专题35 光电效应 波粒二象性.docx

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1、2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题35光电效应波粒二象性【专题导航】目录热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用1热点题型二光电效应的图象问题3(一) 对Ekv图象的理解6(二) 对I-U图象的理解8(三) 对Uc-v图象的理解10热点题型三对光的波粒二象性的理解12【题型演练】 错误!未定义书签。【题型归纳】热点题型一 光电效应现象和光电效应方程的应用1. 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

2、子.2. 两条对应关系(1) 光强大一光子数目多一发射光电子多一光电流大；(2) 光子频率高一光子能量大一光电子的最大初动能大.3 .定量分析时应抓住三个关系式爱因斯坦光电效应方程：Ek=hv-W0.(2) 最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc.(3) 逸出功与极限频率的关系：W0=hvc.4.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：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化 为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子

3、才具有最大初动能.(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.【例1】侈选)(2020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v的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()1A. 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

4、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【例2】(2018-全国卷口17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28x10-19 J已知普朗克常量为6.63x10-34 J-s，真空中的光速为3.00x108 m-s-1.能使锌产生光电效应的单色光的最低 频率约为()A. 1x1014 Hz B. 8x1014 Hz C. 2x1015 Hz D. 8x1015 Hz【变式1 （2020-北京市东城区二模）研究光电效应的实验规律的电路图如图2所示，加正向电压时，图中光 电管的A极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之.当有光照

5、射K极时，下列说法正确的是（）电源A. K极中有无光电子射出与入射光频率无关B. 光电子的最大初动能与入射光频率有关C. 只有光电管加正向电压时，才会有光电流D. 光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大【变式2侈选）（2017全国卷口19）在光电效应实验中，分别用频率为盼vb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Ebh为普朗克常量.下列 说法正确的是（）A. 若 VaVb，则一定有 UVb，则一定有 EkaEkbC. 若 UaUb，则一定有 EkahEkb【变式31（2020-辽宁大连市第二次模拟）用一束绿光和一束蓝光照射某种金

6、属的表面，均发生了光电效应.下 列说法正确的是（）A. 用蓝光照射金属时，逸出的光电子最大初动能更大B. 用蓝光照射金属时，单位时间内逸出的光电子数更多C. 增加光照强度，逸出的光电子最大初动能增大D. 如果换用红光照射，一定能使该金属发生光电效应【变式4】.（2020-陕西汉中市下学期模拟）用如图所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某 一位置，开关S闭合时，用单色光1照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，用单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则（）A. a光的强度一定大于b光的强度B. a光的频率一定大于阴极K的极限频率C. b光的频率一定小于阴极K的极限频

7、率D. 开关S断开后，用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针一定不会发生偏转热点题型二光电效应的图象问题图象名称图线形状由图线直接（间接）得到的物理量最大初动能Ek与 入射光频率v的 关系图线 4/极限频率：图线与v轴交点的横坐标v c逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W=-E=E普朗克常量：图线的斜率k=h颜色相同、强度不 同的光，光电流与 电压的关系才强光（黄）L 弱光（黄）J-.U.QU饱和光电流/m：电流的最大值口最大初动能：E =eU kmc颜色不同时，光电流与电压的关系f /一黄光蓝光UM 0u口遏止电压Uc、Uc2饱和光电流口最大初动能 Ek = eUci，Ek2 = eU

8、c2口截止频率V :图线与横轴的交点遏止电压U与入射光频率V的关口遏止电压U :随入射光频率的增大而增大系图线普朗克常量队等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h=ke.（注：此时两极之间接反向电压）（一）对E旷v图象的理解由Ev图象可以得到的信息o?-E /（1）极限频率：图线与V轴交点的横坐标Vc.（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.【例2. （2020-东北三省四市教研联合体模拟）在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最 大初动能旧卜与入射光频率V的关系如图所示，则（）甲乙甲 乙A. 两条图线与横轴的夹角a和月一定不相等B.

