内蒙古自治区2020年高考物理一轮复习：44 光电效应 波粒二象性C卷

光电效应波粒二象性基础对点练1.(光子能量的计算)(2020山东高三二模)激光在“焊接”视网膜的眼科手术中有着广泛的应用。

在一次手术中，所用激光的波长λ=6.6×10-7 m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J。

则每个脉冲中的光子数目是(已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，光速c=3×108 m/s)() A.3×1016 B.3×1012C.5×1016D.5×10122.(光电效应方程的理解)(2020山东威海高三二模)用波长200 nm的光照射铝的表面发生光电效应，已知铝的逸出功是4.2 eV，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，电子电荷量e=1.6×10-19C，则光电子的最大初动能约为()A.0.2 eVB.2 eVC.20 eVD.200 eV3.(多选)(光电效应和康普顿效应)(2019全国高三专题练习)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A.光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C.对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应4.(波粒二象性)(2020北京高三三模)关于波粒二象性，下列说法正确的是()A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性5.(光电效应规律)(2020四川宜宾第四中学高三三模)在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。

光电效应、波粒二象性测试题及解析1．用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明()A ．光的本质是波B ．光的本质是粒子C ．光的能量在胶片上分布不均匀D ．光到达胶片上不同位置的概率相同解析：选C 用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片出现的图样说明光具有波粒二象性，故A 、B 错误；该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C 正确，D 错误。

2．(2020·滨州模拟)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( ) A ．波长 B ．频率 C ．能量D ．动量解析：选A 由爱因斯坦光电效应方程12m v 2m ＝hν－W 0，又由W 0＝hν0，可得光电子的最大初动能12m v 2m＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B 、C 、D 错误；又由c ＝λf 可知光电子频率较小时，波长较大，A 正确。

3．[多选]如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( ) A ．入射光太弱 B ．入射光波长太长 C ．光照时间短D ．电源正、负极接反解析：选BD 若入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若使该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确。

4．(2019·北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。

表中给出了6次实验的结果。

组 次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV由表中数据得出的论断中不正确的是()A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大解析：选B由光子的能量E＝hν，可知若入射光子的能量不同，则入射光子的频率不同，A正确。

高考物理《光电效应、波粒二象性》真题练习含答案1．[2024·山西省忻州市期中联考]对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．关于黑体辐射，下列说法正确的是() A．黑体不会辐射电磁波B．温度低于0 ℃的物体不会辐射电磁波C．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律答案：C解析：一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，温度越高，辐射的电磁波越强，A、B错误；普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，C正确，D错误．2.[2023·辽宁卷]原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂．某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④.若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为E k，则()A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于E k答案：A解析：由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为E k，根据E km＝hν－W逸出功则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于E k，选项D错误．故选A.3．在光电效应实验中，某同学用a、b两种单色光分别照射同一光电管，发现a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压．下列说法正确的是()A．a光对应的光电子最大动能较小B．a光光子的能量小于b光光子的能量C．a光的粒子性比b光的粒子性明显D．a光在真空中的传播速度大于b光答案：C解析：由爱因斯坦光电效应方程得E km＝hν－W0＝eU c，a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压，所以a光对应的光电子最大初动能较大，a光的频率较大，a光光子的能量大于b光光子的能量，A、B错误；a光的频率较大，所以a光的粒子性比b光的粒子性明显，C正确；a光和b光在真空中的传播速度一样大，D错误．4．(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验．如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上，已知电子质量为9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列说法正确的是()A．发射电子的动能约为8.0×10－15JB．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11mC．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样答案：BD解析：根据动量大小与动能关系可知，发射电子的动能约为E k＝p22m≈8.0×10－17J，A错误；发射电子的物质波波长λ＝hp≈5.5×10－11m，B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，C错误，D正确．5．[2024·四川省成都市模拟]分别用波长为λ和2λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为3∶1，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )A ．hc 4λB ．hc 2λC ．3hc 4λD ．hc λ答案：A解析：单色光的能量为E ＝hν＝h c λ，根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为E km ＝hν－W ，则E km 1＝h c λ －W ，E km 2＝h c 2λ－W ，其中E km 1∶E km 2＝3∶1，联立解得W ＝hc 4λ，A 正确．6．[2024·湖南省长沙市雅礼中学月考]如图所示为研究光电效应的电路图．开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K 时，电流表有示数．下列说法正确的是( )A ．若只让滑片P 向D 端移动，则电流表的示数一定增大B ．若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大C ．若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K ，则阴极K 的逸出功变大D ．若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K ，则电流表的示数一定为零 答案：B解析：只让滑片P 向D 端移动，A 、K 间电压增大，所加电压为正向电压，如果光电流达到饱和值，增加电压，电流表示数也不会增大，A 错误；只增加单色光强度，逸出的光电子数增多，光电流增大，B 正确；阴极K 的逸出功与入射光无关，C 错误；若改用波长大于λ0的单色光，能量减小，可能会发生光电效应，则电流表的示数不一定为零，故D 错误．7．[2024·浙江省百校调研](多选)如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图．当有烟雾进入时，来自光源S 的光被烟雾散射后进入光电管C ，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流．如果产生的光电流大于10－8 A ，便会触发报警系统．金属钠的遏止电压U c 随入射光频率ν的变化规律如图2所示，则( )A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×10－7 m B．图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量hC．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N＝6.25×1010个D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的答案：CD解析：根据题意可知金属的截止频率为νc＝6×1014Hz，则有λ＝cνc＝3.0×1086.0×1014m＝5.0×10－7 m，所以光源S发出的光波波长不能大于5.0×10－7 m，A错误；根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电效应方程可得eU c＝E k＝hν－hνc ，整理得U c＝heν－heνc，由此可得图像的斜率为he，B错误；当光电流等于10－8A时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为N＝Ite＝10－8×11.6×10－19个＝6.25×1010个，C 正确；当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，D正确．。

