高中物理 第5章 波与粒子章末分层突破教师用书 鲁科版选修3-5

第5章 波与粒子 自我校对光电子波粒hWmv 2概率波hxp_光电效应现象的分析1.光电效应的特点 (1)产生条件：入射光频率等于或大于被照射金属的极限频率(2)入射光频率决定每个光子能量Eh决定光电子逸出后最大初动能(3)入射光强度决定每秒钟逸出的光电子数决定光电流大小(4)爱因斯坦光电效应方程hWmv2W表示金属的逸出功，c表示金属的极限频率，则Whc.2光电效应问题分析有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行简单计算解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系利用光电管研究光电效应实验如图51所示，用频率为1的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图51A用紫外线照射，电流表中一定有电流通过B用红外线照射，电流表中一定无电流通过C用频率为1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D用频率为1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变E若将电源的正、负极对调，电流表的示数可能不为零【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A正确；因不知阴极K的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B错误；用频率为1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，UMK0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C错误；滑动变阻器的触头向B端滑动时，UMK增大，阳极M吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UMK，光电流也不会增大，D正确；若将电源的正负极对调，在光电管M、K间加上反向电压，但因光电子从K极射出时有一定的初速度，因此仍可能有电子由K极到达M极，电流表示数不为零，E正确【答案】ADE对光的波粒二象性的理解光子的能量Eh，和动量p是描述光的粒子性的重要物理量，波长和频率是描述光的波动性的典型物理量普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁.项目内容备注光的粒子性光与物质发生相互作用时，这种作用是一份一份进行的，表现出粒子的性质少量或个别的光子表现出光的粒子性频率高的光表现出光的粒子性，频率越高，粒子性越明显粒子性的含义是“不连续”、“一份一份的”光的粒子性中的粒子不同于宏观观念上的粒子光的波动性光子传播时，表现出波的性质大量光子表现出波动性频率低的光表现出光的波动性，波长越长，波动性越明显光的波动性是波本身的属性，不是光子之间相互作用产生的光的波动性中的波不同于宏观观念上的波波和粒子的对立、统一宏观世界：波和粒子是相互对立的微观世界：波和粒子是统一的光子说并没有否定波动说，E中c和都是波的概念关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波C光的波动性不是由于光子间的相互作用而形成的D光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量h中，频率仍表示的是波的特性E光电效应现象说明光具有粒子性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，B错误，C正确；光具有波粒二象性，光的波动性与粒子性不是独立的，由公式h可以看出二者是有联系的光的粒子性并没有否定光的波动性，D正确，光电效应现象是光与物质作用时表现出的粒子性，E正确【答案】CDE(1)能否发生光电效应是由入射光的频率与金属的极限频率大小关系决定(2)饱和光电流的大小与入射光的强度有关，入射光的强度越大，饱和光电流越大(3)光具有波粒二象性，条件不同，光的波动性或粒子性的表现程度也不相同1.(2016全国乙卷)现用某一光电管进行光电效应实验，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】产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法E正确【答案】ACE2(2016徐州一中检测)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性下列事实中突出体现波动性的是() 【导学号：18850070】A一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C质量为103kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波长约为1023m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同E大量电子通过狭缝，在屏上出现明暗相间的条纹【解析】光子照射到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A错误；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光具有波动性，B正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，所以看到小球的轨迹，C错误；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确；大量电子通过狭缝，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，说明电子具有波动性，E正确【答案】BDE3(2016江苏南京二模)用图52甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图52乙所示则光电子的最大初动能为_J，金属的逸出功为_J.图52【解析】由图乙可知该金属的遏止电压Uc2 V，则光电子的最大初动能EkeUc3.21019 J；由光电效应方程，可得：EkhW，即W4.81019 J.【答案】3.210194.810194(2016江苏高考)(1)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_(2)几种金属的逸出功W0见下表：金属钨钙钠钾铷W0(1019J)7.265.123.663.603.41用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范围为4.01077.6107m，普朗克常数h6.631034Js.【解析】(1)光速为c，频率为的光子的波长，光子的动量p.用该频率的光垂直照射平面镜，光被垂直反射，则光子在反射前后动量方向相反，取反射后的方向为正方向，则反射前后动量改变量pp2p1.(2)光子的能量E取4.0107m，则E5.01019 J根据EW0判断，钠、钾、铷能发生光电效应【答案】(1)(2)钠、钾、铷能发生光电效应5(2016大连一中检测)光具有波粒二象性，光子的能量Eh，其中频率表征波的特征在爱因斯坦提出光子说之后，又提出了光子动量p与光波波长的关系.若某激光管以P60 W的功率发射波长663 nm的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在1 s内发射出多少个光子？(2)若该管发射的光束被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大？【解析】(1)由能量守恒定律得Ptn，可得n21020个(2)对光子由动量定理，可得Ft(p2p1)n，可得F2107 N由牛顿第三定律知黑体表面所受作用力FF2107 N.【答案】21020个(2)2107 N我还有这些不足：(1)_(2)_我的课下提升方案：(1)_(2)_