《金版教程》高考總復習·物理（新高考）高考地位高考對本章的考查主要以選擇題形式出現，經常結合經典物理理論和最新科技成果考查，難度不會太大，分值在6分左右。考綱下載波粒二象性1.光電效應(Ⅰ)2．愛因斯坦光電效應方程(Ⅰ)考綱解讀1.理解光電效應現象，掌握光電效應方程的應用。高考中常以選擇題形式呈現。2．理解玻爾理論對氫原子光譜的解釋，掌握氫原子的能級公式并能靈活應用，用氫原子能級圖求解原子的能級躍遷問題是高考的熱點。3．原子核式結構的發現、原子核的組成、放射性、半衰期等仍會是高考命題的重點。4．了解放射性同位素的應用，了解核力的特點。5．書寫核反應方程，區分核反應的種類并根據質能方程求解核能問題在高考中命題率較高。6．裂變反應、聚變反應的應用，射線的危害和應用等知識與現代科技聯系密切。原子結構1.氫原子光譜(Ⅰ)2．氫原子的能級結構、能級公式(Ⅰ)原子核1.原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期(Ⅰ)2．放射性同位素(Ⅰ)3．核力、核反應方程(Ⅰ)4．結合能、質量虧損(Ⅰ)5．裂變反應和聚變反應、裂變反應堆(Ⅰ)6．射線的危害和防護(Ⅰ)第1講光電效應波粒二象性知識點光電效應及其規律Ⅰ1．定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的eq\x(\s\up1(01))電子從表面逸出的現象。2．光電子eq\x(\s\up1(02))光電效應中發射出來的電子。3．光電效應規律(1)存在飽和光電流：光照條件不變，當正向電壓增大時，光電流趨于一個飽和值，即一定的光照條件下單位時間發出的光電子數目是一定的。實驗表明，光的頻率一定時，入射光越強，飽和光電流eq\x(\s\up1(03))越大，單位時間內發射的光電子數eq\x(\s\up1(04))越多。(2)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子的初動能有最大值，Ekm＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,c)＝eUc，稱為光電子的最大初動能。實驗表明，遏止電壓(或光電子的最大初動能)與入射光的eq\x(\s\up1(05))強度無關，只隨入射光頻率的增大而eq\x(\s\up1(06))增大。(3)存在截止頻率：每種金屬都有一個極限頻率或截止頻率νc，入射光的頻率必須eq\x(\s\up1(07))大于等于這個極限頻率才能發生光電效應，低于這個頻率時不發生光電效應。(4)光電效應具有瞬時性：當入射光的頻率超過截止頻率νc時，無論入射光怎樣微弱，光電效應的發生幾乎是瞬時的，一般不超過10－9s。知識點愛因斯坦光電效應方程Ⅰ1．光子說在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，頻率為ν的光子的能量ε＝eq\x(\s\up1(01))hν，其中h＝6.63×10－34J·s(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eq\x(\s\up1(02))最小值。3．光電子的最大初動能在光電效應中，金屬中的eq\x(\s\up1(03))電子吸收光子后，除了要克服金屬的逸出功外，有時還要克服原子的其他束縛而做功，這時光電子的初動能就比較小；當逸出過程只克服金屬的逸出功而逸出時，光電子的初動能稱為最大初動能。4．愛因斯坦光電效應方程(1)表達式：Ek＝eq\x(\s\up1(04))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eq\x(\s\up1(05))逸出功W0，剩下的表現為逸出后光電子的最大初動能Ek＝eq\x(\s\up1(06))eq\f(1,2)mev2。5．對光電效應規律的解釋對應規律對規律的解釋存在截止頻率νc電子從金屬表面逸出，必須克服金屬的逸出功W0，則入射光子的能量不能小于W0，對應的頻率必須不小于νc＝eq\x(\s\up1(07))eq\f(W0,h)，即截止頻率光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關電子吸收光子能量后，一部分用來克服金屬的逸出功，剩余部分表現為光電子的初動能，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eq\x(\s\up1(08))增大光電效應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eq\x(\s\up1(09))積累能量的時間光較強時飽和電流較大對于頻率相同的光，光較強時，單位時間內照射到單位面積上的光子數較多，照射金屬時產生的eq\x(\s\up1(10))光電子較多，因而飽和電流較大知識點波粒二象性Ⅰ1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現象說明光具有eq\x(\s\up1(01))波動性。(2)光電效應和康普頓效應說明光具有eq\x(\s\up1(02))粒子性。