2019届高考物理第一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 12.1 波粒二象性

3．几个概念 (1)光子的能量：ε＝hν，其中 h＝6.63×10－34 J·s 称为(普朗克常 量)． (2)逸出功 W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值． (3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子 后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．
(4)遏止电压：使光电流减小到零时的反向电压 UC. (5)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种 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．
解析：用紫外线照射锌板，可以从锌板上打出电子，锌板带正 电，验电器的箔片张开，是因为箔片带正电，A、B 错误；紫外线 灯功率增大，即入射光的强度增大，则箔片上的带电荷量增大，箔 片的张角也增大，C 正确；换用红外线灯照射锌板，不一定会使锌 板发生光电效应，即箔片不一定会张开，D 错误．
答案：C
易错提醒 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.
A．金属钾发生光电效应的截止 频率约为 5.5×1014 Hz
B．若入射光频率加倍，光电子 的最大初动能变为 3.00 eV
C．若入射光频率加倍，电流表 的示数变为 2I
D．若入射光频率加倍，遏止电 压的大小将变为 5.25 V
解析：设金属的截止频率为 νc，由 W0＝hνc 解得 νc＝5.5×1014 Hz，A 正确；由光电效应方程 Ek＝hν－W0，若入射光的频率加倍， W0 不变，所以光电子的最大初动能并不加倍，B 错误；若入射光的 频率加倍，电流表的示数不一定是原来的 2 倍，C 错误；由 Ek＝hν －W0 知入射光的能量为 hν＝3.75 eV，若入射光的频率加倍，则 Ek ＝2hν－W0＝5.25 eV，而 Uce＝Ek，所以遏止电压 Uc＝5.25 V，D 正确．
多维练透 1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减 弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是( ) A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间 隔将明显增加 B．逸出的光电子的最大初动能减小 C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D．有可能不发生光电效应
解析：光电效应瞬时(10－9s)发生，与光强无关，A 错误．光电 子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大 初动能越大，B 错误．光电子数目多少与入射光的强度有关，光强 减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C 正确．能 否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光 强无关，D 错误．
其大小 W0＝hνc，故 A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－ W0，可知光电子的最大初动能 Ek 与入射光的频率成线性关系，不 是成正比，故 B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0， 可知斜率 k＝h，故 C 正确；由图可知，图线在横轴上的截距为Wh0， 故 D 正确．
答案：CD
答案：A
5．(2017·北京卷，18)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 100 nm(1 nm＝ 10－9 m)附近连续可调的世界上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．
3．区分光电效应中的四组概念 (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． (2)光电子的动能与光电子的最大初动能． (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． (4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金 属表面单位面积上的总能量．
多维练透 4．(2017·上海单科，2)光子的能量与其( ) A．频率成正比 B．波长成正比 C．速度成正比 D．速度平方成正比
解析：由 E＝hν、c＝λν 得 E＝hν＝hcλ，可见光子的能量与其频 率成正比、与其波长成反比，A 正确、B 错误．由于任意能量的光 子在真空中传播的速度都是相同的，故 C、D 皆错误．
答案：AC
考点四 光的波粒二象性、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波动性． (2)光电效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
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 是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此 光波是一种概率波． (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
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，反向遏止电压相同，因而频 率相同，A 错误；丙光对应的反向遏止电压较大，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．
答案：B
10．(多选)(重庆万州月考)某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( )
9．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：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．
多维练透
8．(多选)某种金属逸出光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系如图所示．已知该金属的逸出功为 W0，普朗克常量为 h.下 列说法正确的是( )
A．入射光的频率越高，金属的逸出功越大 B．Ek 与入射光的频率成正比 C．图中图线的斜率为 h
D．图线在横轴上的截距为Wh 0
解析：金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，
答案：AD
3．(2018·江西南昌一模)如图所示，1887 年德国物理学家赫兹 利用紫外线照射锌板后，发现与锌板连接的验电器箔片张开．关于 这一现象，下列说法中正确的是( )
A．验电器箔片张开，是因为箔片带负电 B．验电器箔片张开，是因为锌板得到了正电荷 C．紫外线灯功率增大，箔片张角也增大 D．换用红外线灯照射锌板，箔片也一定张开
A．该金属的逸出功等于 hν0 B．遏止电压是确定的，与入射光的频率无关 C．入射光的频率为 2ν0 时，产生的光电子的最大初动能为 hν0 D．入射光的频率为 3ν0 时，产生的光电子的最大初动能为 hν0
解析：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，故 A 正确；根据光电效应方程 Ekm＝hν －W0 和－eUc＝0－Ekm 得，Uc＝heν－We0，可知当入射光的频率大于 极限频率时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，故 B 错误；从 图象上可知，逸出功 W0＝hν0.根据光电效应方程 Ekm＝h·2ν0－W0＝ hν0，故 C 正确；Ekm＝h·3ν0－W0＝2hν0，故 D 错误．
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．
盘查考点·对点突破 考点一 光电效应规律
1．光电效应 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电 效应，发射出来的电子叫做光电子． 2．实验规律 (1)每种金属都有一个极限频率． (2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率 增大而增大． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．
答案：C
2．(2014·广东卷)(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
2．由 I－U 图象可以得到的信息：
(1)遏止电压 Uc：图线与横轴的交点的绝对值． (2)饱和光电流 Im：电流的最大值． (3)最大初动能：Ekm＝eUc.
3.由 Uc－ν 图象可以得到的信息：
(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荷量的乘积，即 h ＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
答案：BC
规律方法 定量分析光电效应时应抓住的三个关系式 (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、极限波长 λc 的关系：W0＝hνc＝hλcc.
考点三 光电效应的图象分析 1．由 Ek－ν 图象可以得到的信息：
(1)极限频率：图线与 ν 轴交点的横坐标 νc. (2)逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标的绝对值 E＝W0. (3)普朗克常量：图线的斜率 k＝h.
于照射分子的光子能量，E＝hν＝hcλ＝2×10－18 J，故选项 B 正确． 答案：B

6．(2018·河北唐山一模)(多选)利用如图所示的电路研究光电效 应现象，其中电极 K 由金属钾制成，其逸出功为 2.25 eV.用某一频 率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为 1.50 eV，电流表的示 数为 I.已知普朗克常量约为 6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是( )
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＝6.6×10－34 J·s，真空光速 c＝3×108 m/s)( )
A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J
解析：本题考查光子能量．由题意知，电离一个分子的能量等
解析：增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子 数增加，则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决 于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项 B 错误．用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若 光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项 C 错误；根 据 hν－W 逸＝12mv2 可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也 增大，故选项 D 正确．
考点二 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＝hν.其中 h＝6.63×10－34 J·s.(称为普朗克常量) 2．光电效应方程： 光电子的最大初动能 Ek 与入射光光子的能量 hν 和逸出功 W0 之间的关系：Ek＝hν－W0.
答案：AD
7．(2017·新课标全国卷Ⅲ，19)(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