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1. 1 第十七章波粒二象性专题的整合，加深和提高了对测试点1：光电效应现象与波粒二象性的理解【典型例1】（多选）已知截止能使某种金属产生光电效应的频率为c，则下列说法正确的是： ( ) A.当金属受到频率为2c的单色光照射时，必然产生光电子。 B、当用频率为2c的单色光照射金属时，会产生光电子。 光电子的最大初始动能为 h cC。 当照射光的频率大于c时，如果增加，则功函数增加D。当照射光的频率大于c时，如果增加一倍，则光电子的最大能量初始动能也为【分析】选择A或B，金属的截止频率为c，则可以看出功函数W0=hc，功函数由金属本身的性质决定，与金属的截止频率无关。照射光的频率，C错误。根据光电效应定律：入射光的频率决定是否
2、光电效应发生，A正确； 由光电效应方程Ek=hW 0 代入W0=hc，可知B正确，D错误。 【典型例2】（选择题）（2015年江苏高考）波粒二象性是微观世界的基本特征。 下列说法正确的是： ( ) A. 光电效应现象揭示了光的粒子性 B. 热中子束辐射 晶体上产生的衍射图案表明中子是波状的。 C、黑体辐射的实验规律可以用光的波动性来解释。 D. 动能相等的质子和电子具有相等的德布罗意波长。 【分析】选择A或B。 光电效应表明光具有粒子性，A正确。 衍射是波的特征，表明中子是波状的。 B 是正确的。 黑体辐射的实验规律表明光具有粒子性，C误差。 动能相等的质子和电子质量不同，德布罗意波长不相等，D误差。 【测试点总结】1
3、光电效应的规律： (1)任何一种金属都有截止频率。 入射光的频率必须大于该截止频率才能发生光电效应。 如果低于这个截止频率，则不能发生光电效应。 (2)光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，随着入射光频率的增加而增加。 (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10-9s。 （4）大于截止频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间内发射的光电子数）与入射光强度成正比。 2、光电流与电压的关系：当对光电管施加反向电压时，光电流随着电压的升高而逐渐减小。 当电压大于2或等于阻断电压时，光电流为0，如图所示。 .当对光电管施加正向电压时，光电流随着电压的增加而逐渐增加。 当电压增加到一定值时，光电流达到饱和值。
4. 如果进一步增加电压，光电流将不再增加。 三、光电效应中的两种对应关系：【点对点训练】1、（2018年大庆中学二年级测试）2003年，全球物理学家评选“十大最美物理实验”，第一名地点是1961年物理实验科学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行电子干涉实验。 从辐射源发出的电子束通过两个狭缝后，显微镜的荧光屏上出现干涉条纹。 本实验表明 ( ) A. 光具有波动性 B. 光具有波粒二象性 C. 微观粒子也具有波动性 D. 微观粒子也是电磁波的一种 [分析] 选择 C. 电子束辐射后当辐射源通过两个狭缝时，显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，表明微观粒子也是波状的。 选项C是正确的。 2.（多选）光电效应实验中，用频率为
5. 是的，下列说法正确的是： ( ) A. 增加入射光的强度，光电流增加。 B、降低入射光强度，光电效应消失。 C、用比这个频率小的光，肯定不会出现这种情况。 光电效应D.如果频率大于光照射高中物理波粒二象性，光电子的最大初始动能变大。 【分析】选择A或D。增加入射光的强度，单位时间内击中单位面积的光子数量增加，光电流增加3。A项正确。 降低入射光的强度只会降低光电流。 光电效应现象是否消失与光的频率有关，与光的强度无关。 B项是错误的。 使用频率小于该频率的光照射，但只要光的频率大于极限频率0，仍然可以发生光电效应，C项是错误的。由爱因斯坦的光电效应方程hW yi = mv2，我们可以得到：光频率12增加，而W yi 不变，因此光电子的最大初始动能变大，D项
