第35讲 光电效应、波粒二象性 课件——2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“光电效应 波粒二象性”专题，覆盖能量量子化、黑体辐射、光电效应规律及方程、图像问题、波粒二象性等高考核心考点，依据高考评价体系分析各考点权重，归纳选择、计算等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于高考真题训练与应试技巧指导，如结合2025陕晋青宁卷电子德布罗意波长计算，运用科学思维中的模型建构归纳光电效应图像物理量对应关系，通过爱因斯坦方程与遏止电压关联培养能量观念，帮助学生掌握答题技巧，助力教师精准教学实现高效冲刺。

第35讲　光电效应　波粒二象性 高考总复习优化设计 GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI 2027 考点一　能量量子化 必备知识•全方位凝练 1.能量子 (1)定义:普朗克假定振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 (2)能量子大小:ε=hν,其中ν是带电微粒的振动频率,h称为普朗克常量,其值为h=6.626 070 15×10-34 J·s。 (3)能量的量子化:普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的,或者说微观粒子的能量是分立的。 2.黑体辐射 (1)热辐射 ①定义:周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫热辐射。 ②特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。 (2)黑体 ①定义:某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体。 ②黑体辐射特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 [练一练] 判断下列说法对错 (1)热辐射只能产生于高温物体。(　　) (2)温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。(　　) × √ 关键能力•多维度提升 考向1　能量子 典例1　下列关于能量量子化的说法正确的是(　　) A.爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B.普朗克认为微观粒子能量是连续的 C.频率为ν的光的能量子为hν D.电磁波波长越长,其能量子越大 C 解析 能量量子化假说是由普朗克最早提出来的,故A错误;根据普朗克能量量子化假说,微观粒子的能量不连续,故B错误;能量子的能量ε=hν=h,所以电磁波波长越长,其能量子越小,故C正确,D错误。 考向2　黑体辐射 典例2　(2025浙江宁波第三中学高三期末)利用分光技术和热电偶等设备,可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况。在1 700 K和1 500 K两种温度下的黑体,其辐射强度按波长分布的情况是(　　) B 解析 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,随着黑体的温度升高,一方面,各种波长的辐射强度都有所增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故选B。 考点二　对光电效应的理解 必备知识•全方位凝练 1.光电效应及其规律 (1)光电效应现象:照到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,这个现象称为光电效应,这种电子常称为光电子。 (2)光电效应的四个规律 ①每种金属都有一个截止频率。 ②在光照条件不变的情况下,随着电压的增大,光电流趋于一个饱和值。 ③存在遏止电压,且同一金属的遏止电压只与光的频率有关。 ④当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,照到金属时会立即产生光电流。 (3)遏止电压与截止频率 ①遏止电压:使光电流减小到零的反向电压Uc。 ②截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作这种金属的截止频率。不同金属的截止频率不同。 2.爱因斯坦光电效应方程 (1)光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν,h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。 (2)逸出功W0:要使电子从金属中逸出,外界需要对它做功的最小值。 (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后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。 3.对光电效应的几点提醒 (1)两条对应关系 ①光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 ②光的频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。 (2)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逸出功与截止频率的关系:W0=hνc。 [练一练] 1.判断下列说法对错 (1)只要入射光足够强,就可以使金属发生光电效应。(　　) (2)电子枪发射电子的现象就是光电效应。(　　) (3)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。(　　) (4)光电效应方程Ek=hν-W0中,ν为入射光子的频率,而不是金属的截止频率。 (　　) × × × √ 2. (多选)(教材选择性必修第三册第71页问题改编)如图所示,用导线把不带电的验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是(　　) A.有光子从锌板逸出 B.有电子从锌板逸出 C.验电器指针张开一个角度 D.锌板带负电 BC 解析 用紫外线照射锌板时,锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出,称之为光电子,故A错误,B正确;锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,带有相同电性的电荷,验电器指针张开一个角度,故C正确,D错误。 