鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第6章 章末综合提升word版含答案

[巩固层·知识整合]
[提升层·能力提升]
光电效应现象的分析
1．光电效应的特点
(1)产生条件：入射光频率等于或大于被照射金属的极限频率．
(2)入射光频率→决定每个光子能量E＝hν→决定光电子逸出后最大初动能．
(3)入射光强度→决定每秒钟逸出的光电子数→决定光电流大小．
(4)爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2
W表示金属的逸出功，νc表示金属的极限频率，则W＝hνc．
2．光电效应问题分析
有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系．
【例1】　(多选)利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A．用紫外线照射，电流表中一定有电流通过
B．用红外线照射，电流表中一定无电流通过
C．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过
D．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变
AD　[因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A正确；因不知阴极K的极限频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B错误；用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，UMK＝0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C错误；滑动变阻器的触头向B端滑动时，UMK增大，阳极M吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M时，电流达到最大，即饱和光电流，若在滑动前，电流已经达到饱和光电流，那么再增大UMK，光电流也不会增大，D正确．]
[一语通关]　
(1)某种色光强度的改变决定单位时间入射光子数目改变，光子能量不变.
(2)光电效应中光电子的最大初动能与入射光频率和金属材料有关，与光的强度无关.
对光的波粒二象性的理解
光子的能量ε＝hν和动量p＝是描述光的粒子性的重要物理量，波长λ和频率ν是描述光的波动性的典型物理量．普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．
项目 内容 备注
光的粒子性 ①光与物质发生相互作用时，这种作用是一份一份进行的，表现出粒子的性质
②少量或个别的光子表现出光的粒子性
③频率高的光表现出光的粒子性，频率越高，粒子性越明显 ①粒子性的含义是“不连续”“一份一份的”
②光的粒子性中的粒子不同于宏观观念上的粒子
光的波动性 ①光子传播时，表现出波的性质
②大量光子表现出波动性
③频率低的光表现出光的波动性，波长越长，波动性越明显 ①光的波动性是波本身的属性，不是光子之间相互作用产生的
②光的波动性中的波不同于宏观观念上的波
波和粒子的对立、统一 ①宏观世界：波和粒子是相互对立的
②微观世界：波和粒子是统一的 光子说并没有否定波动说，ε＝hν中ν就是波的特征
【例2】　(多选)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．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波
C．光的波动性不是由于光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
CD　[光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，B错误，C正确；光具有波粒二象性，光的波动性与粒子性不是独立的，由公式ε＝hν可以看出二者是有联系的．光的粒子性并没有否定光的波动性，D正确．]
[一语通关]　
光具有波粒二象性，条件不同，光的波动性或粒子性的表现程度也不相同.
[培养层·素养升华]
不确定关系原理
海森堡在1927年提出的不确定关系原理是所有科学原理中最深刻和最广泛的原理之一，其数学表达式为：Δx·Δp≥式中h为普朗克常数，Δx为粒子位置的不确定范围，Δp为粒子动量的不确定范围．不确定关系原理的含义是：人们无法同时准确地确定粒子的位置与速度(或位置与动量，或能量与时间等)，该原理从理论上指出了我们进行科学测量的能力的局限，不论我们的测量仪器如何先进．
我们可用下面照片简单说明：我们不可能同时将前景(花)和后景(雪山)拍摄清晰——前景清晰，则后景模糊；后景清晰，则前景模糊．就是用极品相机也避免不了这种情况！
不确定关系原理迫使我们不得不放弃要求严格的物理学因果关系的思想，这是在基本的科学哲学观上意义最深远的变化！
[设问探究]
1．如何理解不确定性关系．
2．请用不确定性关系解释单缝衍射现象．
3．请用不确定性关系解释微观粒子的运动不具有特定的轨道特点．
提示：
1．微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量．粒子位置的不确定量Δx越小，动量的不确定量Δp就越大，反之亦然．
2．从微观上来理解，则微观粒子的坐标测得愈准确(Δx→0)，动量就愈不准确(Δp→∞) ；微观粒子的动量测得愈准确(Δp→0) ，坐标就愈不准确(Δx→∞) ．单缝宽，光子经过单缝发生衍射时位置不确定量Δx大，根据ΔxΔp≥可知，光子的动量不确定量Δp小，光就沿直线传播．
3．由不确定性关系ΔxΔp≥可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动，因为“轨道”对应的粒子某时刻应该有确定的位置和动量，但这是不符合实验规律的，微观粒子的运动状态，不能像宏观物体的运动那样通过确定的轨迹来描述，而是只能通过概率波进行统计性的描述．
[深度思考]
1．请用不确定性关系来解释电子云理论．
2．请用不确定性关系讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况．
答案：
1．由不确定性关系可知，原子中的电子在原子核的周围的运动是不确定的，因而不能用“轨道”来描述它的运动，电子在空间各点出现的概率是不同的，当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布，人们常用一些小黑圆点来表示这种概率分布，概率大的地方小黑圆点密一些，概率小的地方小黑圆点疏一些，这样电子的概率分布图的结果如同电子在原子核周围形成云雾，称为“电子云”，电子云是原子核外电子位置不确定性的反映．
2．宏观世界中的物体的质量较大，位置和速度的不确定量较小，可同时较精确地测出物体的位置和动量．而在微观世界中粒子的质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，对于宏观世界中的物体和微观世界中粒子的这种区别可以用不确定性关系定量的加以讨论．
5/5