波粒二象性1用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（B ）A. 改用红光照射B. 改用X射线照射C. 改用强度更大的原紫外线照射D. 延长原紫外线的照射时间2. 关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（A ）A发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B. 光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C. 发生光电效应的反应时间一般都大于7 sD. 只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生3. （多选）美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光子除了具有能量之外还具有动量，被电子散射的X光子与入射的X光子相比（BD ）A. 速度减小B .频率减小C.波长减小D .能量减小4. （多选）下列关于波粒二象性的说法正确的是（BCD ）A. 光电效应揭示了光的波动性B. 使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会出现衍射图样C. 黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性5. 现用某一光电管进行光电效应实验，当用频率为v的光照射时，有光电流产生.下列说法正确的是（A. 光照时间越长，光电流就越大B. 减小入射光的强度，光电流消失C. 用频率小于v的光照射，光电效应现象消失D. 用频率为2v的光照射，光电子的最大初动能变大1006 . （2017 •北京卷）2017年年初，我国研制的“大连光源”一一极紫外自由电子激光装置，发出了波长在nm（1nm= 10「9 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”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h = 6.6 x 10 ^34 J • s,真空光速c = 3X 108 m/s）（ B ）A. 10「21 J B . 10「18 JC. 10T5 J D . 10「12 J7.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长, 用该光源发出的光照射表中材料（D ）材料钠铜铂极限波长（nm）541268196A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子&下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子U C和入射光的频率v的几组数据0 100 20() 300 44X) A(nm)U C /V0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 14 ■■V / X 10 Hz 5.6445.8886.0986.3036.50110.（多选）用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示.已知普朗 克常量为h ,被照射金属的逸出功为 W,遏止电压为U C ,电子的电荷量为 e ,则下列说法正确的是（AD ）11. 用如图甲所示的装置研究光电效应现象.闭合开关 S ,用频率为v 的光照射光电管时发生了光电效应.图 乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能&与入射光频率V 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a, 0）,则这种金属的截止频率约为（B ）A. c. 14143.5 X 10 Hz B .4.3 X 10 Hz14 145.5 X 10 Hz D .6.0 X 10 Hz K 上时，电路中有光电流，则（D ）B. C. D. 若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生若换用波长为 入1（入1＞入0）的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流 若换用波长为 入2（入2＜入0）的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流A . B. C. 甲光的强度大于乙光的强度甲光的频率大于乙光的频率 甲光照射时产生的光电子初动能均为 D. 乙光的频率为heUC由以上数据应用 Excel 描点连线,9.A .与纵轴的交点坐标为（0，- b），下列说法中正确的是（B ）A 普朗克常量为h =a B.断开开关S 后，电流表G 的示数不为零C. 仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 12.（多选）研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v 的光照射光电管阴极 K 时，有光电子产生•由示光电效应实验规律的图象中，正确的是（ACD ）反向电压U 和频半F —定时士 光电流i 与光遐f 的关系光强J 和铀率F —定时, 光电沁与反向压卩 的关霍C光强卿［频率V —定时” 光电流f 与产生光电子 的时间r 的关系13.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长 入=0.50卩m 的绿光照射阴极K ,实验测得流过 ©表D.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表 G 的示数保持不变于光电管K 、A 间加的是反向电压，光电子从阴极K 发射后将向阳极 A 做减速运动•光电流出，反向电压U 由电压表测出•当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压U ，在下图所表 光电管甲乙一34 -.h = 6.63 X 10 J • s.结合图象，求:数字）甲的电流I 与AK 之间的电势差 U K 满足如图乙所示规律，取 （结果保留两位有效(1) 每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极 (2) 该阴极材料的极限波长．12 － 20答案：(1)4.0 X 10 个 9.6 X 10 J (2)0.66K 时的最大初动能.。

