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1. 1 第十七章波粒二象性專題的整合，加深和提高了對測試點1：光電效應現象與波粒二象性的理解【典型例1】（多選）已知截止能使某種金屬產生光電效應的頻率為c，則下列說法正確的是： ( ) A.當金屬受到頻率為2c的單色光照射時，必然產生光電子。 B、當用頻率為2c的單色光照射金屬時，會產生光電子。 光電子的最大初始動能為 h cC。 當照射光的頻率大于c時，如果增加，則功函數增加D。當照射光的頻率大于c時，如果增加一倍，則光電子的最大能量初始動能也為【分析】選擇A或B，金屬的截止頻率為c，則可以看出功函數W0=hc，功函數由金屬本身的性質決定，與金屬的截止頻率無關。照射光的頻率，C錯誤。根據光電效應定律：入射光的頻率決定是否
2、光電效應發生，A正確； 由光電效應方程Ek=hW 0 代入W0=hc，可知B正確，D錯誤。 【典型例2】（選擇題）（2015年江蘇高考）波粒二象性是微觀世界的基本特征。 下列說法正確的是： ( ) A. 光電效應現象揭示了光的粒子性 B. 熱中子束輻射 晶體上產生的衍射圖案表明中子是波狀的。 C、黑體輻射的實驗規律可以用光的波動性來解釋。 D. 動能相等的質子和電子具有相等的德布羅意波長。 【分析】選擇A或B。 光電效應表明光具有粒子性，A正確。 衍射是波的特征，表明中子是波狀的。 B 是正確的。 黑體輻射的實驗規律表明光具有粒子性，C誤差。 動能相等的質子和電子質量不同，德布羅意波長不相等，D誤差。 【測試點總結】1
3、光電效應的規律： (1)任何一種金屬都有截止頻率。 入射光的頻率必須大于該截止頻率才能發生光電效應。 如果低于這個截止頻率，則不能發生光電效應。 (2)光電子的最大初始動能與入射光的強度無關，隨著入射光頻率的增加而增加。 (3)光電效應的發生幾乎是瞬時的，產生電流的時間不超過10-9s。 （4）大于截止頻率的光照射金屬時，光電流強度（反映單位時間內發射的光電子數）與入射光強度成正比。 2、光電流與電壓的關系：當對光電管施加反向電壓時，光電流隨著電壓的升高而逐漸減小。 當電壓大于2或等于阻斷電壓時，光電流為0，如圖所示。 .當對光電管施加正向電壓時，光電流隨著電壓的增加而逐漸增加。 當電壓增加到一定值時，光電流達到飽和值。
4. 如果進一步增加電壓，光電流將不再增加。 三、光電效應中的兩種對應關系：【點對點訓練】1、（2018年大慶中學二年級測試）2003年，全球物理學家評選“十大最美物理實驗”，第一名地點是1961年物理實驗科學家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實驗裝置進行電子干涉實驗。 從輻射源發出的電子束通過兩個狹縫后，顯微鏡的熒光屏上出現干涉條紋。 本實驗表明 ( ) A. 光具有波動性 B. 光具有波粒二象性 C. 微觀粒子也具有波動性 D. 微觀粒子也是電磁波的一種 [分析] 選擇 C. 電子束輻射后當輻射源通過兩個狹縫時，顯微鏡的熒光屏上出現干涉條紋，表明微觀粒子也是波狀的。 選項C是正確的。 2.（多選）光電效應實驗中，用頻率為
5. 是的，下列說法正確的是： ( ) A. 增加入射光的強度，光電流增加。 B、降低入射光強度，光電效應消失。 C、用比這個頻率小的光，肯定不會出現這種情況。 光電效應D.如果頻率大于光照射高中物理波粒二象性，光電子的最大初始動能變大。 【分析】選擇A或D。增加入射光的強度，單位時間內擊中單位面積的光子數量增加，光電流增加3。A項正確。 降低入射光的強度只會降低光電流。 光電效應現象是否消失與光的頻率有關，與光的強度無關。 B項是錯誤的。 使用頻率小于該頻率的光照射，但只要光的頻率大于極限頻率0，仍然可以發生光電效應，C項是錯誤的。由愛因斯坦的光電效應方程hW yi = mv2，我們可以得到：光頻率12增加，而W yi 不變，因此光電子的最大初始動能變大，D項
