高中物理魯科版5第五章波與粒子 2023版第5章章末分層突破

章末分層突破[自我校對(duì)]①光電子②波粒③hν④W＋eq\f(1,2)mv2⑤概率波⑥hν⑦eq\f(h,λ)⑧ΔxΔp光電效應(yīng)現(xiàn)象的分析1.光電效應(yīng)的特點(diǎn)(1)產(chǎn)生條件：入射光頻率等于或大于被照射金屬的極限頻率．(2)入射光頻率→決定每個(gè)光子能量E＝hν→決定光電子逸出后最大初動(dòng)能．(3)入射光強(qiáng)度→決定每秒鐘逸出的光電子數(shù)→決定光電流大?。?4)愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W＋eq\f(1,2)mv2W表示金屬的逸出功，νc表示金屬的極限頻率，則W＝hνc.2．光電效應(yīng)問題分析有關(guān)光電效應(yīng)的問題主要有兩個(gè)方面：一是關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷，二是運(yùn)用光電效應(yīng)方程進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算．解題的關(guān)鍵在于掌握光電效應(yīng)規(guī)律，明確各概念之間的決定關(guān)系，準(zhǔn)確把握它們的內(nèi)在聯(lián)系．(多選)利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖5-1所示，用頻率為ν1的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則()圖5-1A．用紫外線照射，電流表中一定有電流通過B．用紅外線照射，電流表中一定無(wú)電流通過C．用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，電流表中一定無(wú)電流通過D．用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變【解析】因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時(shí)，電流表中一定有電流通過，A正確；因不知陰極K的截止頻率，所以用紅外線照射時(shí)不一定發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，UMK＝0，光電效應(yīng)還在發(fā)生，電流表中一定有電流通過，C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，UMK增大，陽(yáng)極M吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極M時(shí)，電流達(dá)到最大，即飽和電流，若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么再增大UMK，光電流也不會(huì)增大，D正確．【答案】AD對(duì)光的波粒二象性的理解光子的能量E＝hν，和動(dòng)量p＝eq\f(hν,c)是描述光的粒子性的重要物理量，波長(zhǎng)λ和頻率ν是描述光的波動(dòng)性的典型物理量．普朗克常量h架起了粒子性與波動(dòng)性之間的橋梁.項(xiàng)目?jī)?nèi)容備注光的粒子性①光與物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)，這種作用是一份一份進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)②少量或個(gè)別的光子表現(xiàn)出光的粒子性③頻率高的光表現(xiàn)出光的粒子性，頻率越高，粒子性越明顯①粒子性的含義是“不連續(xù)”、“一份一份的”②光的粒子性中的粒子不同于宏觀觀念上的粒子光的波動(dòng)性①光子傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)②大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性③頻率低的光表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯①光的波動(dòng)性是波本身的屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的②光的波動(dòng)性中的波不同于宏觀觀念上的波波和粒子的對(duì)立、統(tǒng)一①宏觀世界：波和粒子是相互對(duì)立的②微觀世界：波和粒子是統(tǒng)一的光子說(shuō)并沒有否定波動(dòng)說(shuō)，E＝eq\f(hc,λ)中c和λ都是波的概念(多選)關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波是同樣的一種波C．光的波動(dòng)性不是由于光子間的相互作用而形成的D．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子能量ε＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特性【解析】光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性，A錯(cuò)誤；當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性，光的干涉、衍射又說(shuō)明光是一種波，光既不同于宏觀的粒子，也不同于宏觀的波，B錯(cuò)誤，C正確；光具有波粒二象性，光的波動(dòng)性與粒子性不是獨(dú)立的，由公式ε＝hν可以看出二者是有聯(lián)系的．光的粒子性并沒有否定光的波動(dòng)性，D正確．【答案】CD1能否發(fā)生光電效應(yīng)是由入射光的頻率與金屬的極限頻率大小關(guān)系決定.2飽和光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，入射光的強(qiáng)度越大，飽和光電流越大.3光具有波粒二象性，條件不同，光的波動(dòng)性或粒子性的表現(xiàn)程度也不相同.1.(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說(shuō)法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生【解析】產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說(shuō)法A正確．飽和光電流大小與入射光的頻率無(wú)關(guān)，說(shuō)法B錯(cuò)誤．光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)法C正確．減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，說(shuō)法D錯(cuò)誤．【答案】AC2．(多選)現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性．下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772070】A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B．質(zhì)量為10－3kg、速度為10－2m/s的小球，其德布羅意波長(zhǎng)約為10－23m，不過我們能清晰地觀測(cè)到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡C．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距大致相同D．大量電子通過狹縫，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋【解析】光子照射到鋅板上，發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明光有粒子性，A錯(cuò)誤；由于實(shí)物的波長(zhǎng)很小，波動(dòng)性不明顯，表現(xiàn)為粒子性，所以看到小球的軌跡，B錯(cuò)誤；用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)，其實(shí)是通過中子的衍射來(lái)“觀察”晶體的，是利用中子的波動(dòng)性，C正確；大量電子通過狹縫，在屏上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，D正確．【答案】CD3．用圖5-2甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為5eV的光照射到光電管上時(shí)，測(cè)得電流計(jì)上的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖5-2乙所示．則光電子的最大初動(dòng)能為________J，金屬的逸出功為________J.圖5-2【解析】由圖乙可知該金屬的遏止電壓Uc＝2V，則光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eUc＝×10－19J；由光電效應(yīng)方程，可得：Ek＝hν－W，即W＝×10－19J.【答案】×10－19×10－194．(1)已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為ν的光子的動(dòng)量為________．用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為________．(2)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)用一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為×10－7～×10－7m，普朗克常數(shù)h＝×10－34J·s.【解析】(1)光速為c，頻率為ν的光子的波長(zhǎng)λ＝eq\f(c,ν)，光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c).用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被垂直反射，則光子在反射前后動(dòng)量方向相反，取反射后的方向?yàn)檎较?，則反射前后動(dòng)量改變量Δp＝p2－p1＝eq\f(2hν,c).(2)光子的能量E＝eq\f(hc,λ)取λ＝×10－7m，則E≈×10－19J根據(jù)E＞W(wǎng)0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)．【答案】(1)eq\f(hν,c)eq\f(2hν,c)(2)鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)5．光具有波粒二象性，光子的能量E＝hν，其中頻率ν表征波的特征．在愛因斯坦提出光子說(shuō)之后，又提出了光子動(dòng)量p與光波波長(zhǎng)λ的關(guān)系λ＝eq\f(h,p).若某激光管以P＝60W的功率發(fā)射波長(zhǎng)λ＝663nm的光束，試根據(jù)上述理論計(jì)算：(1)該管在1s內(nèi)發(fā)射出多少個(gè)光子？(2)若該管發(fā)