高2021届高2018级高三物理一轮复习第十二章第1讲

五年高考(全国卷)命题分析

五年常考热点五年未考重点

光电效应和能级跃迁2019

2018

2017

2016

2015

1卷14题

2卷17题

3卷19题

1卷35(1)

1卷35(1)

1.物理学史的相关内容

2.原子物理与动量观点

的结合

波粒二象性及

近代物理学史

20152卷35(1)

核反应与核能2019

2018

2017

2016

2卷15题

3卷14题

1卷17题、2卷15题

2卷35(1)、3卷35(1)

1.考查方式：高考对本部分内容考查形式比较固定,一般会单一地考查某个知识点,题型为选择题和填空题.

2.命题趋势：由于本部分内容涉及点较多,今后的命题将向着多个考点融合的方向发展,且以选择题的形式考查.

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,金属中的电子从表面逸出的现象,发射出来的电子叫光电子.

2.光电效应的产生条件

入射光的频率大于或等于金属的极限频率.

3.光电效应规律

(1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于或等于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强度无关,只随入射光频率的增大而增大.

(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10－9 s.

(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.

自测1(2019·广西钦州市四月综测)用一束单色光照射A、B两种金属,若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大.则()

A.若增大光照强度,则光电子的最大初动能增大

B.金属A的逸出功比金属B的逸出功大

C.金属A的截止频率比金属B的截止频率低

D.得到的光电子在真空中运动的速度为光速

[参考答案]C

[试题解析] 根据光电效应方程E k＝hν－W0＝hν－hνc,由题意可知金属A的逸出功比金属B的逸出功小,金属A的截止频率比金属B的截止频率低,增大光照强度,单色光的频率不变,则光电子的最大初动能不变,得到的光电子在真空中运动的速度小于光速,故C正确,A、B、D错误.

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＝hν.

2.逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值.

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.光电效应方程

(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.

(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W 0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.

自测2 (2019·陕西宝鸡市高考模拟检测(二))已知某种金属的极限频率为νc ,现用频率为3νc 的光照射此金属板,所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( ) A.4hνc B.3hνc C.2hνc D.hνc [参考答案]C

[试题解析] 该金属的逸出功为W 0＝hνc ,改用频率为3νc 的光照射同一金属材料,根据光电效应方程,所产生光电子的最大初动能E k ＝3hνc －W 0＝2hνc ,故C 正确,A 、B 、D 错误. 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＝h

p ,p 为运动物体的动量,h 为普朗克常量. 自测3 (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,暗条纹处落下光子的概率小

D.单个光子显示粒子性,大量光子显示波动性 [参考答案]CD

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)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；

(2)光子频率高→光子能量大→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：E k＝hν－W0.

(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.

(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.

例1(多选)(2019·福建厦门市上学期期末质检)利用光电管研究光电效应的实验电路图如图1所示,用频率为ν的可见光照射阴极K,电流表中有电流通过,则()

图1

A.改用紫外线照射K,电流表中没有电流通过

B.只增加该可见光的强度,电流表中通过的电流将变大

C.若将滑动变阻器的滑片滑到A端,电流表中一定无电流通过

D.若将滑动变阻器的滑片向B端滑动,电流表示数可能不变

[参考答案]BD

[试题解析] 用频率为ν的可见光照射阴极K,能发生光电效应,则该可见光的频率大于阴极材料的极限频率,紫外线的频率大于可见光的频率,故用紫外线照射K,也一定能发生光电效应,电流表中有电流通过,A错误；只增加可见光的强度,单位时间内逸出金属表面的光电子数增多,电流表中通过的电流将变大,B正确；滑动变阻器的滑片滑到A端,光电管两端的电压为零,但光电子有初动能,故电流表中仍有电流通过,C错误；滑动变阻器的滑片向B端滑动时,若电流已达到饱和光电流,则电流表示数可能不变,D正确.