(3)eq\x(\s\up1(03))光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。(4)光子的能量ε＝hν，光子的動量p＝eq\f(h,λ)。2．物質波(1)1924年，法國物理學家德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，每一個運動著的粒子都有一個波和它對應，這種波叫做物質波，也叫德布羅意波。所以實物粒子也具有波粒二象性。(2)物質波的波長：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，其中h是普朗克常量。3．概率波光和實物粒子的波粒二象性是指光子和實物粒子在空間出現的概率遵循波動規律，故稱概率波。(1)光的干涉現象是大量光子的運動遵守波動規律的表現，亮條紋是光子到達概率eq\x(\s\up1(04))大的地方，暗條紋是光子到達概率eq\x(\s\up1(05))小的地方，因此光波是一種概率波。(2)對于電子和其他微觀粒子，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯系的德布羅意波也是概率波。一堵點疏通1．光子和光電子都是實物粒子。()2．只要入射光的強度足夠強，就能發生光電效應。()3．光電效應說明光具有粒子性，說明光的波動說是錯誤的。()4．電子槍發射電子的現象就是光電效應。()5．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比。()6．光的波長越長，越容易發生干涉和衍射現象。()7．光電效應方程Ek＝hν－W0中ν為入射光子的頻率，而不是金屬的極限頻率。()8．不同的金屬一定對應著相同的極限頻率。()答案1.×2.×3.×4.×5.×6.√7.√8．×二對點激活1．(2017·上海高考)光子的能量與其()A．頻率成正比 B.波長成正比C．速度成正比 D.速度平方成正比答案A解析根據ε＝hν可知，光子的能量與其頻率成正比，A正確。2.(人教版選修3－5·P30·演示實驗改編)(多選)如圖所示，用導線把不帶電的驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發生的現象是()A．有光子從鋅板逸出B．有電子從鋅板逸出C．驗電器指針張開一個角度D．鋅板帶負電答案BC解析用紫外線照射鋅板時，鋅板里的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子帶正電，且失去的電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤。3．(人教版選修3－5·P36·T2改編)(多選)在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發生了光電效應，下列說法正確的是()A．增大入射光的強度，光電流增大B．減小入射光的強度，光電效應現象消失C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發生光電效應D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大答案AD解析增大入射光的強度，單位時間內照射到單位面積上的光子數增加，則光電流增大，故A正確；光電效應是否發生取決于入射光的頻率，而與入射光強度無關，故B錯誤；用頻率為ν的光照射光電管陰極，發生光電效應，用頻率小于ν的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發生光電效應，C錯誤；根據hν－W0＝Ek可知，改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大，故D正確。4.(人教版選修3－5·P34·例題圖改編)(多選)在做光電效應的實驗時，某金屬被光照射發生了光電效應，實驗測得光電子的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關系如圖所示，由實驗圖線可求出()A．該金屬的截止頻率B．普朗克常量C．該金屬的逸出功D．單位時間內逸出的光電子數答案ABC解析由光電效應方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，當Uc＝0時，ν＝eq\f(W0,h)＝νc，即圖線在橫軸上的截距在數值上等于金屬的截止頻率；圖線的斜率在數值上等于eq\f(h,e)，故可求出普朗克常量h；當ν＝0時，Uc＝－eq\f(W0,e)，即圖線在縱軸上的截距的絕對值乘以電子電荷量e在數值上等于金屬的逸出功，A、B、C正確。由實驗圖線不能求出單位時間內逸出的光電子數，D錯誤。5．(人教版選修3－5·P40·T2，P42·T2～T3綜合改編)(多選)下列說法中正確的是()A．相同動能的電子和質子，質子的德布羅意波波長較大B．在光的雙縫干涉實驗中，暗條紋的地方是光子永遠不能到達的地方C．在光的雙縫干涉實驗中，大量光子打在光屏上的落點是有規律的，暗條紋處落下光子的概率小D．