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第3节波粒二象性【例1】(单选)对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W，下面的理解正确的有()A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EkB．式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C．逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W=hν0D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比光电效应规律【解析】爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值．对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的．其他光电子的初动能都小于这个值．若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W=hν0.由Ek=hν-W可知Ek和ν之间是一次函数关系，但不是成正比．【答案】C【例2】(双选)如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，各电池的电动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5eV，现分别用能量不同的光子照射钨板(各光子的能量也已在图上标出)，那么下列图中没有电子到达金属网的是()光电效应的综合应用【解析】做匀加速运动，故能到达金属网M；对C、D两图，从钨板打出的光电子，在NM间的反向电压作用下做匀减速运动，由eUNM=Ek-EM，而UNM=E，Ek=hν-W；EM=hν-W-eE.由C图可知：hν=8eV，W=4.5eV，eE=2.0eV，所以EM0；由D图可知：hν=8eV，W=4.5eV，eE=4.0eV，所以EM0.对A图：hν=3eV，W=4.5eV，无光电子打出．由此可知AD选项适合题意．【答案】AD1．错误地认为光照射时间越长，产生的光电流就越大．2．错误地认为波动性和光子说是不能统一的．3．对物质波和概率波的概念不理解．【例3】(单选)下列说法正确的是()A．质子与中子的质量不等，但质量数相等B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力【错解】C【错解原因】对原子核的组成不清楚，看到中子数不同就选择C.【正解】核力是短程力，它只在10-15m范围内起作用，选项B错；同一种元素的原子核具有相同的质子数，质量数和中子数可以不同，选项C错误；任何相邻核子之间除万有引力外，还存在核力，选项D错误．【答案】A【纠错心得】对原子核的组成和同位素要认真理解，在读题过程中要认真分析的理解，不要轻易下结论．题型一光的波粒二象性物质波概率波.Ehphp光具有波粒二象性，光子的能量，其中频率表示波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量与光波波长的关系【例4】60W663nm11s2WPF若某激光管以的功率发射波长的光束，试根据上述理论计算：该管内发射出多少个光子？若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力是多大？9203481(1)601663102106.6310310WWtnEhPtnhcPtsnthc光子不仅有能量，而且有动量，照射物体时，产生的作用力可根据动量定理求．设在时间内发射出的光子数为，光子频率为，每个光子的能量，所以，而，解得个【解析】个787260N2.010N3102.010NWtnhpnpnFtpPPnhnhFtttcFF总总在时间内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，根据题中信息可知，个光子的总动量为：根据动量定理有解得黑体表面对光束的作用力为又根据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力21.2khEhpEmvpmv本题综合了微观粒子的动量和能量、光子的能量和动量以及实物粒子的能量和动量；光子的能量为，动量为；【实物粒子的动能为，动量思维拓展】【答案】(1)2.0×1020个(2)2.0×10-7N跟踪训练1(单选)关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样的一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光子说并未否定电磁说，在光子能量E=hν中，ν仍表现的是波的特性．D【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表示出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性，粒子性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．【思维拓展】把光理解为宏观世界的波和粒子是出现的主要错误，受宏观概念中波与粒子对立的思维定式影响是错误的根源．在宏观现象中，波与粒子是对立概念，而在微观世界中，波与粒子却可以统一，光既不是宏观概念的波，也不是宏观概念的粒子，光具有波粒二象性是指光在传播过程中表现出波动性，同物质作用时表现出粒子的特性．0123321013210123123()(2010)A1CD.B111单选全国课标用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为、、的三条谱线，且＞＞，则．＜．．．B3213213Bnhhh大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，，解得：，选项【解析】正确．()(2010)()ABCD..2Ehcchhhhc单选上海卷根据爱因斯坦光子说，光子能量等于为普朗克常量，、为真空中的光速和波长．．．AAEhch考查对光子说的理解．光子的能量，【解析】项正确．3.(双选)(2008•江苏卷)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()AB【解析】A为康普顿散射，B为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性；C为α粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式结构模型．D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续性．4.(双选)(2010•佛山模拟)如图1231所示，一验电器与锌板用导线相连，用紫外灯照射锌板时，验电器指针发生了偏转()A．此时锌板带正电B．紫外光越强，验电器的指针偏角越小C．改红外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转D．撤去光源，将一不带电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角会减小图1231AD【解析】锌板发生光电效应失去电子带正电，A正确；紫外光越强，从锌板上逸出来的光电子越多，验电器两金属片的电荷越多，指针的摆角将越大，B错；改红外线照射锌板，则不一定会发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转，C错；当用其他金属导体导走验电器部分电荷，验电器指针偏角会减小，D正确．5.(单选)(2011•湛江)下列说法中正确的是()A．当分子间的距离减小时，分子势能一定增加B．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期C．氢原子从n=5的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出6种不同频率的光子D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同D6.(单选)红光和紫光相比，则下列说法正确的是()A．在同一种介质中传播时红光的频率较大B．在同一种介质中传播时红光的速度较大C．红光光子的能量较大D．在同一种介质中传播时红光的速度较小BBEhEEcnnn红红紫紫红紫因为，由可知，；因为折射率，根据得在同一介质中红光的速度大，故选【解析】项正确．