2019年高考物理 專題13 原子與原子核學(xué)案.doc
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專題13 原子與原子核 超重點1:光電效應(yīng) 波粒二象性 一、光電效應(yīng) 1.定義 照射到金屬表面的光,能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象. 2.光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子. 3.研究光電效應(yīng)的電路圖(如圖) 其中A是陽極.K是陰極. 4.光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率,入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng).低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng). (2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),只隨入射光頻率的增大而增大. (3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的,一般不超過10-9 s. (4)當入射光的頻率大于極限頻率時,飽和光電流的強度與入射光的強度成正比. 二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程 1.光子說 在空間傳播的光是不連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫作一個光的能量子,簡稱光子,光子的能量ε=hν.其中h=6.6310-34 Js(稱為普朗克常量). 2.逸出功W0 使電子脫離某種金屬所做功的最小值. 3.最大初動能 發(fā)生光電效應(yīng)時,金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值. 4.遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓:使光電流減小到零的反向電壓Uc. (2)截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率).不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率. 5.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表達式:Ek=hν-W0. (2)物理意義:金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能Ek=mev2. 三、光的波粒二象性與物質(zhì)波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性. (2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性. (3)光既具有波動性,又具有粒子性,稱為光的波粒二象性. 2.物質(zhì)波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達概率大的地方,暗條紋是光子到達概率小的地方,因此光波又叫概率波. (2)物質(zhì)波 任何一個運動著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng),其波長λ=,p為運動物體的動量,h為普朗克常量. ※考點一 光電效應(yīng)規(guī)律 1.區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念 (1)光子與光電子:光子指光在空間傳播時的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子,其本質(zhì)是電子. (2)光電子的動能與光電子的最大初動能:電子吸收光子能量后,一部分克服阻礙作用做功,剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能,只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能. (3)光電流和飽和光電流:金屬板飛出的光電子到達陽極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個飽和值,這個飽和值是飽和光電流,在一定的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無關(guān). (4)入射光強度與光子能量:入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量. 2.對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 對應(yīng)規(guī)律 對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋 光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大,與入射光強度無關(guān) 電子吸收光子能量后,一部分克服阻礙作用做功,剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能,只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能,對于確定的金屬,W0是一定的,故光電子的最大初動能只隨入射光頻率的增大而增大 光電效應(yīng)具有瞬時性 光照射金屬時,電子吸收一個光子的能量后,動能立即增大,不需要能量積累的過程 光較強時飽和光電流大 光較強時,包含的光子數(shù)較多,照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多,因而飽和光電流較大 [題組突破訓(xùn)練] 1.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律,下列說法中正確的是( ) A.只有入射光的波長大于該金屬的極限波長,光電效應(yīng)才能產(chǎn)生 B.光電子的最大初動能跟入射光強度成正比 C.發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都大于10-7 s D.發(fā)生光電效應(yīng)時,單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比 【答案】D 2.(多選)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng),用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時,電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么( ) A.a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率 B.只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大 C.增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到c 【答案】AB 【解析】由于用單色光a照射光電管陰極K,電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明發(fā)生了光電效應(yīng),而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時,電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明b光不能發(fā)生光電效應(yīng),即a光的頻率一定大于b光的頻率,A正確;增加a光的強度可使單位時間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加,則通過電流計G的電流增大,B正確;能否發(fā)生光電效應(yīng)只與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強度無關(guān),所以即使增加b光的強度也不可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),C錯誤;用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電子的方向是由d到c,所以電流方向是由c到d,D錯誤. ※考點二 光電效應(yīng)方程及圖象分析 1.光電效應(yīng)的“三個關(guān)系” (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0. (2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管實驗的方法測得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止電壓. (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功,它與極限頻率νc的關(guān)系是W0=hνc. 2.四類圖象 圖象名稱 圖線形狀 讀取信息 最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 (1)截止頻率(極限頻率):橫軸截距 (2)逸出功:縱軸截距的絕對值W0=|-E|=E (3)普朗克常量:圖線的斜率k=h 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 (1)截止頻率νc:橫軸截距 (2)遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大 (3)普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke 顏色相同、強度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系 (1)遏止電壓Uc:橫軸截距 (2)飽和光電流Im:電流的最大值 (3)最大初動能:Ekm=eUc 顏色不同時,光電流與電壓的關(guān)系 (1)遏止電壓Uc1、Uc2 (2)飽和光電流 (3)最大初動能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2 [典例] 小明用金屬銣為陰極的光電管,觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象,實驗裝置示意圖如圖甲所示.已知普朗克常量h=6.6310-34 Js. (1)圖甲中電極A為光電管的________(選填“陰極”或“陽極”); (2)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,則銣的截止頻率νc=______Hz,逸出功W0=________ J; (3)如果實驗中入射光的頻率ν=7.001014 Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=________J. 【答案】(1)陽極 (2)5.151014(5.121014~5.191014均可) 3.4110-19(3.3910-19~3.4410-19均可) (3)1.2310-19(1.2110-19~1.2610-19均可) [題組突破訓(xùn)練] 1.(多選)(2017高考全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實驗中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是( ) A.若νa>νb,則一定有Ua- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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