低頻電磁波的波動性顯著，而高頻電磁波的粒子性顯著答案CD解析德布羅意波波長λ＝eq\f(h,p)，而Ek＝eq\f(p2,2m)，所以λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，Ek相同，而me<mp，所以電子的德布羅意波波長較大，A錯誤；在光的雙縫干涉實驗中，暗條紋的地方是光子到達概率小的地方，并非永遠不能到達，B錯誤，C正確；低頻率的電磁波波長長，容易發生明顯的衍射、干涉，波動性顯著，高頻率的電磁波則相反，從能量的角度來分析，低頻電磁波的光子能量小，少數光子很難在干涉或衍射亮紋處留下感光點跡，大量光子照射時出現規則的明暗條紋，即波動性顯著，高頻率電磁波的光子能量大，少數幾個光子就能引起感光膠片感光，出現不規則的點跡，即粒子性顯著，D正確。考點1光電效應規律的理解1.與光電效應有關的五組概念對比(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射出來的電子，其本質是電子。光子是光電效應的因，光電子是果。(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出，只需克服原子核的引力做功的情況，光電子才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，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。(4)入射光的強度與光子的能量：入射光的強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量，即I＝nhν，n是單位時間照射到單位面積上的光子數。(5)光的強度與飽和光電流：飽和光電流與入射光的強度成正比的規律是對頻率相同的光照射金屬產生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光的強度之間沒有簡單的正比關系。2．四點提醒(1)能否發生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。(2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關。(4)光電子不是光子，而是電子。3．三個關系式(1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc。(3)逸出功與極限頻率的關系W0＝hνc。4．兩條對應關系(1)光強大(頻率一定時)→光子數目多→發射光電子多→飽和光電流大。(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。例1(2020·江蘇省揚州市3月檢測)在光電效應實驗中，某實驗小組用同種頻率的單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產生光電效應。對這兩個過程，下列四個物理量中，可能相同的是()A．飽和光電流B．遏止電壓C．光電子的最大初動能D．逸出功(1)逸出功由誰決定？提示：金屬。(2)飽和光電流與什么有關？提示：光強。嘗試解答選A。飽和光電流和入射光的強度有關，這個實驗中可以通過控制入射光的強度來實現飽和光電流相同，A正確；不同金屬的逸出功是不同的，同種頻率的單色光，光子能量hν相同，根據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，兩種金屬中逸出的光電子的最大初動能Ek不同，C、D錯誤；根據遏止電壓和光電子最大初動能的關系Uc＝eq\f(Ek,e)可知，光電子的最大初動能不同，遏止電壓也不同，B錯誤。對光電效應的幾點提醒(1)光的頻率決定光子的能量，ε＝hν。(2)光的強度是指單位時間光照射到單位面積上的能量，即I＝nhν，所以單位時間照射到單位面積上的光子數由光強和頻率共同決定。(3)光電子逸出后的最大初動能由光子的頻率和逸出功共同決定。(4)由Ek＝hν－W0求出的是光電子的最大初動能，金屬內部逸出的光電子的動能小于這個值，而且光電子的射出方向是隨機的，不一定都能到達陽極。(5)每秒逸出的光電子數決定著飽和光電流的大小，而不是光電流的大小。[變式1－1](2020·福建省南平市第一次綜合質量檢測)單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A照射到某金屬表面時，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為E1；用單色光B照射該金屬表面時，逸出的光電子最大初動能為E2。則該金屬的逸出功為()A．E2－E1 B.E2－2E1C．2E1－E2 D.eq\f(E1＋E2,2)答案B解析根據光電效應方程，用單色光A照射某金屬表面時，有E1＝hν－W逸出功，用單色光B照射該金屬表面時，有E2＝h·2ν－W逸出功，聯立解得W逸出功＝E2－2E1，故A、C、D錯誤，B正確。[變式1－2](2020·貴州省貴陽市3月份調研)如圖所示為一光電管電路，滑動變阻器觸頭位于ab上某點，用黃光照射光電管陰極，電表指針無偏轉，要使電表指針偏轉，可采取的可行措施有()A．