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2019年高考物理人教版一轮复习第14章近代物理初步:第14章 第1讲波粒二象性

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第 十四 章


         近代物理初步
• 考 试 说 明

 考点内    要   说
                           要点解读
   容    求   明
               细节考查或直接考查,难度较低。一般
               会和原子的能级结构联系,考查原子的
               跃迁发光。知道原子跃迁发光的基本假
 氢原子           设,会计算发射和吸收光子的能量等于
        Ⅰ
  光谱           两能级的能量差;会计算氢原子从高能
               级向低能级跃迁发出特定光谱线的条数
               。一般会在选择题或填空题中考查考生
               的理解和推理能力。

考点内    要   说
                          要点解读
  容    求   明
              细节考查或直接考查,难度较低。知道原
原子核
              子核是由质子和中子组成的,知道天然放
的组成
              射性元素放出的三种射线及三种射线的特
、放射
              点;原子核发生α衰变和β衰变时核内质子
性、原    Ⅰ
              数和中子数的变化;知道半衰期由元素本
子核的
              身决定,与物理和化学状态无关,会用半
衰变、
              衰期公式进行计算。一般在选择题中考查
半衰期
              简单的理解和推理能力。
              细节考查或渗透考查,难度较低。知道放
放射性           射性同位素获得的方式,原子核的人工转
       Ⅰ
同位素           变,放射性同位素在生产生活中的应用,
              利用其射线或作为示踪原子。
         要   说
考点内容                        要点解读
         求   明
                细节考查或直接考查,难度较低。知道
核力、核            核力的作用特点,短程力、强相互作用
         Ⅰ
反应方程            ;会根据质量数守恒或电荷数守恒推断
                核反应的产物。
                细节考查或直接考查,难度较低。知道
结合能、            结合能的概念,会计算核反应前后的质
         Ⅰ
质量亏损            量亏损,根据质能方程ΔE=Δmc2计算
                核反应释放的核能。
裂变反应            细节考查或渗透考查,难度较低。能分
和聚变反            清核反应的类型,知道重核裂变和轻核
         Ⅰ
应、裂变            聚变的特点;了解可控重核裂变的反应
 反应堆            堆的基本结构和控制方法。
射线的危            渗透考查或细节考查。知道三种射线的
         Ⅰ
害与防护            特点、射线的危害和防护的措施。
考点内    要   说
                          要点解读
  容    求   明
              细节考查或渗透考查,难度较低。知道光
              电效应现象,发生光电效应的条件——光
光电效
       Ⅰ      的频率大于极限频率,光电子的最大初动
  应
              能只与入射光的频率有关,光电子瞬时发
              射,通过光电效应了解光的粒子性。
              细节考查或直接考查,难度中等或偏下。
              理解光子、光子能量、逸出功、光电子的
爱因斯           最大初动能、光电子的初动能等概念,会
坦光电           根据光电效应方程解释光电效应中的极限
       Ⅰ
效应方           频率;在光电管电路中,知道光电效应的
  程           遏止电压和随入射光频率的变化关系,会
              看图象,知道光子数与光的强度的关系。
              在选择题或填空题中考查。
第1讲 波粒二象性
1      知识梳理自测

2      核心考点突破

3      2年高考模拟
知识梳理自测
      •光电效应 
•  1.光电效应现象:


                   电子 
• 光电子在光的照射下,金属中的      ________从表面逸出的现象,
发射出来的电子叫________。           大于      极限频率 
•  2.光电效应的产生条件:入射光的频率________金属
的___________。
•  3.光电效应的四个规律:
•  (1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于 
________截止频率或极限频率才能产生光电效应。低于截
止频率时不能发生光电效应。            强度 
• 增大(2) 光电子的最大初动能与入射光的________无关,只
随入射光频率的增大而几乎是瞬时________   。
•  (3)光电效应的发生______________的,一般不超过10
-9正比s。 
•  (4)当入射光的频率大于极限频率时,饱和光电流的强度
与入射光的强度成________。
•  4.用光电管研究光电效应:
•  (1)光电效应电路图。
•  (2)光电流与饱和光电流。
•  ①入射光强度:单位时间内______________ 入射到金属表面单位
面积上的能量。频率一定时,光强        ________越大,光子数越多
。
•  ②光电流:光电子在电路中形成的电流。光电流有最大光强 电压 
值,未达到最大值以前,其大小和光强          ________、________都
有关,达到最大值以后,光电流和一定频率与强度     ________成正比。
•  ③饱和光电流:在电压    ____________________的光照射下
的最大光电流,饱和光电流不随电路中________的增大而
增大。
      •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
叫作一个光的能量子,简称光子,光子的能量hν             ε=________
。(其中h=6.63×10-34J·s。称为普朗克常量)