6.正確。 測試點2光電效應方程及其應用【典型例子】過去我們所知道的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在很短的時間內只能吸收一個光子并從金屬表面逃逸。 強激光的出現豐富了人們對光電效應的認識。 當金屬受到強激光照射時，由于其極高的光子密度，一個電子有可能在極短的時間內吸收多個光子，從而形成多光子光電效應，這一點已被實驗證實。 光電效應實驗裝置示意圖如圖所示。 若用頻率為 的普通光源照射陰極K，則不會產生光電效應； 如果用同頻率的強激光照射陰極K，就會產生光電效應。 此時，如果施加反向電壓U，則陰極K連接電源正極，陽極A連接電源負極。 K和A之間形成電場，使光電子減速。逐漸增大U，光電流會逐漸減??； 當光電流剛剛減小時
7、當達到零時，施加的反向電壓U可如下（其中W是功函數，h是普朗克常數，e是電子電荷）( )AU= - BU= -hC.U=2h- W DU= -52 【分析】選B。從題意可知，電子吸收多個光子仍然遵守光電效應方程。 假設電子吸收n個光子，則逃逸光電子的最大初始動能為Ek=nh-W（n=2,3,4），發射的光電子在抑制電壓下運動時應有Ek=eU。 由以上兩式可得U=。 如果n=2，則B是正確的。 n 【測試要點總結】 1、光子理論： (1)光子：在空間傳播的光是不連續的，而是分成幾部分，每一部分稱為光子，簡稱光子。 (2)光子的能量：E=h，h為普朗克常數，h=6.6310 -34
8. Js，每個光子的能量僅取決于光的頻率。 2、光電效應方程： (1) 最大初始動能與入射光頻率的關系：E k = hW 0. 4 (2) 若入射光的能量恰好等于入射光的功函數金屬W0，則光電子的最大初始動能為零，入射光的頻率就是金屬的截止頻率。 此時hc=W0，即c=，即可求出截止頻率。 W0(3)Ek-曲線：如圖所示，由Ek=hW 0 可知，橫軸上的截距為金屬的截止頻率或極限頻率，縱軸上的截距為金屬的截止頻率或極限頻率。金屬的功函數為負值。 ，斜率是普朗克常數。 3、定量分析光電效應時應把握三個關系： (1) 愛因斯坦光電效應方程：E k=hW 0。 (2) 最大初始動能與制動電壓的關系：E k = eUc。 (3)功函數與極限頻率和極限波長的關系0
9、部門：W 0=hc=h。 c0 【對位訓練】 1.（2014年江蘇高考）已知鈣、鉀的截止頻率分別為7.、5.。 在一定單色光的照射下，兩種金屬都會發生光電效應。 比較它們的表面逃逸頻率。 從鈣發射的光電子具有最大的初始動能，從鈣逸出的光電子具有較大的（ ） A.波長 B.頻率 C.能量 D.動量 【分析】選 A。根據愛因斯坦光電效應方程：E km = hh 0物理資源網，由于鈣的0大，能量Ekm小，頻率小，波長長。 B、C項錯誤，A項正確； 根據物質波波長= ，所以鈣逃逸產生的光電子動量很小，Dh項是錯誤的。 2、如圖所示，當開關S斷開時，一束光子能量為2.5eV的光束照射到陰極P上，發現電流表讀數
10.它不為零。 打開開關，調節滑動變阻器。 發現當電壓表讀數小于0.60V時，電流表讀數仍然不為零。 當電壓表讀數大于或等于0.60V時，電流表讀數為零。 可見，陰極材料的功函數為 ( ) A.1.9 eV B.0.6 eVC.2.5 eV D.3.1 eV5 【分析】選擇A，當電流表讀數為零時，光電子的初始動能完全被電場力消耗，所以Ek=eU=0.6eV，又因為Ek=hW，所以W=hE k=(2.5-0.6)eV=1.9 eV 。 3、用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅表面，產生光電效應，得到光電子最大初始動能Ek隨入射光頻率變化的Ek-圖像。已知鎢的功函數為3.28eV，鋅的功函數為
11.功為3.34eV。 若將兩圖畫在同一個Ek坐標圖上，其中實線代表鎢，虛線代表鋅，則圖中正確反映這一過程的圖是（ ） 【分析】選A。光電效應方程Ek=hW 0，可知E k-圖的斜率代表普朗克常數h，因此鎢和鋅的Ek-圖應該是平行的。 圖形的十字截距代表極限頻率c，c=，所以鋅W0的c較大。 因此正確答案為A。 【補償訓練】（多選） 在光電效應實驗中，用同一單色光依次照射鋅和銀的表面，即可產生光電效應。 對于這兩個過程，下列四個物理量中必須不同的是（ ） A. 制動電壓 B. 飽和光電流 C. 光電子最大初始動能 D. 功函數 【分析】 選擇 A、C 或D.不同金屬的功函數W0不是
