粤教版高中物理选择性必修第三册第四章波粒二象性本章小结4课件

这是一份粤教版高中物理选择性必修第三册第四章波粒二象性本章小结4课件，共42页。

第四章　波粒二象性本章小结构建知识网络归纳专题小结1．与光电效应有关的五组概念对比(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：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．专题1　光电效应现象和光电效应方程的应用(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．(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；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(1)爱因斯坦的光电效应方程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Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．(3)逸出功W0与截止频率νc的关系是W0＝hνc.例1　(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Uaνb，则一定有Eka>EkbC．若Uaνb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A错误；又有W＝hν－Ek，W相同，则D错误．答案：BC专题2　光电效应的四类图像例2　(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是 (　　)根据光电效应方程Ek＝hν－W0知Ek－ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的截止频率，则金属的逸出功等于hνc，故D正确．答案：CD1．对光的波动性和粒子性的进一步理解专题3　对波粒二象性的理解例3　(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列实例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解析：电子束通过双缝实验装置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，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确．答案：ACD典练素养提升1．[物理观念]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．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 JC．10-15 J D．10-12 J【答案】B2．[物理观念](多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是 (　　)A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体B．光是波，与橡皮绳上的波相似C．光的波动性是大量光子运动规律的表现，在干涉条纹中，那些光强度大的地方，光子到达的概率大D．在宏观世界中波动性和粒子性是对立的，在微观世界是可以统一的【答案】CD【解析】由于波动性和粒子性是光同时具有的两种属性，不同于宏观观念中的波和粒子，故A、B错误．在干涉实验中，光强度大的地方即为光子到达概率大的地方，表现为亮纹；光强度小的地方即为光子到达概率小的地方，表现为暗纹，故C正确．在宏观世界中，牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”是相互对立的，只有在微观世界中，波动性与粒子性才能统一，故D正确．3．[科学探究](多选)如图所示的电路可以用来研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系．电源按图示极性连接时，密封在真空玻璃管中的阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流，阴极K与阳极A之间电压的大小可以通过移动滑片P调整，电压表为非理想电表，则以下说法正确的是 (　　)A．在光照条件不变的情况下，当P向右移时，光电流增大，最终会趋于一个饱和值B．在光照条件不变的情况下，当P移至滑动变阻器的最左端时，电流表的示数一定为零C．在连接电路后K受光照前，移动P后发现电压表读数无法调至零，可能是导线ac断路D．在连接电路后K受光照前，P从a移到b后发现电压表读数先变小后变大，可能是导线ac的c端误连接在b端【答案】AC【解析】在光照条件不变的情况下，当P向右移时，光电管的正向电压增大，电子从阴极运动到阳极所用的时间减小，光电流增大，但由于光照不变，即单位时间内逸出的光电子数一定，所以当正向电压增大到某一值时，光电流不再增大即达到饱和光电流，故A正确；在光照条件不变的情况下，当P移至滑动变阻器的最左端时，即光电管的电压为0，但光电子仍能从阴极运动到阳极，即电流表示数不为零，故B错误；如果ac断路即滑动变阻器为限流式接法，所以电压表的示数无法调零，故C正确；导线ac的c端误连接在b端时，移动滑片，电压表示数不变，故D错误．4．[物理观念]在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率为k、与横轴交点为ν0，电子电荷量的绝对值为e，则 (　　)A．普朗克常量为ekB．所用材料的逸出功为kν0C．用频率低于ν0的光照射该材料，只要光照足够强，也能发生光电效应D．用频率为ν(ν>ν0)的光照射该材料，逸出光电子的最大初动能为ekν【答案】A5．[物理观念]康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图中给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿哪个方向运动，波长如何变化 (　　)A．方向3，变长B．方向1，变短C．方向1，变长D．方向2，不变【答案】C【解析】光子与电子碰撞过程系统动量守恒，系统动量的矢量和不变，碰前动量向右，故碰撞后系统的动量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1运动；由于电子动能增加，故光子的能量减小，根据ε＝hν，光子的频率减小，根据c＝λν，波长变长，C正确，A、B、D错误．6．[科学探究](多选)如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m.电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是 (　　)【答案】BCD7．[科学探究](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h＝6.6×10-34 J·s，下列说法正确的是 (　　)A．金属钾发生光电效应的截止频率约为5.5×1014 HzB．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eVC．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2ID．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V【答案】AD8．[物理观念](2023年广东模拟)分别使用光束a、b、c做研究光电效应规律的实验，得到光电流随光电管两端电压的变化关系如图所示. 正确的分析是 (　　)A．b与c光的频率相同B．a比b光的遏止电压大C．b与c光的强度相同D．a与c光照射阴极产生的光电子最大初动能相同【答案】A9．[科学思维]如图所示，电源的电动势为E，内阻不计，K为光电管的阴极．闭合开关S，将波长为λ的激光射向阴极，产生了光电流．调节滑片P，当电压表示数为U0时，光电流恰好减小到零，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中光速为c.求：(1)入射激光光子的动量p；(2)从阴极K发出光电子的最大初动能Ekm；(3)增大入射激光的频率，为能测出对应的遏止电压，求入射激光频率的最大值νm.