关键能力•多维度提升 典例　(2026浙江1月选考)如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,这些光电子的最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则(　　) A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大 B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能+eU C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd D.M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 C 解析 从金属极板M上逸出的光电子到达N板时,根据动能定理得 eU=Ekm-,则电子到达N的动能为Ekm=eU+,与M、N间间距无关,与电子从金属板中逸出的方向无关,故A、B错误;要使从金属极板M射出的电子到达N时,在y方向的位移最大,则电子应沿y轴方向射出,最大位移为y=vmt,x方向位移为d=t2,解得y=vmd,故C正确;M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时,有eUc=,解得Uc=,故D错误。 考点三　光电效应的图像问题 必备知识•全方位凝练 图像名称 图线形状 由图线得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像   ①截止频率: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,即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I与电压U的关系图像   ①遏止电压:图线与横轴的交点的横坐标Uc ②饱和光电流:光电流的最大值Im1、Im2 ③最大初动能:Ek=eUc 图像名称 图线形状 由图线得到的物理量 光的颜色不同时,光电流I与电压U的关系图像   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的关系图像   ①截止频率:图线与横轴的交点的横坐标νc ②遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量: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) 关键能力•多维度提升 典例　(多选)(2025浙江1月选考)如图甲所示,三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器,记录电流表与电压表示数,两者关系如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A.分别射入同一单缝衍射装置时,Q的中央亮纹比R宽 B.P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长,P大于Q C.氢原子向第一激发态跃迁发光时,三束光中Q对应的能级最高 D.对应于图乙中的M点,单位时间到达阳极A的光电子数目,P多于Q BC 解析 根据Uce==hν-W逸出功,因Q的截止电压大于R,可知Q的频率大于R的频率,Q的波长小于R的波长,则分别射入同一单缝衍射装置时,R的衍射现象比Q更明显,则Q的中央亮纹比R窄,选项A错误;同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P的大,根据λ=,可知最小德布罗意波长,P大于Q,选项B正确;因Q对应的能量最大,则氢原子向第一激发态跃迁发光时,根据hν=Em-E2,可知三束光中Q对应的能级最高,选项C正确;对应于图乙中的M点,P和Q的光电流相等,可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等,选项D错误。 考点四　波粒二象性 必备知识•全方位凝练 1.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性。 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 每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ的关系为ν=,λ=。这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波,也叫物质波。 2.对光的波粒二象性的理解 (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 由光子的能量和动量表达式ε=hν,p=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。 关键能力•多维度提升 典例　(多选)(2026浙江1月选考)下列说法正确的是(　　) A.相同温度下,黑体吸收能力最强,但辐射能力最弱 B.具有相同动能的中子和电子,其德布罗意波长相同 C.电磁场是真实存在的物质,电磁波具有动量和能量 D.自然光经玻璃表面反射后,透过偏振片观察,转动偏振片时可观察到明暗变化 CD 解析 相同温度下,黑体吸收和辐射能力最强,故A错误;根据λ=,具有相同动能的中子和电子,电子质量较小,德布罗意波长较长,故B错误;电磁场是真实存在的物质,电磁波具有动量和能量,故C正确;自然光在玻璃、水面等表面反射时,反射光可视为偏振光,透过偏振片观察,转动偏振片时能观察到明暗变化,故D正确。 [真题信息拓展] (2025陕晋青宁卷)我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH-F120实现了超高分辨率成像,其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100 V电压加速后,其德布罗意波长为λ。若加速电压为10 kV,不考虑相对论效应,则其德布罗意波长为(　　) A.100λ B.10λ C.λ D.λ C 解析 设电子经过加速电压加速后速度大小为v,由动能定理得eU=mv2,电子的动量大小为p=mv,电子的德布罗意波长为λ=,联立解得λ=,又U'∶U=100∶1,可得λ'=λ,故选C。 $