利用光電管用實驗的方法測得，即ekeuc，其中uc是遏止電壓(3)光電效應(yīng)方程中的w0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是w0hc.2對光電效應(yīng)實驗規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能對于確定的金屬，w0是一定的故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應(yīng)具有瞬時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立刻增大，不需要能量積累的過程光較強時飽和電流大光

10、較強時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大 (2019北京卷)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流表中給出了6次實驗的結(jié)果.組次入射光子的能量/ev相對光強光電流大小/ma逸出光電子的最大動能/ev第一組1234.04040弱中強2943600.90909第二組4566.06060弱中強2740552.92929由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是()a兩組實驗采用了不同頻率的入射光b兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同c若入射光子的能量為5.0 ev，逸出光電子的最大動能為1.9 evd若入射光子的能量為5.0 ev，相對光強越強，

11、光電流越大【解析】本題考查光電效應(yīng)問題入射光子的能量eh，其中h為普朗克常量，為入射光子的頻率由圖表數(shù)據(jù)可知，兩組實驗入射光子的能量e不同，所以入射光子的頻率不相同，故a正確；愛因斯坦的光電效應(yīng)方程為ekmhw0，其中w0為被照射金屬的逸出功，其大小取決于金屬的材質(zhì)由第一組數(shù)據(jù)可知0.9 ev4.0 evw1，解得w13.1 ev；由第二組數(shù)據(jù)可知2.9 ev6.0 evw2，解得w23.1 ev，由于w1w2，所以兩組實驗所用的金屬板的性質(zhì)相同，即金屬板的材質(zhì)相同，故b錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程ekmhw0可知，若入射光子的能量為5.0 ev，則逸出光電子的最大動能為ekm5.0 ev3.1 e

12、v1.9 ev，故c正確；光電流的大小取決于相對光強，相對光強越強，光電流越大，故d正確本題選不正確的，故b符合題意【答案】b高分技法光電效應(yīng)的兩條線索：1用光電管進行光電效應(yīng)實驗時，分別用頻率不同的單色光照射到同種金屬上下列說法正確的是(c)a頻率較小的入射光，需要經(jīng)過足夠長的時間照射才能發(fā)生光電效應(yīng)b入射光的頻率越大，金屬的極限頻率就越大c入射光的頻率越大，遏止電壓就越大d入射光的強度越大，光電子的最大初動能就越大解析：本題考查光電效應(yīng)的規(guī)律和特點只要入射光的頻率低于金屬的極限頻率，無論照射時間多長，無論光的強度多大，都不會發(fā)生光電效應(yīng)，故a錯誤；金屬材料的極限頻率與金屬本身有關(guān)，與入射光

13、的頻率無關(guān)，故b錯誤；根據(jù)euchw0可知，入射光的頻率越大，遏止電壓就越大，故c正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0可知，光電子的最大初動能隨照射光的頻率增大而增大，與光照強度無關(guān)，故d錯誤2用光子能量為2.49 ev的藍光分別照射甲、乙兩種金屬表面，甲金屬的逸出功w11.90 ev，乙金屬的逸出功w22.25 ev.由實驗可以測得兩種金屬相應(yīng)的遏止電壓則(c)a甲金屬的截止頻率比乙金屬的大b甲金屬逸出的光電子最大初動能比乙的小c甲的遏止電壓比乙的大d用紫光分別照射到甲、乙兩種金屬表面上，不會有光電子逸出解析：本題考查光電效應(yīng)方程的應(yīng)用由于w1uc2，則bac，又由于a光照射時的飽和光電

14、流大于c光照射時的飽和光電流，故a光更強些，b正確，a、c、d錯誤【答案】b題型3uc圖象 從1907年起，密立根就開始測量金屬的遏止電壓uc(即圖1所示的電路中電流表g的讀數(shù)減小到零時加在電極k、a之間的反向電壓)與入射光的頻率，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性按照密立根的方法我們利用圖示裝置進行實驗，得到了某金屬的uc圖象如圖2所示下列說法正確的是()a該金屬的截止頻率約為4.271014 hzb該金屬的截止頻率約為5.501014 hzc該圖線的斜率為普朗克常量d該圖線的斜率為這種金屬的逸出功【解析】光電子的最大初動能ek與遏

15、止電壓uc的關(guān)系是ekeuc，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0，聯(lián)立兩式可得uc，對照某金屬的uc圖象，可知某金屬的uc圖象斜率k，選項c、d錯誤；當(dāng)uc0時，對應(yīng)的頻率c即為截止頻率，從圖象上可看出，c4.271014 hz，即金屬的截止頻率約為4.271014 hz，選項a正確，b錯誤【答案】a考點3光的波粒二象性物質(zhì)波1對光的粒子性和波動性的理解：項目內(nèi)容說明光的粒子性(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子性(2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)的”“一份一份的”，光的粒子即光子光的波動性(1)足夠能量的光在傳播時，表現(xiàn)出波動的性質(zhì)(

16、2)光是一種概率波，即光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動規(guī)律來描述光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的，光的波動性不同于宏觀概念的波波和粒子的對立與統(tǒng)一宏觀世界：波和粒子是相互對立的概念微觀世界：波和粒子是統(tǒng)一的光子說并未否定波動性，光子能量eh，其中，和就是描述波的兩個物理量2.物質(zhì)波：(1)定義：任何運動著的物體都有一種波與之對應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波(2)物質(zhì)波的波長：，h是普朗克常量(3)德布羅意波也是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點概率大的地方，但概率的大小受波動規(guī)律的支配1下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是(c)a有的光是波，有

17、的光是粒子b光子與電子是同樣的一種粒子c光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著d大量光子的行為往往顯示出粒子性解析：光既有波動性又有粒子性，故a項錯誤；光子不帶電，沒有靜止質(zhì)量，而電子帶負電，有質(zhì)量，故b項錯誤；光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著，故c項正確；個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性，故d項錯誤2(多選)1927年戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的近代重大物理實驗之一如圖所示是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是(abd)a亮條紋是電子到達概率大的地方b該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的c該實驗再次說明光子具有波動性d該實驗說明實物粒子具有波動性3物理學(xué)家做了一個有趣的雙縫干涉實驗：在光屏處放上照相用的底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，實驗底片如下圖所示對這個實驗結(jié)果有下列認識，其中正確的是(d)a曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點，表現(xiàn)出光的波動