光电效应波粒二象性高中“近代物理”知识较分散,没有Ⅱ级考点,而在原子结构、原子核和波粒二象性三大知识板块中有氢原子光谱,氢原子的能级结构,能级公式,原子核的组成,放射性,原子核的衰变,半衰期、放射性同位素、核力,核反应方程、结合能,质量亏损、裂变反应和聚变反应,裂变反应堆射线的危害和防护,光电效应、爱因斯坦光电效应方程等众多的Ⅰ级考点,其特征是“点多面宽”、考点分散。

高考对本模块的考查主要是基本概念的理解、辨析,也有简单的计算,题型为选择题,考查的方式有结合实验现象考查波粒二象性、光电效应的解释,结合原子能级图考查原子的跃迁以及光子的吸收,结合质能方程考查核能的利用等。

“近代物理”调整为必考内容后,难度不会有太多的变化,但综合其他知识一起考查的可能性就增加了。

预计2020年高考对该部分知识的考查仍然以基本概念、规律为主,难度较低,但要特别注意的有三点:第一,可能一个题目中同时考查多个知识点;第二,可能与带电粒子在磁场、电场中的运动相结合,与动量规律、能量转化规律综合考查;第三,以现代科技为背景来考查。

第1讲光电效应波粒二象性1 黑体与黑体辐射普朗克能量子假说(1)黑体与黑体辐射①黑体:指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

②黑体辐射的实验规律:对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

第一,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加;第二,随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

(2)普朗克能量子假说①定义:普朗克认为,带电微粒辐射或吸收能量时,只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

②大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h是普朗克常量,数值h=6.626×10-34J·s(一般h取6.63×10-34J·s)。

