第15章 第1讲 光电效应 波粒二象性(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

学习要求与学科素养 考情预测 1．了解人类探索原子及其结构的历史．知道原子的核式结构模型．通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构．(物理观念) 2．了解原子核的组成和核力的性质．知道四种基本相互作用．能根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程．(科学思维) 3．了解放射性和原子核衰变．知道半衰期及其统计意义．了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护．(物理观念) 4．认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应．关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响．(科学思维) 5．通过实验，了解光电效应现象．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义．能根据实验结论说明光的波粒二象性．(科学探究) 6．知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征．体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响．(科学态度与责任) 本章从光电效应、原子能级与跃迁、核反应方程式、衰变、核能的计算等多角度考查．常见的题型有①光电效应方程的应用；②原子核式结构模型；③原子能级与能级跃迁；④核反应方程；⑤衰变与半衰期；⑥质能方程与核能的计算. 第1讲　光电效应　波粒二象性 光电效应及其规律 1．光电效应现象 照射到金属表面的光，能使金属中的__电子__从表面逸出的现象叫作光电效应现象，发射出来的电子叫__光电子__. 2．光电效应的产生条件 入射光的频率__大于或等于__金属的截止频率． 3．光电效应规律 (1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须__大于或等于__这个截止频率才能产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的__强度__无关，只随入射光频率的增大而__增大__. (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s. (4)当入射光的频率大于截止频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成__正比__. 爱因斯坦光电效应方程 1．光子：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光子，光子的能量ε＝__hν__. 2．逸出功W0 要使电子脱离某种金属需要外界对它做功，做功的__最小值__叫作这种金属的逸出功，用W0表示． 3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的__电子__吸收光子的能量后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值． 4．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝__hν－W0__. (2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的　最大初动能　. 光的波粒二象性与物质波 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． (2)光电效应说明光具有__粒子__. (3)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有__波粒二象__性． 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． 1．判断下列说法的正误． (1)光子和光电子都是实物粒子．(　×　) (2)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于金属的逸出功．(　√　) (3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．(　×　) (4)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性．(　√　) 2．用光电管进行光电效应实验时，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上．下列说法正确的是(　C　) A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应 B．入射光的频率越大，极限频率就越大 C．入射光的频率越大，遏止电压就越大 D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大 3．单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1.用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2，则该金属的逸出功为(　B　) A．E2－E1 B．E2－2E1 C．2E1－E2 D． 命题点一　光电效应现象和光电效应方程的应用(师生共研) 1．对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率． (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光． (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关． (4)光电子不是光子，而是电子． 2．两条对应关系 (1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大． (2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大． 3．定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc. (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc. (2024·黑吉辽)(多选)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器．用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　BD　) A．该金属的逸出功增大 B．X光的光子能量不变 C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多 如图所示为光电效应实验装置图．实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计有示数；而用b光照射光电管时，灵敏电流计没有示数．则下列说法正确的是(　A　) A．a光频率大于b光频率 B．若增加b光的照射时间，灵敏电流计将会有示数 C．若增大b光的光照强度，灵敏电流计将会有示数 D．用b光照射时，适当增大电源的输出电压，灵敏电流计将会有示数 如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零．已知电容器的电容为C，带电荷量为Q，极板间距为d，普朗克常量为h，电子电荷量的绝对值为e，不计电子的重力．关于电容器右侧极板的带电情况和入射光的频率ν，下列判断正确的是(　C　) A．带正电，ν0＋ B．带正电，ν0＋ C．带负电，ν0＋ D．带负电，ν0＋ 命题点二　光电效应的图像(师生共研) 图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 光的颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时光电管两极之间接反向电压) 如图甲所示为光电效应实验的电路图，利用不同频率的光进行光电效应实验，测得光电管两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙中a、b、c、d四条曲线所示．用νa、νb、νc、νd表示四种光的频率，下列判断正确的是(　A　) A．νb＞νc＞νd＞νa B．νd＞νb＞νc＞νa C．νd＞νc＞νb＞νa D．νa＞νc＞νb＞νd (多选)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的是(　BD　) A．由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能小 B．由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，当电压表示数增大到某一值后，电流表的读数将不再增大 C．由图乙可知，③光子的频率小于①光子的频率 D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大 (多选)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示．若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到(　CD　) A．该金属的逸出功为零 B．普朗克常量为，单位为J·Hz C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b D．当入射光的频率为3a时，遏止电压为 命题点三　光的波粒二象性和物质波(自主学习) 1．从数量上看 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性． 2．从频率上看 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象． 3．从传播与作用上看 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性． 4．波动性与粒子性的统一 由光子的能量表达式E＝hν，光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量——频率ν和波长λ. 下列说法正确的是(　D　) A．质子的德布罗意波长与其动能成正比 B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α射线 C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样．下列关于a、b两束单色光的说法正确的是(　C　) A．a光子的能量较大 B．在水中a光传播的速度较小 C．若用b光照射某金属没有光电子逸出，则a光照射该金属时也没有光电子逸出 D．若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的 下列说法正确的是(　D　) A．光在介质中的速度等于光在真空中的速度 B．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 C．光的偏振现象说明光是纵波 D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光 学科网（北京）股份有限公司 $$