增大黃光的強度 B.換用藍光照射C．將P向a滑動 D.將電源正、負極對調答案B解析由題意可知，光電管兩端加的是正向電壓，則電表指針沒有偏轉，是由于沒有發生光電效應，發生光電效應的條件為ν＞ν0，故只有換用頻率較高的藍光照射，才可能發生光電效應，使電流表指針發生偏轉，故A、C、D錯誤，B正確。考點2光電效應的圖象分析圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關系圖線①極限頻率νc：圖線與ν軸交點的橫坐標②逸出功W0：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值，W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：圖線的斜率k＝h顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系圖線①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點的橫坐標的值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、強度相同的光，光電流與電壓的關系圖線①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點的橫坐標的值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(注：此時兩極之間接反向電壓)例2(2020·河北省張家口市一模)利用如圖甲所示的電路完成光電效應實驗，金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系如圖乙所示，圖乙中U1、ν1、ν0均已知，電子電荷量用e表示。下列說法正確的是()A．入射光頻率為ν1時，光電子的最大初動能Ek＝U1e－hν0B．由Uc-ν圖象可求得普朗克常量h＝eq\f(U1e,ν1－ν0)C．滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數一定一直增加D．把電源正負極對調之后，滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數一直增加(1)正向電壓越大，光電流越大嗎？提示：不一定，當達到飽和光電流時不再變化。(2)如何推導Uc-ν的函數關系？提示：Ek＝hν－W0，W0＝hν0，Ek＝Uce聯立。嘗試解答選B。當入射光頻率為ν1時，依題得，光電子的最大初動能為Ek＝U1e，故A錯誤；根據光電效應方程結合圖乙有：Ek＝hν1－W0，其中W0＝hν0，根據動能定理有－eU1＝0－Ek，聯立可得普朗克常量為h＝eq\f(U1e,ν1－ν0)，故B正確；滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中，光電管兩端的反向電壓增大，則電流表示數逐漸減小，若反向電壓足夠大，則可減小至零，C錯誤；把電源正負極對調之后，滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中，光電管兩端的正向電壓增大，由于存在飽和光電流，故電流表示數可能先增加后不變，D錯誤。解決光電效應圖象問題的幾個關系式(1)光電效應方程：Ek＝hν－W0。(2)發生光電效應的臨界條件：Ek＝0，νc＝eq\f(W0,h)。(3)反向遏止電壓與光電子的最大初動能和入射光頻率的關系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。[變式2－1](2020·福建省泉州市第二次質量檢測)(多選)如圖甲為研究光電效應的實驗裝置，用頻率為ν的單色光照射光電管的陰極K，得到光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線如圖乙所示，已知電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，則()A．測量遏止電壓Uc時開關S應扳向“1”B．只增大光照強度時，圖乙中Uc的值會增大C．只增大光照強度時，圖乙中I0的值會減小D．陰極K所用材料的極限頻率為eq\f(hν－eUc,h)答案AD解析測量遏止電壓Uc時應在光電管兩端加反向電壓，即開關S應扳向“1”，故A正確；由動能定理得eUc＝Ek，由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，圖乙中Uc的值與光照強度無關，故B錯誤；圖乙中I0的值表示飽和光電流，只增大光照強度時，飽和光電流I0增大，故C錯誤；由動能定理得－eUc＝0－Ek，由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，可得W0＝hν－eUc，則陰極K所用材料的極限頻率為ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(hν－eUc,h)，故D正確。