•  2.逸出功W0
                     最小值 
•  使电子脱离某种金属所做功的________。
•  3.最大初动能
                       电子 
•  发生光电效应时,金属表面上的________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.遏止电压与截止频率

•  (1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压Uc。
•  (2)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。
                  W
•  5.爱因斯坦光电效应方程0

•  (1)表达式:Ek=hν-________。
                 逸出功W
•  (2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量0 

是hν,这些能量的一部分用来克服金属的______________

,剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek=________

。
      •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
。                         粒子 
•  (2)光电效应、康谱顿效应说明光具有波粒二象________      性。
•  (3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的
____________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,暗条纹是光子到小
达概率________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=________,p为运动物体的

动量,h为普朗克常量。
•  思维诊断:
                      ×
•  (1)光和光电子都是实物粒子。(  )                 ×
•  (2)只要入射光的强度足够强,就可以使金属发生光电效
 ×
应。(  )
                                  √
•  (3)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于√
金属的逸出功。(  )
 ×
•  (4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。√(  
)
    √
•  (5)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性
。(  )
•  (6)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了
光电效应规律。(  )
•  (7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应,证实了光的
粒子性。(  )
•  (8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条
件下会表现为波动性。(  )
ABC 

AB 
•  [解析] 普朗克把最小的能量单位叫能量子,故A正确;
德布罗意提出了实物粒子具有波动性的规律,故B正确;在
康普顿效应中,也揭示了光具有粒子性,故C错误;X射线
是处于激发态的原子内层电子受到激发辐射出的,故D错误
。
B 
•  [解析] 能否发生光电效应,与入射光的频率有关,与
入射光的强度和光照时间均无关,A错误;若发生光电效应
,则在相同时间内,用强度较大的光照射金属时逸出的光电

子数较多,B正确;光电子的最大初动能Ekm=hν-W0,若
发生光电效应,则两束光照射出的光电子的最大初动能相同
,C、D错误。
           BC 


•  [解析] 用紫外线照射锌板能够发生光电效应,锌板上
的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出,称之为光电子,
故A错误、B正确;锌板与验电器相连,带有相同电性的电
荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带正电的
电荷量越多,验电器指针张角越大,故C正确、D错误。
核心考点突破
       •光电效应规律的理解 
•  1.对光电效应实验规律的理解
  实验规律                     理解
光电子的最大       电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作
初动能随着入       用做功,剩余部分转化为光电子的初动能
射光频率的增       ,只有直接从金属表面飞出的光电子才具

大而增大,与       有最大初动能,对于确定的金属,W0是一
入射光强度无       定的,故光电子的最大初动能只随入射光
关            的频率增大而增大
             光照射金属时,电子吸收一个光子的能量
  具有瞬时性      后,动能立即增大,不需要能量积累的过
             程
入射光越强,
             入射光越强,单位时间内发射的光电子数
饱和光电流越
             越多,因而饱和光电流越大
大
•  2.光电效应中几个易混淆的概念
•  (1)光子与光电子
•  光子是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,光子是光
电效应的因,光电子是果。
•  (2)光电子的最大初动能与光电子的动能
•  当光照射金属时,光子的能量全部被电子吸收,电子吸
收光子的能量后可能向各个方向运动。有的向金属内部运动
,有的向金属表面运动,但因途径不同,运动途中消耗的能
量也不同。唯独在金属表面的电子,只要克服金属原子核的
引力做功,就能从金属中逸出而具有最大初动能。根据爱因

斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为Ek=hν-
W0(W0为金属的逸出功),而其他经过不同的路径射出的光
电子,其动能一定小于最大初动能。
•  (3)光电流与饱和光电流
•  在一定频率与强度的光照射下产生光电效应,光电流与
电压之间的关系为:开始时,光电流随电压U的增大而增大

,当U比较大时,光电流达到饱和值Im。这时即使再增大U
,在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动,光电流
也就不会再增大,即饱和光电流是在一定频率与强度的光照
射下的最大光电流。在一定光照条件下,饱和光电流与所加
电压大小无关。
•  (4)入射光强度和光子能量
•  入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总
的能量,光子能量即每个光子的能量,光子总能量等于光子
能量与入射光子数的乘积。
C 
•  [解析] 用红光照射时,红光的频率小于绿光的频率,
则不一定发生光电效应,故A错误。增大绿光的强度,逸出
的光电子的最大初动能不变,单位时间内逸出的光电子数增
加,故B错误,C正确。改用紫光照射,由于紫光的频率大

于绿光的频率,根据光电效应方程Ek=hν-W0,则逸出的
光电子的最大初动能增大,但是单位时间内逸出的光电子的
数目不一定增多,故D错误。
〔类题演练 1 〕


                                 B 

•  A.若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴
极K时,电路中一定没有光电流

•  B.若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴
极K时,电路中一定有光电流
•  C.增大电路中电源电压,电路中光电
流一定增大
•  D.若将电源极性反接,电路中一定没
有光电流产生

       •光电效应的方程及图象 
•  1.三个关系

•  (1)爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0。

•  (2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测
得,即Ekm=eUc,其中Uc遏止电压。

•  (3)光电效应方程中的W0为逸出功,它与极限频率νc的关
系是W0=hνc。
• 2.四个图象

ABC 
•  A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压Uc不同
•  B.光电子的最大初动能不同
•  C.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可
能相同,饱和光电流也可能相同

•  D.两个光电管的Uc-ν图象的斜率可能不同

〔类题演练 2 〕


                                                             B 
•  [解析] 由hν=W0+Ek,变形得Ek=hν-W0,可知图线
的斜率为普朗克常量,即h=,故A错误;断开开关S后,光
电子匀速运动到阳极,所以电流表G的示数不为零,故B正
确;只有增大入射光的频率,才能增大光电子的最大初动能
,与光的强度无关,故C错误;仅提高照射光强度,单位时
间内发出的光电子增多,电流表G的示数增大,故D错误。
所以本题中B正确,A、C、D错误。
〔类题演练 3 〕


              BC 
•  A.a、c两束光的光
强相同
•  B.a、c两束光的频
率相同
•  C.b光的波长最短
•  D.用a光照射时光
电管发出的光电子的最
大初动能最大

       •对波粒二象性的理解 
•  1.对光的波动性和粒子性的进一步理解光的波动性       光的粒子性
 实验基                         光电效应、康普顿效
             干涉和衍射
  础                                  应
        ①光是一种概率波,即光          ①当光同物质发生作
        子在空间各点出现的可能          用时,这种作用是“
        性大小(概率)可用波动规         一份一份”进行的,
  表现    律来描述                 表现出粒子的性质
        ②大量的光子在传播时,          ②少量或个别光子容
        表现出光的波动性             易显示出光的粒子性
        ①光的波动性是光子本身          ①粒子的含义是“不
        的一种属性,不是光子之          连续”、“一份一份
  说明    间相互作用产生的             ”的
        ②光的波动性不同于宏观          ②光子不同于宏观观
        观念的波                 念的粒子

                 ABD 
•  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
•  [解析] 电子属于实物粒子,电子衍射实验说明电子具
有波动性,说明物质波理论是正确的,与光的波动性无关,
B、D正确,C错误;物质波也是概率波,亮条纹是电子到达
概率大的地方,A正确。
2年高考模拟
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