高考物理一轮复习专项训练及答案解析—光电效应、波粒二象性1．关于光电效应，下列说法正确的是()A．截止频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多2．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等3．(2022·江苏卷·4)上海光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后() A．频率减小B．波长减小C．动量减小D．速度减小4.研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是()A．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数B．若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大C．调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零D．光电效应反映了光具有波动性5．(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b，h为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b6．(多选)(2023·天津市模拟)如图所示，甲、乙为两束光经过同一双缝干涉装置后产生的干涉条纹，丙图为光电效应实验图，实验中施加反向电压得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图丁所示，下列说法正确的是()A．若甲光能使丙图中产生光电流，则乙光一定能使丙图中产生光电流B．当U AK小于0，但U AK没有达到遏止电压时，流经电流表方向为从上到下C．若甲光对应丁图中曲线b，则乙光可能对应丁图中曲线cD．a光照射光电管产生的光电子动能一定小于b光照射光电管产生的光电子动能7．(2020·江苏卷·12(1)(2))(1)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点．它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示．若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是________．A．I增大，λ增大B．I增大，λ减小C．I减小，λ增大D．I减小，λ减小(2)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为________，波长为λ1的光子的动量为________．(已知普朗克常量为h，光速为c)8．(多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像(电子电荷量为e)，以下说法正确的是()A．由图甲可求得普朗克常量h＝beaB．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小C．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大D．由图丁可知电压越高，则光电流越大9．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则下列说法中正确的是()A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能约为1.2×10－19J 10.(2023·山西省榆次一中模拟)如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的截止频率对应的光的波长是()A．2λB．3λC．4λD．6λ11.(多选)(2023·浙江省高三检测)如图所示为研究光电效应的实验装置，此时滑片P位于中点O的正上方，用光束照射光电管的极板K，电流表的指针发生偏转．移动滑片P，当电流表示数恰好为0时，电压表指针指向某一刻度，下列说法正确的是()A．滑片P应向右滑动B．电流表示数恰好为0时，电压表示数为遏止电压的大小C．电压表指针指向某一刻度后，再移动滑片P，指针将不再偏转D．用某种频率的光照射，电流表示数恰好为0时，读取电压表示数；换用另一种频率的光，同样操作后也读取电压表示数，若两种光频率和电子电荷量已知，就可以测定普朗克常量12．(2023·山东淄博市模拟)某光电管的阴极在某单色光照射下恰好发生光电效应．阴极与阳极之间所加电压大小为U，光电流为I.已知电子的质量为m、电荷量为e，假设光电子垂直碰撞阳极且碰撞后即被吸收，则光电子对阳极板的平均作用力F的大小为()A.I e 2meUB.IemeUC.e I 2meUD.eImeU1．A 2.AB 3.B 4.C 5.BC 6.AB7．(1)B(2)h cλ2h λ1解析(1)若人体温度升高，则人体的热辐射强度I增大，由ε＝hν可知，对应的频率ν变大，由c＝λν知对应的波长λ变小，选项B正确．(2)该激发态与基态的能量差ΔE对应着辐射最短波长的光子，故能量差为ΔE＝hν＝h cλ2；波长为λ1的光子的动量p＝hλ1.8．BC[根据光电效应方程，结合动能定理可知eU c＝E k＝hν－W0＝hν－hνc，变式可得U c＝heν－heνc，斜率k＝b2a＝he，解得普朗克常量为h＝be2a，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，题图乙中纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误．]9．D[遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加到一定值后不再增加，故B错误；由E k＝hν－W0可知，最大初动能与光的强度无关，故C错误；E k＝hν－W0＝hν－hνc，νc＝5.15×1014Hz，代入数值求得E k≈1.2×10－19J，故D正确．]10．C[根据eU c＝12m v m2＝hcλ－hcλ0得eU c1＝hcλ－hcλ0，eU c2＝hc2λ－hcλ0，其中U c1U c2＝31，联立解得λ0＝4λ，故选C.]11．BD[分析可知光电管应加上反向电压，故滑片P向左滑动，A错误；电流表示数恰好为0时，电压表的示数为遏止电压的大小，B正确；电压表测量滑动变阻器部分两端电压，指针一直偏转，C错误；由eU c＝hν－W0可知，两组数据可以测定普朗克常量，D正确．] 12．A[根据题意，阴极金属恰好发生光电效应，则说明光电子离开阴极的速度为0，根据动能定理有eU＝12m v2，可得v＝2eUm，每个光电子到达阳极板时的动量变化量大小为Δp0＝m v＝2meU，设时间Δt内有n个电子打在阳极板上，则有I＝qΔt＝neΔt，由动量定理可得平均作用力为F＝n Δp0Δt，由以上整理得F＝Ie2meU，A正确，B、C、D错误．]。

4 第三节 光电效应 波粒二象性1．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的物理量是( ) A ．速度 B ．动能 C ．动量D ．总能量解析：选C ．根据λ＝hp，知电子和中子的动量相等，选项C 正确．2．(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7．73 ×1014Hz 和5．44×1014Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析：选A ．根据爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W ．由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．3．用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC ．光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．4．(2015·高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB ．光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝h p和p 2＝2mE k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．5．如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC ．只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．6．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6．63×10－34J ·s ．(1)图甲中电极A 为光电管的__________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7．00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J ．解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc 为5．15×1014Hz ，逸出功W 0＝h νc ＝6．63×10－34×5．15×1014J ≈3．41×10－19J ．(3)当入射光的频率为ν＝7．00×1014Hz 时，由E k ＝h ν－h νc 得，光电子的最大初动能为E k ＝6．63×10－34×(7．00－5．15)×1014 J ≈1．23×10－19J ．答案：(1)阳极(2)5．15×1014[(5．12～5．18)×1014均视为正确] 3．41×10－19[(3．39～3．43)×10－19均视为正确] (3)1．23×10－19[(1．21～1．25)×10－19均视为正确]7．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0．50 μm 的绿光照射阴极K ，实验测得流过G 表的电流I 与AK 之间的电势差U AK 满足如图乙所示规律，取h ＝6．63×10－34J ·s ．结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K 时的最大动能． (2)该阴极材料的极限波长．解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A ，阴极每秒钟发射的光电子的个数n ＝I m e ＝0.64×10－61.6×10－19(个)＝4．0×1012(个)光电子的最大初动能为：E km ＝eU 0＝1．6×10－19 C ×0．6 V ＝9．6×10－20 J ．(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：E km ＝h c λ－h cλ0，代入数据得λ0＝0．66 μm ．答案：(1)4．0×1012个 9．6×10－20J(2)0．66 μm。

