1、12 近代物理初步 考纲解读 考情动态 201820172016卷12.核反应与核能的计算35.（1）光电效应卷17.光电效应15.质量亏损、动量守恒 衰变35.（1）核反应卷14.核反应方程19.光电效应方程35.（1）核反应和核能第一节 波粒二象性 知识架构 答案1.电子 光电子 大于 增大 强度 h hW02.干涉 波动性 光电效应 粒子性 波动 粒子基础自测 1.判断正误（1）光子和光电子都是实物粒子.（）（2）只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就可以使金属发生光电效应.（）（3）要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功.（）（4）要使某金属发生光电效应，入射光
2、的频率必须大于金属的极限频率.（）（5）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.（）（6）德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律.（）（7）光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性.（）（8）实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物粒子不具有波粒二象性.（）（9）美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性.（）（10）法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性.（）答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）2.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照
3、射B.改用 X 射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间解析：某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关.不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X 射线的频率比紫外线频率高，故选 B.答案：B考点突破 1.热辐射（1）定义：我们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.图 1211（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：如果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
4、体.（2）黑体辐射特点：黑体辐射的电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.3.黑体辐射的规律（1）温度一定时，黑体辐射的强度随波长的分布有一个极大值.（2）随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.【典例 1】2016 年 7 月 4 日消息，我国消防机器人用于救灾、排爆现场，它具备耐温和抗热辐射等功能.为了研究不依赖于物质具体性质的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体黑体，以此作为热辐射研究的标准物体，下列关于黑体说法正确的是（）A.黑体是黑色的且自身辐射电磁波B.黑体辐射电磁波的强度与材料的种类及表面状况有关C.黑体辐射电磁波的
5、强度按波长的分布只与温度有关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体【解析】黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的，故 A 错误；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，故 B 错误，C 正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故 D 错误.【答案】C变式训练 1（2019 年东城区模拟）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）解析：随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A 正确.答案：A1.光电效
6、应发生的条件 任何一种金属，都有一个与之对应的极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应；低于这个频率的光不能发生光电效应.所以判断光电效应是否发生应该比较题目中给出的入射光频率和对应金属的极限频率的大小.2.两条对应关系（1）光强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光电子的最大初动能大.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：EkhW0.（2）最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc.（3）逸出功与极限频率的关系：W0h0.题型 1 用光电管研究光电效应现象【典例 2】（2019 年邢台模拟）用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，
7、均能使该金属发生光电效应.下列判断正确的是（）A.用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B.用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C.用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D.用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大【解析】同种金属的逸出功是相同的，A 错误；同种金属的截止频率是相同的，B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C 错误；蓝光的频率比红光大，由 EkhW0知，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大，D 正确.【答案】D题型 2 爱因斯坦光电效应方程的应用【
8、典例 3】在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 0，该金属的逸出功为 .若用波长为（0）的单色光做该实验，则其遏止电压为 .（已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为 e、c 和 h）【解析】设金属的截止频率为 0，则该金属的逸出功 W0h0h c0；对光电子，由动能定理得 eU0h cW0，解得 U0hce 00.【答案】hc 0 hce 00变式训练 2（2018 年高考课标全国卷）用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.281019 J.已知普朗克常量为 6.631034 Js，真空中的光速为 3.00108 ms1，能使锌产生光电效应
9、的单色光的最低频率约为（）A.11014 Hz B.81014 HzC.21015 Hz D.81015 Hz解析：根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW0h ch0，代入数据解得 081014Hz，B 正确.答案：B变式训练 3（2019 年河北保定模拟）（多选）如图 1212 所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是（）图 1212A.只调换电源的极性，移动滑片 P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0 的数值B.保持光照条件不变，滑片 P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C.不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D.阴极 K 需要预热，光束照射后
10、需要一定的时间才会有光电流解析：只调换电源的极性，移动滑片 P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有 eU12mv2m，那么电压表示数为遏止电压 U0的数值，故 A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，若电流未达到饱和电流，随电压的增大，到达阳极的光电子占光电子总数的比例增大，电流表读数变大；若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极 K 不需要预热，所以 D 项错误.答案：AC 题型 1 对 Ek 图象的理解【典例 4】（2019 年济南模
11、拟）（多选）如图 1213 是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象.由图象可知（）图 1213A.该金属的逸出功等于 EB.该金属的逸出功等于 h0C.入射光的频率为 20时，产生的光电子的最大初动能为 ED.入射光的频率为 02 时，产生的光电子的最大初动能为E2【解析】由爱因斯坦光电效应方程 EkhW0知，当 0 时W0Ek，故 W0E，A 项对；而 Ek0 时，hW0即 W0h0，B 项对；入射光的频率为 20时产生的光电子的最大初动能 Ekm2h0h0h0E，C 项对；入射光的频率为02 时，不会发生光电效应，D 项错.【答案】ABC题型 2 对 I
12、U 图象的理解【典例 5】（2019 年甘肃兰州模拟）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 1214 所示，则可判断出（）图 1214A.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】由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和逸出功都相同，C 项错误；对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A 项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故D
13、 项错误，只有 B 项正确.【答案】B题型 3 对 Uc 图象的理解【典例 6】用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压 Uc与入射光频率，得到 Uc 图象如图 1215 所示，根据图象求出该金属的截止频率 c Hz，普朗克常量 h Js.（已知电子电荷量 e1.61019 C）图 1215【解析】由题图线可知 c5.01014 Hz，又 eUchW0，所以 UcheW0e.结合图线可得 khe2.05.01014V/Hz，h2.01.610195.01014 Js6.41034 Js.【答案】5.01014 6.41034变式训练 4（多选）如图 1216 所示是用光照射某种
14、金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量 h6.631034 Js，由图可知（）图 1216A.该金属的截止频率为 4.271014 HzB.该金属的截止频率为 5.51014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为 0.5 eV解析：图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确，B 错误；由光电效应方程 Ekh W0，可知 图线的 斜率为 普朗 克常量，C 正确；金属 的逸 出功 为 W0 h0 6.6310344.2710141.61019eV1.77 eV，D 错误.答案：AC变式训练 5（2019 年江苏南京、盐城二模）用如图 1217 甲所示的装置研
15、究光电效应现象，当用光子能量为 5 eV 的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图 1217 乙所示，则光电子的最大初动能为 J，金属的逸出功为 J.图 1217解析：由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压2 V 时，电流计示数为 0，故光电子的最大初动能为 Ekm2 eV3.21019 J，根据光电效应方程 EkmhW0，可得W03 eV4.81019 J.答案：3.21019 4.810191.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
16、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 Eh、光子的动量表达式 p h 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表示波的特征的物理量频率 和波长.5.对波粒二象性的理解 理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子.题型 1 对光的波粒二象性的理解【典例 7】（多选）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明
17、，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果下列认识正确的是（）A.曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点B.单个光子的运动没有确定的轨道C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D.只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性【解析】单个光子通过双缝后的落点无法预测，但光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小.所以正确选项为 B、C；不论光子还是微观粒子，都具有波粒二象性，故D 项错误.【答案】BC题型 2 对物质波的理解【典例 8】（2019 年浙江台州模拟）1927 年戴维孙
18、和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图 1218 所示的是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是（）图 1218A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性【解析】由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗条纹是粒子到达概率小的地方，故 A 正确；电子是实物粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故 B、D 正确，C 错误.本题选错误的，故选 C.【答案】C规律方法 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.针对训练 温示提馨请做：课时作业50（点击进入）word板块