高中物理 第二章 波粒二象性章末复习课学案 粤教版选修35

第二章 波粒二象性章末复习课【知识体系】答案填写0(W0为逸出功)hmvW0干涉衍射光电效应康普顿效应xp主题1光电效应1光电效应现象的判断光电流的大小每秒入射的光子数2光电效应方程光电效应方程的实质是能量的转化和守恒定律在光电效应现象中的反映，根据能量守恒定律，光电子的最大初动能与入射光子的能量和逸出功的关系为hmvW0，这个方程叫爱因斯坦光电效应方程3光子被吸收的情况光电效应中，光子与金属中的电子作用，光子整个被吸收，且电子一般一次只能吸收一个光子；康普顿效应中，光子与晶体中的自由电子发生碰撞，电子只能吸收光子的部分能量【典例1】(2016江苏卷)几种金属的逸出功W0见下表：金属钨钙钠钾鉫W0(1019 J)7.265.123.663.603.41由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应已知该可见光的波长的范围为4.01077.6106 m，普朗克常数h6.631034 Js.解析：可见光的最大光子能量Eh6.631034 J5.01019 J.可见光子能量大于钠、钾、铷的逸出功，可以使钠、钾、铷发生光电效应答案：可以使钠、钾、铷发生光电效应 针对训练1下表中列出了几种金属的逸出功，关于光电效应现象以下说法正确的是()金属钨钙钠钾铷W0/eV4.543.202.292.252.13A.某种光能使铷发生光电效应，则该光也能使其他四种金属发生光电效应B遏制电压的大小不仅与金属有关，还与入射光频率有关C若某种光能使钨和钠都发生光电效应，则钨的光电子的最大初动能较大D用强度相同、频率不同的光照射钾，光电子的最大初动能相同解析：铷的逸出功最小，某种光能使铷发生光电效应，但不一定能使其他四种金属发生光电效应，故A错误；根据eU0mvhW0 可知遏制电压的大小不仅与金属有关，还与入射光频率有关，故B正确；钨的逸出功大于钠的逸出功，则若某种光能使钨和钠都发生光电效应，根据mvhW0，则钨的光电子的最大初动能较小，故C错误；根据光电效应方程可知，用强度相同、频率不同的光照射钾，光电子的最大初动能不相同，故D错误答案：B主题2光源功率与光强度的区别与联系根据爱因斯坦的光子说，光源的功率和光的强度，是两个不同的概念(1)光源的功率(P)光源每单位时间内辐射光子的能量，即Pnh，式中n表示光源单位时间内辐射的光子数(2)光的强度(I)在单位时间内垂直通过单位面积的光子的总能量，即INh.式中N表示单位时间垂直通过单位面积的光子数(3)在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数，但若换用不同频率的光照时，即使光强相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不同【典例2】某激光器能发射波长为的激光，发射功率为P，c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每分钟发射的光子数为()A. B.C. D.解析：每个光子的能量Ehh，激光器在每分钟内发出的能量W60P，故激光器每秒发出的光子数为n，C正确答案：C针对训练2科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒内单位面积上的光子数为n，光子的平均波长为，太阳帆面积为S，反射率为100%，假定太阳垂直射到太阳帆上，飞船的总质量为m.(1)求飞船加速度的表达式(光子动量ph/)；(2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度为多少？解析：(1)光子垂直打在太阳帆上再反射，动量的改变量为2p，根据动量定理得：Ftn2p，太阳帆上受到的光压力为F，故飞船的加速度a.(2)若太阳帆是黑色的，光子垂直打在太阳帆上不再反射，光子动量的改变为p，太阳帆上受到的光压力为F，故太阳帆的加速度a.答案：(1)(2)主题3波粒二象性1微观粒子的波动性和粒子性不能理解为宏观概念中的波和粒子波动性和粒子性是微观粒子的两种固有属性，任何情况下二者都同时存在2描述光的性质的基本关系式h和p中，能量和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长或频率是描述物质的波动性的典型物理量，它们通过普朗克常量h联系在一起典例(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人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光强度无关解析：干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，故A正确；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故B正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故C正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是物质的粒子性，故D错误答案：ABC针对训练3(2015上海卷)用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图所示，该实验表明()时间较短时间稍长时间较长A光的本质是波B光的本质是粒子C光的能量在胶片上分布不均匀D光到达胶片上不同位置的概率相同解析：用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，故A、B错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分而不均匀，故C正确，D错误答案：C统揽考情波粒二象性部分的重点内容是光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点一般以考查选择或填空为主真题例析(2016全国卷)(多选)现用一光电管进行光电效应的实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是()A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，故A正确；饱和光电流与入射光的频率无关，故B错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误；根据EkhWeUc，得遏止电压Uc及最大初动能Ek与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故E正确答案：ACE 针对训练(2017全国卷)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射同种金属，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ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb解析：由爱因斯坦光电效应方程eU0EkmhW0，当ab时， EkaEkb, UaUb，A错误，B正确；若UaUb，则有Eka23)分别用这三束光照射同一种金属. 已知用光束2照射时，恰能产生光电子. 下列说法正确的是()A用光束3照射时，一定不能产生光电子B用光束1照射时，一定不能产生光电子C用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大D用光束1照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多解析：依据波长与频率的关系：，因123，那么123；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A错误，B正确；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：EkmhW0，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C错误；用光束1照射时，不能产生光电效应，故D错误答案：B4(2017江苏卷)质子(H)和粒子(H)被加速到相同动能时，质子的动量_(选填“大于”、“小于”或“等于”)粒子的动量，质子和粒子的德布罗意波波长之比为_解析：动量与动能的关系： p22mEk，又质子的质量小于粒子的质量，所以质子的动量小于粒子的动量，且；根据，可得质子和粒子的德布罗意波波长之比为21.答案：小于215(2016江苏卷)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为的光子的动量为_用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为_解析：根据德布罗意波长公式，则光子的动量p.取入射方向为正方向，则光子动量的变化量pp末p初pp2h，因此当光被镜面全部垂直反射回去，光子的速度方向与开始时相反，所以光子在反射前后动量改变量的大小为.答案：6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375