专题12.2 光电效应波粒二象性1．（广东省茂名一中2019届模拟）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间【答案】B【解析】某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B．2．（福建省三明一中2019届模拟）光电效应的实验结论是：对某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【答案】AD【解析】每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，选项A正确、B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D正确、C错误．3．(北京西城区2019届一模)被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波．“中国天眼”的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米，那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)()A ．1023B ．1027C ．1031D ．1035【答案】C 【解析】设发射机每秒钟发射的光子数量为n ，则t 0时间内发射光子的总能量为E ＝nt 0ε，由ε＝hν和ν＝c λ得E ＝nt 0h c λ，则有nt 0h c λ＝Pt 0，代入数据，最终可得n 的数量级约为1031，故C 正确．4．（安徽省阜阳一中2019届模拟）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【答案】AB【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性，A 正确；衍射是波特有的性质，故中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性，B 正确；黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C 错误；根据德布罗意波长公式λ＝h p 可知，若一个电子和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p 也相等，但是质子质量比电子质量大，动能E k ＝p 22m ，可知两者动能不相等，D 错误．5．(河北邢台一中2019届联考)若能量为E 0的光子照射到某金属表面时，从金属表面逸出的电子的最大初动能为E ，则能量为2E 0的光子照射到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为( )A ．E 0＋EB ．E 0－EC ．2ED ．2E 0－E【答案】A【解析】设该金属的逸出功为W 0，若用能量为E 0的光子照射该金属时，产生光电子的最大初动能为E ，根据光电效应方程知E ＝E 0－W 0；改用能量为2E 0的光照射同一金属，金属的逸出功不变，则光电子的最大初动能为E km ＝2E 0－W 0＝E 0＋E .6．（吉林省松原一中2019届模拟）用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.34 eV .若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是( )【答案】A【解析】依据光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，E k －ν图线的斜率代表普朗克常量h ，因此钨和锌的E k－ν图线应该平行．图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝W 0h ，因此钨的截止频率小些，综上所述，A 图正确．7．(河北唐山一中2019届一模)在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为ν时，其遏止电压为U .已知普朗克常量为h ，电子的电荷量为e ，下列说法正确的是( )A ．该金属的截止频率为ν－eU hB ．该金属的逸出功为eU －hνC ．增大入射光的频率，该金属的截止频率增大D ．增大入射光的频率，遏止电压增大【答案】AD【解析】设该金属的截止频率为ν0，则有hν－hν0＝eU ，ν0＝ν－eU h ，故A 正确；该金属的逸出功W 0＝hν0＝hν－eU ，故B 错误；该金属的截止频率只与材料本身有关，与入射光的频率没有关系，故C 错误；根据hν－hν0＝eU 可知，增大入射光的频率，遏止电压增大，故D 正确．8．(黑龙江七台河一中2019届模拟)如图所示，当开关S断开时，用光子能量为3.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．闭合开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.5 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于1.5 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为()A．1.5 eV B．2.0 eV C．3.5 eV D．5.0 eV【答案】B【解析】根据题意此时光电子的最大初动能E km＝eU c＝1.5 eV；根据爱因斯坦光电效应方程有W＝hν－E k m＝3.5 eV－1.5 eV＝2.0 eV，故B正确．9．（山东省青岛二中2019届模拟）下列说法错误的是()A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布，与黑体的温度无关B．德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想C．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多D．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性【答案】A【解析】根据黑体辐射规律知，黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，A错误。