[變式2－2](2020·山東省泰安市四模)愛因斯坦提出光電效應理論獲得諾貝爾物理學獎已近100年。用金屬鈣做實驗時，得到的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系如圖所示。用其他金屬做實驗，得到的Ek-ν圖線也為直線。表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，下列判斷正確的是()金屬鎢鈣鈉截止頻率ν0/×1014Hz10.957.735.53逸出功W0/eV4.543.202.29A．如用金屬鎢做實驗，得到的Ek-ν圖線的斜率比圖中直線的斜率大B．如用金屬鎢做實驗，得到的Ek-ν圖線的斜率比圖中直線的斜率小C．如用金屬鈉做實驗，得到的Ek-ν圖線延長線與縱軸交點的坐標為(0，－Ek2)，則Ek2＞Ek1D．如用金屬鈉做實驗，得到的Ek-ν圖線延長線與縱軸交點的坐標為(0，－Ek2)，則Ek2＜Ek1答案D解析根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，Ek-ν圖線的斜率等于普朗克常量h，因此各種不同金屬的Ek-ν圖線的斜率相同，A、B錯誤；Ek-ν圖線的延長線與縱軸交點的坐標絕對值等于逸出功，則Ek1＝3.20eV，Ek2＝2.29eV，因此Ek2＜Ek1，C錯誤，D正確。考點3光的波粒二象性和物質波1.對光的波粒二象性的理解光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統一體，其表現規律為：(1)從數量上看：個別光子的作用效果往往容易表現出粒子性；大量光子的作用效果往往容易表現出波動性。(2)從頻率上看：頻率越低的光波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現象；頻率越高的光粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現象，其貫穿本領越強。(3)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現出波動性；在與物質發生作用時往往表現出粒子性。(4)波動性與粒子性的統一：由光子的能量ε＝hν、光子的動量p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν或波長λ。(5)理解光的波粒二象性時不可把光當成宏觀概念中的波，也不可把光當成宏觀概念中的粒子。光的粒子性指的是一份一份的“不連續”，波動性指的是概率波，即光子在空間各點出現的概率用波動規律來描述。2．物質波(1)定義：任何運動著的物體都有一種波與之對應，這種波叫做物質波，也叫德布羅意波。(2)物質波的波長：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，h是普朗克常量。(3)德布羅意波也是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點概率大的地方，概率的大小受波動規律的支配。例3下列關于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．大量光子的行為往往顯示出粒子性(1)光子是實物粒子嗎？提示：不是。(2)什么時候光子顯示波動性？提示：波長較長易顯示波動性，大量光子顯示波動性。嘗試解答選C。光既有波動性又有粒子性，A錯誤；光子不帶電，沒有靜止質量，而電子帶負電，有質量，B錯誤；光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著，C正確；個別光子的作用效果往往表現為粒子性，大量光子的作用效果往往表現為波動性，D錯誤。波粒二象性的深入理解(1)雖然平時看到的宏觀物體運動時，看不出其波動性，但也有一個波長與之對應。例如飛行中的子彈的波長約為10－34m(2)波粒二象性是微觀粒子的特殊性質，一切微觀粒子都存在波動性；宏觀物體也存在波動性，只是波長太小，難以觀測。(3)德布羅意波也是概率波，衍射圖樣中的亮圓是電子落點概率大的地方，概率的大小受波動規律的支配。[變式3－1](2020·江蘇省鹽城市6月模擬)(多選)運動的微觀粒子具有波粒二象性，有能量E、動量p，也對應著一定的波長λ。m表示粒子的質量，下列圖象正確的是()答案AC解析根據愛因斯坦質能方程可知，粒子的能量E＝mc2，則E-m圖象是一個正比例函數圖象，故A正確，B錯誤；根據德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，粒子的動量p＝eq\f(h,λ)，則p-eq\f(1,λ)圖象是正比例函數圖象，故C正確，D錯誤。[變式3－2](多選)下列關于微觀粒子的波粒二象性的認識，正確的是()A．由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，所以粒子沒有確定的軌跡B．由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，所以由不確定性關系知粒子動量將完全確定C．大量光子表現出波動性，此時光子仍具有粒子性D．波動性和粒子性，在宏觀現象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現象中是統一的答案ACD解析微觀粒子落點位置不能確定，與經典粒子有確定軌跡不同，A正確；單縫衍射中，微觀粒子通過狹縫，其位置的不確定量等于縫寬，其動量也有一定的不確定量，B錯誤；波粒二象性是微觀粒子的特殊規律，無論何時二者都同時存在，C正確；波動性和粒子性，在宏觀現象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現象中是統一的，D正確。

