2025高考物理总复习光电效应波粒二象性

第1讲光电效应波粒二象性高考总复习2025课程标准1.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。2.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。3.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。4.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。5.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。6.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核心素养试题情境生活实践类霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探索类光电效应现象、爱因斯坦光电效应方程及其意义、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、原子核的组成、核反应方程、放射性和原子核衰变、半衰期及其统计意义、放射性同位素的应用、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等考点一黑体辐射及实验规律强基础•固本增分1.热辐射(1)定义:周围的一切物体都在辐射

,这种辐射与物体的

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

的不同而有所不同。

电磁波温度温度2.黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体:能够

入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

(2)黑体辐射的实验规律:①对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除了与

有关,还与材料的

及表面状况有关。

②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

有关。随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有

;另一方面,辐射强度的极大值向波长较

的方向移动,如图所示。

完全吸收温度种类温度增加短3.能量子(1)定义:普朗克认为,当带电微粒辐射或吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值ε的

,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=

,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h称为普朗克常量,h=6.626×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。

整数倍hν×√×研考点•精准突破典题1(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示,下列说法正确的是(

)A.黑体能够完全吸收照射到它上面的光波B.随着温度的降低,各种波长的光辐射强度都有所增加C.随着温度的升高,辐射强度极大值向波长较长的方向移动D.黑体辐射的强度只与它的温度有关,与形状和黑体材料无关AD解析

能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁波而不发生反射的物体称为黑体,选项A正确;由题图可知,随温度的降低,各种波长的光辐射强度都有所减小,选项B错误;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,选项C错误;一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关,还与材料的种类及表面情况有关,但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关,选项D正确。考点二光电效应规律的理解及应用强基础•固本增分1.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

从表面逸出,这个现象称为光电效应,这种电子常称为

。

本质是电子,而不是光子

(2)光电效应的产生条件入射光的频率

金属的截止频率。

电子光电子大于或等于(3)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc,入射光的频率必须

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

,只随入射光

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10-9s。④当入射光的频率大于或等于截止频率时,在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大,逸出的光电子数越

,逸出光电子的数目与入射光的强度成正比,饱和电流的大小与入射光的强度成

。

大于或等于无关频率多正比2.爱因斯坦光电效应方程(1)光电效应方程①表达式:hν=Ek+W0或Ek=

。

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电子的

。

(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的

,W0=hνc=。

(3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的

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。

hν-W0最大初动能最小值电子××√×研考点•精准突破1.研究光电效应的两条思路(1)两条线索(2)两条对应关系

2.光电效应中三个重要关系(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc。(3)逸出功W0与截止频率νc的关系:W0=hνc。典题2(多选)(2024天津模拟)光电效应的实验结论是对于某种金属(

)A.无论光的强度多强,只要光的频率小于截止频率就不能产生光电效应B.用频率大于截止频率的入射光照射,所产生的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C.无论照射时间多长,只要光的频率小于截止频率就不能产生光电效应D.用频率大于截止频率的入射光照射,频率越高,所产生的光电子的初动能就越大AC解析

发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率,与入射光的强度、光照时间无关,所以光的频率小于截止频率就不能产生光电效应,故A、C正确;根据光电效应方程Ek=hν-W0,可知入射光的频率大于截止频率时,频率越高,光电子的最大初动能越大,但不是成正比,故B错误;用频率大于截止频率的入射光照射,频率越高,产生的光电子的最大初动能越大,光电子的初动能不一定大,故D错误。典题3(多选)(2023山东烟台模拟)某校实验小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象,现用频率为ν的红光照射光电管,有光电子从K极逸出。下列说法正确的是(

)A.使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大B.仅增大入射光的强度,从K极逃逸出的电子的最大初动能可能增大C.当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流表示数可能一直增大D.将电源正负极反接后,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流表示数可能一直减小CD解析