6.正确。 测试点2光电效应方程及其应用【典型例子】过去我们所知道的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在很短的时间内只能吸收一个光子并从金属表面逃逸。 强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识。 当金属受到强激光照射时，由于其极高的光子密度，一个电子有可能在极短的时间内吸收多个光子，从而形成多光子光电效应，这一点已被实验证实。 光电效应实验装置示意图如图所示。 若用频率为 的普通光源照射阴极K，则不会产生光电效应； 如果用同频率的强激光照射阴极K，就会产生光电效应。 此时，如果施加反向电压U，则阴极K连接电源正极，阳极A连接电源负极。 K和A之间形成电场，使光电子减速。逐渐增大U，光电流会逐渐减小； 当光电流刚刚减小时
7、当达到零时，施加的反向电压U可如下（其中W是功函数，h是普朗克常数，e是电子电荷）( )AU= - BU= -hC.U=2h- W DU= -52 【分析】选B。从题意可知，电子吸收多个光子仍然遵守光电效应方程。 假设电子吸收n个光子，则逃逸光电子的最大初始动能为Ek=nh-W（n=2,3,4），发射的光电子在抑制电压下运动时应有Ek=eU。 由以上两式可得U=。 如果n=2，则B是正确的。 n 【测试要点总结】 1、光子理论： (1)光子：在空间传播的光是不连续的，而是分成几部分，每一部分称为光子，简称光子。 (2)光子的能量：E=h，h为普朗克常数，h=6.6310 -34
8. Js，每个光子的能量仅取决于光的频率。 2、光电效应方程： (1) 最大初始动能与入射光频率的关系：E k = hW 0. 4 (2) 若入射光的能量恰好等于入射光的功函数金属W0，则光电子的最大初始动能为零，入射光的频率就是金属的截止频率。 此时hc=W0，即c=，即可求出截止频率。 W0(3)Ek-曲线：如图所示，由Ek=hW 0 可知，横轴上的截距为金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距为金属的截止频率或极限频率。金属的功函数为负值。 ，斜率是普朗克常数。 3、定量分析光电效应时应把握三个关系： (1) 爱因斯坦光电效应方程：E k=hW 0。 (2) 最大初始动能与制动电压的关系：E k = eUc。 (3)功函数与极限频率和极限波长的关系0
9、部门：W 0=hc=h。 c0 【对位训练】 1.（2014年江苏高考）已知钙、钾的截止频率分别为7.、5.。 在一定单色光的照射下，两种金属都会发生光电效应。 比较它们的表面逃逸频率。 从钙发射的光电子具有最大的初始动能，从钙逸出的光电子具有较大的（ ） A.波长 B.频率 C.能量 D.动量 【分析】选 A。根据爱因斯坦光电效应方程：E km = hh 0物理资源网，由于钙的0大，能量Ekm小，频率小，波长长。 B、C项错误，A项正确； 根据物质波波长= ，所以钙逃逸产生的光电子动量很小，Dh项是错误的。 2、如图所示，当开关S断开时，一束光子能量为2.5eV的光束照射到阴极P上，发现电流表读数
10.它不为零。 打开开关，调节滑动变阻器。 发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍然不为零。 当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。 可见，阴极材料的功函数为 ( ) A.1.9 eV B.0.6 eVC.2.5 eV D.3.1 eV5 【分析】选择A，当电流表读数为零时，光电子的初始动能完全被电场力消耗，所以Ek=eU=0.6eV，又因为Ek=hW，所以W=hE k=(2.5-0.6)eV=1.9 eV 。 3、用不同频率的紫外线分别照射钨和锌表面，产生光电效应，得到光电子最大初始动能Ek随入射光频率变化的Ek-图像。已知钨的功函数为3.28eV，锌的功函数为
11.功为3.34eV。 若将两图画在同一个Ek坐标图上，其中实线代表钨，虚线代表锌，则图中正确反映这一过程的图是（ ） 【分析】选A。光电效应方程Ek=hW 0，可知E k-图的斜率代表普朗克常数h，因此钨和锌的Ek-图应该是平行的。 图形的十字截距代表极限频率c，c=，所以锌W0的c较大。 因此正确答案为A。 【补偿训练】（多选） 在光电效应实验中，用同一单色光依次照射锌和银的表面，即可产生光电效应。 对于这两个过程，下列四个物理量中必须不同的是（ ） A. 制动电压 B. 饱和光电流 C. 光电子最大初始动能 D. 功函数 【分析】 选择 A、C 或D.不同金属的功函数W0不是