1．(2019·北京高考)光電管是一種利用光照射產生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流。表中給出了6次實驗的結果。組次入射光子的能量/eV相對光強光電流大小/mA逸出光電子的最大動能/eV第一組1234.04．04．0弱中強2943600.90．90．9第二組4566.06．06．0弱中強2740552.92．92．9由表中數據得出的論斷中不正確的是()A．兩組實驗采用了不同頻率的入射光B．兩組實驗所用的金屬板材質不同C．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動能為1.9eVD．若入射光子的能量為5.0eV，相對光強越強，光電流越大答案B解析光子的能量E＝hν，兩組實驗中入射光子的能量不同，故入射光的頻率不同，A正確；由愛因斯坦的光電效應方程hν＝W＋Ek，可求出兩組實驗中金屬板的逸出功W均為3.1eV，故兩組實驗所用的金屬板材質相同，B錯誤；由hν＝W＋Ek，W＝3.1eV，當hν＝5.0eV時，Ek＝1.9eV，C正確；相對光強越強，單位時間內射出的光子數越多，單位時間內逸出的光電子數越多，形成的光電流越大，D正確。2．(2018·全國卷Ⅱ)用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10－19J。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·sA．1×1014Hz B.8×1014HzC．2×1015Hz D.8×1015Hz答案B解析由光電效應方程Ek＝hν－W0，得W0＝hν－Ek＝heq\f(c,λ)－Ek。剛好發生光電效應的臨界條件是最大初動能Ek＝0時，入射光的頻率為ν0，則W0＝hν0，代入數據可得：ν0≈8×1014Hz，故B正確。3．(2017·全國卷Ⅲ)(多選)在光電效應實驗中，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<UbB．若νa>νb，則一定有Eka>EkbC．若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD．若νa>νb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb答案BC解析光電效應中遏止電壓與最大初動能之間的關系為eU＝Ek，根據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，若νa>νb，則Eka>Ekb，Ua>Ub，A錯誤，B正確；若Ua<Ub，則Eka<Ekb，C正確；由光電效應方程可得W0＝hν－Ek，則hνa－Eka＝hνb－Ekb，D錯誤。4．(2017·北京高考)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發出了波長在100nm(1nm＝10－9m)附近連續可調的世界上最強的極紫外激光脈沖，“大連光源”一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108A．10－21J B.10－18JC．10－15J D.10－12J答案B解析一個處于極紫外波段的光子所具有的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.6×10－34×eq\f(3×108,10－7)J≈10－18J，B正確。5．(2019·天津高考)第26屆國際計量大會決定，質量單位“千克”用普朗克常量h定義，“國際千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的數值為6.63×10－34，根據能量子定義，h的單位是________，該單位用國際單位制中的力學基本單位表示，則為________。答案J·skg·m2/s解析普朗克常量h的單位為J·s；由W＝Fl及F＝ma可推導：1J·s＝1N·m·s＝1kg·m·s－2·m·s＝1kg·m2/s。6．(2018·江蘇高考)光電效應實驗中，用波長為λ0的單色光A照射某金屬板時，剛好有光電子從金屬表面逸出。當波長為eq\f(λ0,2)的單色光B照射該金屬板時，光電子的最大初動能為________，A、B兩種光子的動量之比為__________。