高中物理第一轮复习选修35 第十二章 第1讲Word格式文档下载.docx

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T14：

核反应方程

1.2017年高考将此部分纳入必考内容，以选择题为主，试题难度不大。

2．考查频率较高的是光电效应、原子能级、放射性现象、半衰期、核反应方程、核能、裂变、聚变等知识。

爱因斯坦光电效应方程

Ⅰ

氢原子光谱

氢原子的能级结构、能级公式

原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期

放射性同位素

核力、核反应方程

结合能、质量亏损

裂变反应和聚变反应、裂变反应堆

射线的危害和防护

第1讲　波粒二象性

知识排查

1.光电效应现象：

在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。

2．光电效应的四个规律

（1）每种金属都有一个极限频率。

（2）光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。

（3）光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。

（4）光电流的强度与入射光的强度成正比。

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做该种金属的截止频率（又叫极限频率）。

不同的金属对应着不同的极限频率。

1.光子说

在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。

其中h＝6.63×

10－34J·

s。

（称为普朗克常量）

2．逸出功W0

使电子脱离某种金属所做功的最小值。

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。

4．爱因斯坦光电效应方程

（1）表达式：

Ek＝hν－W0。

（2）物理意义：

金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝mev2。

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，称为光的波粒二象性。

2．物质波

（1）概率波

光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。

（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。

小题速练

1．（多选）[人教版选修3－5·

P30·

演示实验改编]如图1所示，用导线把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（　　）

图1

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

解析　用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故选项A错误，B正确；

锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故选项C正确，D错误。

答案　BC

2．（多选）[人教版选修3－5·

P36·

T2改编]在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（　　）

A．增大入射光的强度，光电流增大

B．减小入射光的强度，光电效应现象消失

C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应

D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大

解析　增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；

光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故选项B错误；

用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；

根据hν－W逸＝mv2可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确。

答案　AD

3．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。

改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）（　　）

A．Ekm－hν　　B．2Ekm

C．Ekm＋hνD．Ekm＋2hν

解析　根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·

2ν－W0＝2hν－（hν－Ekm）＝hν＋Ekm，故选项C正确。

答案　C

4．（多选）下列说法中正确的是（　　）

A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说

B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方

C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小

D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性

答案　CD

　光电效应现象和光电效应方程的应用

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．定量分析时应抓住三个关系式

（1）爱因斯坦光电效应方程：

（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＝hν0。

3．两条对应关系

（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。

【例1】　（2018·

全国卷Ⅱ，17）用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×

10－19J。

已知普朗克常量为6.63×

10－34J·

s，真空中的光速为3.00×

108m·

s－1。

能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（　　）

A．1×

1014HzB．8×

1014Hz

C．2×

1015HzD．8×

1015Hz

解析　根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝h－hν0，代入数据解得ν0≈8×

1014Hz，B正确。

答案　B

1．（多选）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，入射光的强度变大，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

解析　发生光电效应时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，保持入射光的频率不变，使入射光的强度变大，会使饱和光电流变大，入射光的频率不能决定饱和光电流的大小，选项A正确，B错误；

根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，选项C正确；

能否发生光电效应要看入射光的频率是否达到光照射的金属的极限频率，如果入射光的频率小于这种金属的极限频率，不会发生光电效应，即不会有光电流产生，选项D错误。

答案　AC

2．（多选）（2017·

全国卷Ⅲ，19）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，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。

A．若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub

B．若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb

C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb

D．若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb

解析　由爱因斯坦光电效应方程得，Ekm＝hν－W0，由动能定理得，Ekm＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。

当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；

若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；

因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故选项D错误。

3．（多选）利用如图2所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25eV。

用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50eV，电流表的示数为I。

已知普朗克常量约为6.6×

下列说法中正确的是（　　）

图2

A．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.5×

B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00eV

C．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2I

D．若入射光频率加倍，遏制电压的大小将变为5.25V

解析　由W0＝hν0可知ν0＝5.5×

1014Hz，故A正确；

由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知入射光频率加倍，光电子的最大初动能不是3.00eV，故B错误；

若入射光强度加倍，电流表的示数变为2I，故C错误；

由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知入射光频率加倍Ek1＝2hν－W0，又最大初动能与遏止电压的关系Ek1＝eUc，解得Uc＝5.25V，故D正确。

　光电效应的图象分析

光电效应中常见的四类图象

图象名称

图线形状

读取信息

最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线

①截止频率（极限频率）：

横轴截距

②逸出功：

纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E

③普朗克常量：

图线的斜率k＝h

遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线

①截止频率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h：

等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke

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：

②饱和光电流Im：

电流的最大值

③最大初动能：

Ekm＝eUc

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

【例2】　在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图3所示。

则下列说法中正确的是（　　）

图3

A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

解析　由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eUc＝Ek和hν＝W0＋Ek得甲、乙光频率相等，A错误；

丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B正确，甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误；

由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误。

1．用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应。

从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图4所示。

下列说法中错误的是（　　）

图4

A．钛的逸出功为6.67×

10－19J

B．钛的极限频率为1.0×

C．光电子的最大初动能为1.0×

10－18J

D．由图线可求得普朗克常量为6.67×

s

解析　由钛表面放出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线可得直线斜率表示普朗克常量h，直线与ν轴的交点为该金属