12、同樣的，所以用同樣的單色光照射鋅和銀的表面時，光電子逃逸后的最大初始動能Ek=hW 0 也是不同的。 C、D均正確； 抑制電壓滿足eUc=Ek，因此抑制電壓也不同。 ，A正確； 飽和光電流的大小與光強有關。 只要光強相同，光電效應產生的飽和光電流是相同的。 B錯了。 測試點 三原子結構 【典型例1】（多選） 關于原子結構，下列說法正確的是（ ）6A。 玻爾原子模型可以很好地解釋氫原子光譜的實驗規則B。盧瑟福核結構模型可以很好地解釋原子的穩定性。 C.盧瑟福的粒子散射實驗表明，原子內部存在帶負電的電子。 D.盧瑟福的粒子散射實驗否定了湯姆遜關于原子結構的“棗糕模型” 【分析】】選擇A或D。玻爾提出的原子模型成功地解釋了原子的穩定性。
13.氫原子光譜的定性和實驗規則； 盧瑟福的核結構模型無法解釋原子的穩定性； 盧瑟福的粒子散射實驗表明原子具有核結構，否定了湯姆遜關于原子結構的“棗糕模型”；湯姆遜在研究陰極射線時發現了電子。選項A、D正確，選項B、C錯誤。7【典型】例2】玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實驗規律，如圖所示為氫原子從n=4能級躍遷到n=能級時的氫原子能級圖。 2、發射頻率為_Hz的光子，用該頻率的光照射鉀表面，逸出功為2.25 eV，產生的光電子的最大數量為_eV（電子電荷e=。 1.6010-19C，普朗克常數h=6.6310-34Js) 【分析】根據-0.85-(-3.40)eV=h，
14、可求出光子的頻率=6.1510 14Hz； 根據Ek=hW 0，可得光電子最大初始動能Ek=2.55eV-2.25eV=0.3eV。 答案：6.1510 14 0.3 【測試要點總結】 1、粒子散射實驗：2000年，英國物理學家盧瑟福和他的助手進行了粒子轟擊金箔的實驗，發現絕大多數粒子基本保留在金箔經過的路徑上。穿過金箔。 它們原本是朝著原來的方向飛去的，但有一些粒子發生了大角度的偏轉，甚至大于90°，??這意味著它們差一點就被“撞”回來了。 為了解釋粒子的大角度散射，盧瑟福提出了原子的核結構模型。 2、原子的核結構模型：原子的中心有一個很小的原子核。 原子的所有正電荷和幾乎所有質量都集中在原子核中。 帶負電的電子在原子核外的空間中繞軌道運行。
15.核旋轉。 3、玻爾原子模型： (1)穩態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態。 在這些能量狀態下，原子是穩定的。 盡管電子圍繞原子核運動，但它們并不向外輻射能量。 (2)躍遷：當原子從一種靜止狀態躍遷到另一種靜止狀態時，它會輻射或吸收一定頻率的光子。 光子的能量由這兩個穩態之間的能量差決定，即h=E m-En。 (3)軌道：原子的不同能態對應于電子繞原子核在不同圓軌道上的運動。 原子的靜止狀態是不連續的，因此電子的軌道也是不連續的。 4、氫原子的能級結構及能級公式： (1)原子各靜止態的能量值稱為原子的能級。 對于氫原子，其能級公式為En=，對應的軌道半E12半徑公式為rn=n2r1。 其中，n稱為量子數，只能是正整數：E 1=-13.6
16.eV，r1=0.5310-10m。 （2）原子的最低能態是基態，對應于電子在最靠近原子核的軌道上運動； 較高的能態稱為激發態，它對應于在遠離原子核的軌道上運動的電子。 氫原子的能級圖如圖所示。 8 【點對點訓練】 1、盧瑟福粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以視為靜止。 下圖顯示了兩個粒子在金箔散射過程中的軌跡。 正確的是（ ） 【分析】選C。粒子與原子核相互排斥，A、D 錯誤； 運動軌跡越靠近原子核，受力越大，運動方向的變化越明顯高中物理波粒二象性，B錯誤，C正確。 2、根據玻爾原子結構理論，氦離子（He+）的能級圖如圖所示。 n=3軌道上的電子比n=5軌道上的電子離氦核更遠（可選“近”或“遠”）。 當大量He+處于n=4的激發態時，由于躍遷而發射_條譜線。 【分析】根據玻爾理論，電子離原子核越遠，原子的能級就越高。 另外，當n=4能級的原子躍遷到基態時，會產生=6條譜線。 C24 答案：近6 【補償訓練】盧瑟福實驗用粒子轟擊金箔來研究原子結構。 正確反映實驗結果的示意圖是（ ）【分析】選D。根據原子核的結構，結合粒子散射實驗的現象分析：大多數粒子經過原子核后，速度方向沒有改變。金箔，只有少數靠近原子核的粒子以較大的角度偏轉（離原子核越近，偏轉角度越大。大），面向金核的粒子很少被彈回來，D是正確的。