(已知普朗克常量為h、光速為c)答案eq\f(hc,λ0)1∶2解析根據光電效應方程Ek＝hν－W0，又ν＝eq\f(c,λ)，所以有0＝eq\f(hc,λ0)－W0，Ek＝eq\f(2hc,λ0)－W0，解得Ek＝eq\f(hc,λ0)；又光子動量p＝eq\f(h,λ)，所以A、B兩種光子的動量之比為1∶2。7．(2019·江蘇高考)在“焊接”視網膜的眼科手術中，所用激光的波長λ＝6.4×10－7m，每個激光脈沖的能量E＝1.5×10－2J。求每個脈沖中的光子數目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×10答案5×1016解析光子能量ε＝eq\f(hc,λ)，光子數目n＝eq\f(E,ε)，聯立并代入數據得n≈5×1016。時間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共12小題，每小題7分，共84分。其中1～7題為單選，8～12題為多選)1．(2020·河北省保定市二模)黑體輻射的研究表明：輻射強度、波長分布與輻射體的溫度有密切關系。此研究對冶金工業的迅速發展有巨大貢獻。如圖所示，圖中畫出了四種溫度下黑體輻射的強度與波長的關系，從中可以看出()A．溫度越高，輻射電磁波的波長越短B．溫度越低，輻射電磁波的波長越長C．同一波長的輻射強度隨著溫度的升高而增強D．不同溫度時輻射強度的最大值變化無規律可循答案C解析無論溫度高低，黑體都會輻射各種波長的電磁波，故A、B錯誤；同一波長的輻射強度隨著溫度的升高而增強，故C正確；溫度升高，輻射強度的最大值向波長短、頻率高的方向移動，故D錯誤。2．下列說法中正確的是()A．物質波屬于機械波B．只有像電子、質子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性C．德布羅意認為任何一個運動的物體，小到電子、質子、中子，大到行星、太陽都有一種波與之相對應，這種波叫物質波D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射和干涉現象，所以宏觀物體運動時不具有波動性答案C解析物質波是描述實物粒子運動的概率波，而機械波是由質點做周期性機械運動形成的，二者不同，故A錯誤；不論是微觀粒子，還是宏觀物體，只要它們運動，就有與之對應的物質波，故B、D錯誤，C正確。3．(2020·廣西桂林市第一次聯合調研)任何一個運動著的物體，小到電子、質子，大到行星、太陽，都有一種波與之對應，波長λ＝eq\f(h,p)，式中h為普朗克常量，p為運動物體的動量，人們把這種波叫做德布羅意波。現有一德布羅意波波長為λ1的中子和一個德布羅意波波長為λ2的氘核相向對撞后結合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為()A.eq\f(λ1λ2,|λ2－λ1|) B.eq\f(λ1λ2,|λ2＋λ1|)C.eq\f(|λ1－λ2|,2) D.eq\f(|λ1＋λ2|,2)答案A解析中子與氘核相向運動發生碰撞的過程，滿足動量守恒定律，則|p1－p2|＝p3，結合λ＝eq\f(h,p)，有|eq\f(h,λ1)－eq\f(h,λ2)|＝eq\f(h,λ3)，解得λ3＝eq\f(λ1λ2,|λ2－λ1|)，所以A正確，B、C、D錯誤。4．(2020·廣東省汕頭市一模)可見光的波長的大致范圍是400～760nm。下表給出了幾種金屬發生光電效應的極限波長，下列說法正確的是()金屬鎢鈣鈉鉀極限波長(nm)274388542551A．表中所列金屬，鉀的逸出功最大B．只要光照時間足夠長或強度足夠大，所有波長的可見光都可以使鈉發生光電效應C．用波長為760nm的光照射金屬鈉、鉀，則鈉逸出的光電子的最大初動能較大D．用波長為400nm的光照射金屬鈉、鉀，則鉀逸出的光電子的最大初動能較大答案D解析根據W0＝hνc＝eq\f(hc,λc)可知，表中所列金屬，鉀的極限波長λc最大，則鉀的逸出功W0最小，A錯誤；能否發生光電效應，與光照的時間和強度無關，只與入射光的頻率有關，B錯誤；用波長為760nm的光照射金屬鈉、鉀，由于入射光的波長均大于兩金屬的極限波長，根據光電效應的產生條件可知，鈉、鉀都不能發生光電效應，C錯誤；當用波長為400nm的光照射金屬鈉、鉀時，鈉、鉀都可以發生光電效應，鉀的逸出功最小，根據Ek＝hν－W0，鉀逸出的光電子的最大初動能較大，D正確。5．(2020·山西省長治市3月線上模擬)現用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B．保持入射光的光強不變，入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．保持入射光的光強不變，入射光的頻率變低，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生答案A解析保持入射光的頻率不變，因為飽和光電流與入射光的強度成正比，故入射光的光強變大，飽和光電流變大，A正確；保持入射光的光強不變，入射光的頻率變高，則單位時間入射光光子數變少，飽和光電流也變小，故B錯誤；根據光電效應的規律，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，所以入射光的頻率變低，光電子的最大初動能變小，故C錯誤；如果入射光的頻率小于該光電管金屬材料的極限頻率，將不會發生光電效應，也就不會有光電流產生，故D錯誤。