9、 若增大入射光频率v,则所需的遏止电压Uc随之增大C. 若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D. 若增加入射光的强度，不改变入射光频率v,则光电子的最大初动能将增大【变式】（2019-云南第二次统一检测）某金属发生光电效应，光电子的最大初动能稣与入射光频率v之间的 关系如图1所示.已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是 （）A-入射光的频率小于vc也可能发生光电效应现象B. 该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C. 若用频率是2vc的光照射该金属，则遏止电压为勺D. 遏止电压与入射光的频率无关【变式2 .（2020-山

10、东济南模拟）如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能稣与入射光频率v 的关系图象.由图象可知（）A.该金属的逸出功等于fB.该金属的逸出功等于hv0C.D.入射光的频率为号时，产生的光电子的最大初动能为f入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为f(二) 对I- U图象的理解由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.【例2】(2020-河南新乡模拟)用如甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关 系.图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对

11、调，分别用心b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知()A. 单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大B. 单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大C. 单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最小D. 单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小【变式1】.在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到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（）甲丙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

12、电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能【变式2】如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图象，用单色光1和单色 光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2,普朗克常量为。，则下列说法正确 的是（）A.B.单色光1的频率比单色光2的频率高C.增大单色光1的强度，其遏止电压会增大D.E E 单色光1和单色光2的频率之差为k1 k2（三）对Uc v图象的理解由Uv图象可以得到的信息（1）截止频率vc：图线与横轴的交点.（2）遏止电压U/随入射光频率的增大而增大.（3）普朗克常量队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

13、电压）【例4. （2020-河北唐山市第一次模拟）用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图 5甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标 为5.15x1014 Hz.已知普朗克常量h = 6.63x10-34 J-s,则下列说法中正确的是（）A. 欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B. 当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C. 增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D. 如果实验中入射光的频率v=7.00x1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1.2x 10-19 J【变式

14、1】（多选）（2020山西运城模拟）美国物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属的遏止电压U c与入射光频率v的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量打，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是（）A-入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B. 增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C. 由U-v图象可知，这种金属截止频率为vcD. 由U -v图象可求普朗克常量表达式为h=cV1-vc【变式2】从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他 通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率v，作出图乙所示的U

15、c-v图象，由此 算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性.已 知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是（）eU八一UA. h= c2 c1V2 V1B.h= Uc2 Uc1 ev2v1K VC. h= TT TT eUc2Uc1D.eV2 V1h U厂U, c2 c1热点题型三对光的波粒二象性的理解对波粒二象性的理解项目内容说明光的粒子性(1) 当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一 份”进行的，表现出粒子性(2) 少量或个别光子容易显示出光的粒子性粒子的含义是“不连续的”“一份一份的”，光子不同于宏观观念的粒子光的波动性(1

16、) 足够能量的光在传播时，表现出波动的性质(2) 光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可 能性大小(概率)可用波动规律来描述光的波动性是光子本身的一种属性，不是 光子之间相互作用产生的，光的波动性不 同于宏观概念的波波和粒子的对立与统一宏观世界：波和粒子是相互对立的概念. 一、 一 一 一 一.一hc .微观世界：波和粒子是统一的.光子说并未否定波动性，光子能量Ehv ；，其中，v和久X就是描述波的两个物理量【例5】关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A. 不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B. 运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨

17、道C. 波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D. 实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性【变式1】(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. 。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【变式2】（多选）1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之.如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是（）A. 亮条纹是电子到达概率大的地方B. 该实验说明物质波理

18、论是正确的C. 该实验再次说明光子具有波动性D. 该实验说明实物粒子具有波动性 【变式3】.（多选）（2020河南开封模拟）下列关于微观粒子波粒二象性的认识正确的是（）A. 由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹B. 由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，再由不确定性关系知粒子动量将完全确定C. 大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性D. 波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的【变式4】.（多选）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如囹a）（b）（c）所示 的图象，则（）A.图象（a）表明光具有粒子性B .图象（c）表明光具有波动性C.用紫外光观察不到类似的图象D实验表明 光是 -种概率波