《金版学案》物理选修35人教版章末复习课.docx

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《金版学案》物理选修35人教版章末复习课

章末复习课

【知识体系】

主题1　光电效应及光电效应方程

1.有关光电效应的问题主要有两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，二是应用光电效应方程进行简单的计算．处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各物理量之间的决定关系．

2.光电效应的规律是：

①截止频率ν0，是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据．若ν<ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；②最大初动能Ek，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；③饱和光电流与光的强度有关，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数．

3.光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为Ek＝hν－W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒．

【典例1】　关于光电效应的规律，下列说法不正确的是（　　）

A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大

B．当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多

C．对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应

D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功越大的金属产生的光电子的最大初动能也越大

解析：

由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，入射光频率ν越高，Ek值越大，故A项正确；当某种色光照射金属表面能产生光电子，入射光强度越大，单位时间照射到金属单位面积上的光子数就越多，光子与光电子是一对一的关系，因而产生的光电子数越多，故B项正确；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属极限频率，所以入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应，故C项正确；不同金属W0不一样，由Ek＝hν－W0知，同频率的光照射时，逸出功W0大的金属，光电子的最大初动能小，所以D项错误．

答案：

D

针对训练

1．（多选）由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法正确的是（　　）

A．νc表示截止频率

B．W0的绝对值等于逸出功

C．直线的斜率表示普朗克常量h的大小

D．图线表明最大初动能与入射光频率成正比

解析：

由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当Ek＝0时，νc＝

即为某金属的截止频率；当ν＝0时，Ek＝－W0，可见W0的绝对值就是该金属对应的逸出功；而该直线的斜率tanα＝

＝h即为普朗克常量．故选项A、B、C正确．

答案：

ABC

主题2　波粒二象性

1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．

2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用．

3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．

4．对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．

5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．

6．处理光的波粒二象性的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波．

【典例2】　关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　）

A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光波与机械波是同种波

C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的

D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，仍表现出波的特性

解析：

光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述．

答案：

D

针对训练

2．（多选）对光的认识，以下说法中正确的是（　　）

A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性

B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的

C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了

D．光的波粒二象性应理解为：

在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显

解析：

个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D.

答案：

ABD

统揽考情

本章内容定性要求的多，定量计算的少，高考一般重点是考查：

①光子能量的理解；②光电效应现象及光电效应方程的理解；③光的波粒二象性以及物质波的理解，多以选择题形式出现．

尽管高考试题的难度不大，但对知识的掌握必须做到系统化、条理化．

真题例析

（2016·全国Ⅰ卷）（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

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

解析：

保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确．饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错．由Ek＝hν－W，可知C正确．当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错．由eU＝

mv2＝hν－W，得eU＝hν－W，可见遏止电压U随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确．

答案：

ACE

针对训练

（2015·课标全国Ⅱ卷）（多选）实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是（　　）

A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

解析：

电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误．

答案：

ACD

1．（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νa>νb，则一定有Ua＜Ub

B．若νa>νb，则一定有Eka＞Ekb

C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb

D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb

解析：

由爱因斯坦光电效应方程hν＝Ekm＋W0，由动能定理可得Ekm＝eU，故当νa＞νb时，Ua＞Ub，Eka＞Ekb，故A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故C正确；由光电效应方程可得：

金属的逸出功W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D错误.

答案：

BC

2．（2017·北京卷）2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm＝10－9m）附近连续可调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲，大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。

一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。

据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s）（　　）

A．10－21J　　　　B．10－18J

C．10－15JD．10－12J

解析：

能够电离一个分子的能量即为一个极紫外波段的光子所具有的能量，E＝hν＝h

＝6.6×10－34×

J≈2×10－18J，B选项正确.

答案：

B

3．（2017·海南卷）（多选）三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3（λ1＞λ2＞λ3），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

解析：

依据波长与频率的关系：

λ＝

，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3；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，不能产生电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A正确，B错误；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－W，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C正确，D错误，故选AC.

答案：

AC

4．（多选）如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是（　　）

A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值

B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大

C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大

D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流

解析：

当只调换电源的极性时，电子从K到A减速运动，到A恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A项正确；当其他条件不变，P向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I＝

，得电流表读数变大，B项正确；只改变光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K不需要预热，所以D项错．

答案：

ABC