1、第十五章波粒二象性原子与原子核考情分析高考对本章的考查主要以选择题形式出现，经常结合经典物理理论和最新科技成果考查，难度不会太大。重要考点波粒二象性1.光电效应()2爱因斯坦光电效应方程()考点解读1.理解光电效应现象，掌握光电效应方程的应用。高考中常以选择题形式呈现。2理解玻尔理论对氢原子光谱的解释，掌握氢原子的能级公式并能灵活应用，用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题是高考的热点。3原子核式结构的发现、原子核的组成、放射性、半衰期等仍会是高考命题的重点。4了解放射性同位素的应用，了解核力的特点。5书写核反应方程，区分核反应的种类并根据质能方程求解核能问题在高考中命题率较高。6裂变反应、聚变
2、反应的应用，射线的危害和应用等知识与现代科技联系密切。原子结构1.氢原子光谱()2氢原子的能级结构、能级公式()原子核1.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期()2放射性同位素()3核力、核反应方程()4结合能、质量亏损()5裂变反应和聚变反应、裂变反应堆()6射线的危害和防护()第1讲光电效应波粒二象性主干梳理 对点激活知识点光电效应及其规律1定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。2光电子光电效应中发射出来的电子。3光电效应规律(1)存在饱和光电流：光照条件不变，当正向电压增大时，光电流趋于一个饱和值，即一定的光照条件下单位时间发出的光电子数目是一定的。实验表明，光
3、的频率一定时，入射光越强，饱和光电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。(2)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值EkmmeveUc，称为光电子的最大初动能。实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。(3)存在截止频率：每种金属都有一个极限频率或截止频率c，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光不能产生光电效应。(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率c时，无论入射光怎样微弱，光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109 s。知识点爱因斯坦
4、光电效应方程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h。其中h6.631034 Js(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，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。4爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：EkhW0。(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，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
5、能Ekmev2。5对光电效应规律的解释对应规律对规律的产生的解释存在截止频率c电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子的能量不能小于W0，对应的频率必须不小于c，即截止频率光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大效应具有瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的时间光较强时饱和电流大对于频率相同的光，光较强时，单位时间内照射到
6、单位面积上的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大知识点波粒二象性1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。(2)光电效应和康普顿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。(4)光子的能量h，光子的动量p。2物质波(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一个波和它对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。所以实物粒子也具有波粒二象性。(2)物质波的波长：，其中h是普朗克常量。一 堵点疏通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，就能发生光电效应。()3光电效
7、应说明光具有粒子性，说明光的波动说是错误的。()4电子枪发射电子的现象就是光电效应。()5光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。()6光的波长越长，越容易发生干涉和衍射现象。()7光电效应方程EkhW0中为入射光子的频率，而不是金属的极限频率。()8不同的金属一定对应着相同的极限频率。()答案1.2.3.4.5.6.7.8.二 对点激活1(2017上海高考)光子的能量与其()A频率成正比 B.波长成正比C速度成正比 D.速度平方成正比答案A解析根据h可知，光子的能量与其频率成正比，A正确。2(人教版选修35P30演示实验改编)(多选)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
8、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锌板带负电答案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；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。3(人教版选修35P36T2改编)(多选)在光电效应实验中，用频率为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改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电
9、子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大，故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B错误；用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；根据hW0Ek可知，改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大，故D正确。4. (人教版选修35P34例题图改编)(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示，由实验图线可求出()A该金属的截止频率B普朗克常量C该金属的逸出功D单
10、位时间内逸出的光电子数答案ABC解析由光电效应方程EkhW0和eUcEk可知，当Uc0时，c，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的截止频率。图线的斜率在数值上等于，故可求出普朗克常量h。当0时，eUcW0，即图线在纵轴上的截距的绝对值乘以电子电荷量e在数值上等于金属的逸出功。A、B、C正确。由实验图线不能求出单位时间内逸出的光电子数，D错误。5.(人教版选修35P40T1T3综合改编)下列说法中正确的是()A.相同动能的电子和质子，质子的德布罗意波波长较大B.爱因斯坦的光子学说否定了光的波动学说C.射出的子弹没有表现出波动性，说明物质波理论不适用于宏观物质D.低频电磁波的波动性显著，而高频电
11、磁波的粒子性显著答案D解析德布罗意波波长，而Ek，所以，Ek相同，而meb，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb答案BC解析光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eUEk，根据光电效应方程EkhW0可知，若ab，则EkaEkb，UaUb，A错误，B正确；若UaUb，则EkaEkb，C正确；由光电效应方程可得W0hEk，则haEkahbEkb，D错误。4(2017北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”
12、因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 J B.1018 JC1015 J D.1012 J答案B解析一个处于极紫外波段的光子所具有的能量Ehh6.61034 J1018 J，B正确。5(2019天津高考)第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量h定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的数值为6.631034，根据能量子定义
13、，h的单位是_，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为_。答案Jskgm2/s解析普朗克常量h的单位为Js；由WFl及Fma可推导：1 Js1 Nms1 kgms2ms1 kgm2/s。6(2018江苏高考)光电效应实验中，用波长为0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为_，A、B两种光子的动量之比为_。(已知普朗克常量为h、光速为c)答案12解析根据光电效应方程EkhW0，又，所以有0W0，EkW0，解得Ek；又光子动量p，所以A、B两种光子的动量之比为12。7(2019江苏高考)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长6.4107 m，每个激光脉冲的能量E1.5102 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h6.631034 Js，光速c3108 m/s。计算结果保留一位有效数字)答案51016解析光子能量，光子数目n，联立并代入数据得n51016。