6．(2020·江蘇省宿遷市沭陽縣5月聯考)用圖1裝置研究光電效應，分別用a光、b光、c光照射陰極K得到圖2中a、b、c三條光電流I與A、K間的電壓UAK的關系曲線，則下列說法正確的是()A．開關S扳向1時測得的數據得到的是I軸左側的圖線B．b光的光子能量大于a光的光子能量C．用a光照射陰極K時陰極的逸出功大于用c光照射陰極K時陰極的逸出功D．用b光照射陰極K時逸出的光電子的最大初動能小于用a光照射陰極K時逸出的光電子的最大初動能答案B解析當開關S扳向1時，光電子在光電管中加速，此時所加的電壓是正向電壓，測得的數據得到的是I軸右側的圖線，故A錯誤；根據eUc＝Ek＝hν－W0，同種金屬W0相同，則入射光的頻率越高，對應的遏止電壓Uc越大，由題圖2可知，b光的遏止電壓大于a光的遏止電壓，所以b光的頻率高于a光的頻率，依據E＝hν可知，b光的光子能量大于a光的光子能量，故B正確；某種金屬的逸出功是一定的，與入射光無關，故C錯誤；b光的遏止電壓大于a光的遏止電壓，根據eUc＝Ek＝hν－W0，可知用b光照射陰極K時逸出的光電子的最大初動能大于用a光照射陰極K時逸出的光電子的最大初動能，D錯誤。7．(2020·山東省菏澤一中3月教學質量檢測)用頻率為ν的單色光照射某金屬表面時，產生的光電子的最大初動能為Ek，已知普朗克常量為h，光速為c，要使此金屬發生光電效應，所用入射光的波長應不大于()A.eq\f(hc,hν－Ek) B.eq\f(c,ν)C.eq\f(hc,hν＋Ek) D.eq\f(c,ν)－eq\f(Ek,hc)答案A解析根據光電效應方程有：Ek＝hν－W0，而W0＝hνc，則該金屬發生光電效應的極限頻率為：νc＝ν－eq\f(Ek,h)，則該金屬發生光電效應的極限波長為：λc＝eq\f(c,νc)＝eq\f(hc,hν－Ek)，故A正確，B、C、D錯誤。8．(2021·三湘名校教育聯盟高三上第二次大聯考)利用圖甲所示的實驗裝置觀測光電效應，已知實驗中測得某種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，電子的電荷量為e＝1.6×10－19CA．電源的右端為正極B．普朗克常量為eq\f(eν1,U1)C．該金屬的逸出功為eU1D．若電流表的示數為10μA，則每秒內從陰極發出的光電子數的最小值為6.25×1012答案AC解析只有施加反向電壓，也就是光電管陰極接電源正極、陽極接電源負極，在光電管兩極間形成使電子減速的電場，這時光電流才有可能為零，使光電流減小到零的反向電壓Uc稱為遏止電壓，A正確；由愛因斯坦光電效應方程可知Ek＝hν－W0，由動能定理有－eUc＝0－Ek，聯立并整理得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，可知題圖乙中圖線的斜率為eq\f(U1,ν1)＝eq\f(h,e)，縱截距為－U1＝－eq\f(W0,e)，則普朗克常量為h＝eq\f(eU1,ν1)，該金屬的逸出功為W0＝eU1，B錯誤，C正確；若電流表的示數為I＝10μA，則每秒內從陰極發出的光電子數的最小值為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝eq\f(10×10－6×1,1.6×10－19)＝6.25×1013，D錯誤。9．波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的是()A．黑體輻射規律可用光的波動性解釋B．光電效應現象揭示了光的粒子性C．電子束射到晶體上產生衍射圖樣說明電子具有波動性D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波波長也相等答案BC解析黑體輻射的實驗規律不能用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美地解釋了黑體輻射規律，破除了“能量連續變化”的傳統觀念，故A錯誤；光既有波動性又有粒子性，光電效應現象揭示了光的粒子性，故B正確；德布羅意提出了實物粒子同樣具有波動性，電子束射到晶體上產生的衍射圖樣是波的特征，證明了電子具有波動性，故C正確；根據德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)，又p＝eq\r(2mEk)，則λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，若一個電子和一個質子的動能Ek相等，由于質子質量比電子質量大得多，則其德布羅意波波長不相等，故D錯誤。10．用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現如圖a、b、c所示的圖像，則()A．圖像a表明光具有粒子性B．圖像c表明光具有波動性C．用紫外光觀察不到類似的圖像D．實驗表明光是一種概率波答案ABD解析圖a只有分散的亮點，表明光具有粒子性；圖c呈現