同种材料的逸出功相同,与入射光的颜色无关,是由材料本身的性质决定的,故A错误;由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关,故B错误;光电管两端所加电压为正向电压,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,正向电压不断增大,可能滑片滑到最右端时电流尚未达到饱和电流,此过程中电流表示数一直增大,故C正确;将电源正负极反接后,所加电压为反向电压,逸出的光电子要克服静电力做功才能到达A板形成电流,可能滑动变阻器的滑片滑到最右端时电流表的示数还未减小到零,此过程中电流表示数一直减小,故D正确。考点三光电效应中常见的四类图像图像名称图线形状获取的信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像(1)截止频率(极限频率)νc:横轴截距;(2)逸出功W0:纵轴截距的绝对值,W0=|-E|=E;(3)普朗克常量:图像的斜率k=h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像(1)截止频率νc:横轴截距;(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:等于图像的斜率与电子电荷量的乘积,即h=ke图像名称图线形状获取的信息光电流I与电压U的关系图像(1)颜色(频率ν)相同(1)遏止电压Uc:横轴截距;(2)饱和光电流Im:光电流的最大值;照射光越强,Im越大;(3)最大初动能:Ek=eUc(2)颜色(频率ν)不同(1)遏止电压:Uc1>Uc2(频率ν越高,Uc越大);(2)饱和光电流;(3)最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2典题4(多选)探究光电效应规律的实验装置图如图甲所示,在实验中测得遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系图像如图乙所示,已知电子的电荷量为e,下列说法正确的是(

)A.光电子的最大初动能与入射光频率成正比B.电源的左端为正极C.该金属的截止频率为ν2BD解析

根据光电效应方程hν-W0=Ek可知,光电子的最大初动能与入射光频率为线性关系,并不成正比,故A错误;测量遏止电压时电子受到的静电力方向与电子初始运动方向相反,则电源左端为正极,故B正确;根据图乙可知,该金属截止频率为ν1,故C错误;根据光电效应方程结合动能定理有hν-W0=eUc,变形可得典题5(多选)(2023河北张家口一模)光照射到钠金属板上时,遏止电压Uc与入射光频率ν的函数关系图线如图所示,已知元电荷e=1.6×10-19C。普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由图中信息可知(

)A.遏止电压与入射光的频率成正比B.图像的斜率为C.钠的逸出功约为2.3eVD.用频率为8×1014Hz的光照射钠金属板时,光电子的最大初动能约为2.9×10-19JBC解析

遏止电压与入射光的频率成线性关系,不是正比关系,A错误;根据eUc=hν-W0,可知图线斜率为

,B正确;由图可知截止频率ν0为5.5×1014

Hz,逸出功W0=hν0,可计算出钠的逸出功约为2.3

eV,C正确;用频率为8×1014

Hz的光照射钠金属板时,光电子的最大初动能Ek=hν-W0=hν-hν0=1.66×10-19

J,D错误。典题6(多选)(2023山东济南期末)照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出,可以用甲图所示的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子,阳极A吸收阴极K逸出的电子,在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率的单色光照射阴极K,得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像如丙图所示。下列说法正确的是(

)A.由丙图可知普朗克常量B.丙图中的λ0是产生光电效应的最小波长C.乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能,且有最大值D.乙图中电压由0到U1,光电流越来越大,说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多答案

AC

越大,即入射光波长越小,电子最大初动能越大,结合丙图可知,λ0是产生光电效应的最大波长,B错误;遏止电压满足

,它的存在意味着光电子具有一定的初动能,且有最大值,即光电子有最大初动能,C正确;单位时间内逸出光电子的个数是由入射光的强度决定的,当入射光的强度一定时,单位时间内逸出光电子的个数是一定的,只不过当电压较小时,不是所有的光电子都能到达阳极,电压越大到达阳极的光电子数越多,D错误。考点四光的波粒二象性与物质波强基础•固本增分1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有

性。

(2)光电效应说明光具有

性。

(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的

性。

2.物质波任何一个运动的粒子,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之间,遵从关系ν=

,λ=

。

波动

粒子波粒二象√√