12、同样的，所以用同样的单色光照射锌和银的表面时，光电子逃逸后的最大初始动能Ek=hW 0 也是不同的。 C、D均正确； 抑制电压满足eUc=Ek，因此抑制电压也不同。 ，A正确； 饱和光电流的大小与光强有关。 只要光强相同，光电效应产生的饱和光电流是相同的。 B错了。 测试点 三原子结构 【典型例1】（多选） 关于原子结构，下列说法正确的是（ ）6A。 玻尔原子模型可以很好地解释氢原子光谱的实验规则B。卢瑟福核结构模型可以很好地解释原子的稳定性。 C.卢瑟福的粒子散射实验表明，原子内部存在带负电的电子。 D.卢瑟福的粒子散射实验否定了汤姆逊关于原子结构的“枣糕模型” 【分析】】选择A或D。玻尔提出的原子模型成功地解释了原子的稳定性。
13.氢原子光谱的定性和实验规则； 卢瑟福的核结构模型无法解释原子的稳定性； 卢瑟福的粒子散射实验表明原子具有核结构，否定了汤姆逊关于原子结构的“枣糕模型”；汤姆逊在研究阴极射线时发现了电子。选项A、D正确，选项B、C错误。7【典型】例2】玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，如图所示为氢原子从n=4能级跃迁到n=能级时的氢原子能级图。 2、发射频率为_Hz的光子，用该频率的光照射钾表面，逸出功为2.25 eV，产生的光电子的最大数量为_eV（电子电荷e=。 1.6010-19C，普朗克常数h=6.6310-34Js) 【分析】根据-0.85-(-3.40)eV=h，
14、可求出光子的频率=6.1510 14Hz； 根据Ek=hW 0，可得光电子最大初始动能Ek=2.55eV-2.25eV=0.3eV。 答案：6.1510 14 0.3 【测试要点总结】 1、粒子散射实验：2000年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了粒子轰击金箔的实验，发现绝大多数粒子基本保留在金箔经过的路径上。穿过金箔。 它们原本是朝着原来的方向飞去的，但有一些粒子发生了大角度的偏转，甚至大于90°，这意味着它们差一点就被“撞”回来了。 为了解释粒子的大角度散射，卢瑟福提出了原子的核结构模型。 2、原子的核结构模型：原子的中心有一个很小的原子核。 原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核中。 带负电的电子在原子核外的空间中绕轨道运行。
15.核旋转。 3、玻尔原子模型： (1)稳态：原子只能处于一系列不连续的能量状态。 在这些能量状态下，原子是稳定的。 尽管电子围绕原子核运动，但它们并不向外辐射能量。 (2)跃迁：当原子从一种静止状态跃迁到另一种静止状态时，它会辐射或吸收一定频率的光子。 光子的能量由这两个稳态之间的能量差决定，即h=E m-En。 (3)轨道：原子的不同能态对应于电子绕原子核在不同圆轨道上的运动。 原子的静止状态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的。 4、氢原子的能级结构及能级公式： (1)原子各静止态的能量值称为原子的能级。 对于氢原子，其能级公式为En=，对应的轨道半E12半径公式为rn=n2r1。 其中，n称为量子数，只能是正整数：E 1=-13.6
16.eV，r1=0.5310-10m。 （2）原子的最低能态是基态，对应于电子在最靠近原子核的轨道上运动； 较高的能态称为激发态，它对应于在远离原子核的轨道上运动的电子。 氢原子的能级图如图所示。 8 【点对点训练】 1、卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以视为静止。 下图显示了两个粒子在金箔散射过程中的轨迹。 正确的是（ ） 【分析】选C。粒子与原子核相互排斥，A、D 错误； 运动轨迹越靠近原子核，受力越大，运动方向的变化越明显高中物理波粒二象性，B错误，C正确。 2、根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图所示。 n=3轨道上的电子比n=5轨道上的电子离氦核更远（可选“近”或“远”）。 当大量He+处于n=4的激发态时，由于跃迁而发射_条谱线。 【分析】根据玻尔理论，电子离原子核越远，原子的能级就越高。 另外，当n=4能级的原子跃迁到基态时，会产生=6条谱线。 C24 答案：近6 【补偿训练】卢瑟福实验用粒子轰击金箔来研究原子结构。 正确反映实验结果的示意图是（ ）【分析】选D。根据原子核的结构，结合粒子散射实验的现象分析：大多数粒子经过原子核后，速度方向没有改变。金箔，只有少数靠近原子核的粒子以较大的角度偏转（离原子核越近，偏转角度越大。大），面向金核的粒子很少被弹回来，D是正确的。