第1讲 光电效应 波粒二象性(课时冲关四十一)[A 级－基础练]1．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )A ．光电效应是瞬时发生的B ．所有金属都存在极限频率C ．光电流随着入射光增强而变大D ．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：C [光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性．因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A 项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B 项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C 项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D 项错误．]2．(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面．都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是( )A ．遏止电压B ．饱和光电流C ．光电子的最大初动能D ．逸出功解析：ACD [同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同．]3．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量 解析：A [根据爱因斯坦光电效应方程，得E km ＝h ν－W 0，又W 0＝h νc ，联立得E km ＝h ν－h νc ，据题“钙的截止频率比钾的截止频率大”，由上式可知：从钙表面逸出的光电子最大初动能较小，由p ＝2mE k ，可知该光电子的动量较小，根据λ＝h p可知，波长较大，则频率较小，A 选项正确，B 、C 、D 选项错误．]4．某金属在一黄光照射下，正好有电子逸出，下述说法中正确的是( )A．增大光强，而不改变光的频率，光电子的最大初动能将不变B．用一束更大强度的红光代替黄光，仍能发生光电效应C．用强度相同的紫光代替黄光，光电流强度将不变D．用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不发生光电效应解析：A [逸出的光电子的最大初动能为：E km＝hν－W0，频率不变，故E km不变，A选项正确．红光频率小于黄光频率，即小于极限频率，故不能发生光电效应，B选项错误．由于紫光频率大于黄光频率，即使光强减小，仍能发生光电效应，因此D选项错误．用强度相同的紫光代替黄光，使得入射光的光子数减少，导致光电子数减少，形成的光电流强度将减小，C选项错误．]5．下列说法正确的是( )A．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性B．爱因斯坦发现了光电效应现象，并且提出光子说，成功解释了光电效应现象C．爱因斯坦的光电效应方程能够说明光子具有动量D．康普顿效应表明光子只具有能量解析：A [康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性，选项A正确；赫兹在研究电磁波时发现了光电效应现象，爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应现象，选项B错误；爱因斯坦的光电效应方程不能够说明光子具有动量，选项C错误；康普顿效应表明光子除了具有能量外还有动量，选项D错误．]6．(2017·北京卷)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 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、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h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108 m/s)( )A．10－21 J B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J解析：B [由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h c λ≈2×10－18 J，故选项B正确．]7．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间短D．电源正、负极接反解析：BD [入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确．][B级－能力练]8．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A．图象甲表明光具有粒子性B．图象乙表明光具有波动性C．用紫外线观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波解析：ABD [图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误．]9．(2019·山西山大附中测试)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则( )A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生解析：B [用波长为λ0的光照射阴极K，电路中有光电流，说明入射光的频率ν＝cλ0大于金属的极限频率，换用波长为λ1的光照射阴极K，因为λ1>λ0，根据ν＝cλ可知，波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A项错误；同理可以判断，B项正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C项错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D项错误．]10．(多选)可以用甲图的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的频率等物理量间的关系．某次用甲装置，分别用a、b、c三束光照射同一个光电管阴极．分别得到三条光电流与电压关系的图线如图乙所示．根据你所学的相关理论，下列论述正确的是( )A．由乙图可知a、c的饱和光电流不同，所以a、c入射光的频率不同B．由乙图可知a、c的遏止电压相同，所以a、c光照射产生的光电子最大初动能相同C．由乙图可知a、b的遏止电压不同，可以判断b光的频率比a光的频率高D．由乙图可知a、b的饱和光电流不同，可以判断a的光强比c的光强大解析：BCD [a、c遏止电压相同，则a、c频率相同，光电子最大初动能相同；因为a 的饱和光电流大，所以a的光强大于c的光强；b的遏止电压大于a的遏止电压，所以b的频率高于a、c的频率，b能使某金属发生光电效应时，a、c不一定能．] 11．如图所示，N为铝板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出，铝的逸出功为4.2 eV.现分别用能量不同的光子照射铝板(各光子的能量在图上标出)，那么，下列图中有光电子到达金属网的是( )A．①②③B．②③C．③④D．①②解析：B [入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故①错误．入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应；电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故②正确．入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程E km＝hν－W0＝3.8 eV，因为所加的电压为反向电压，反向电压为2 V，光电子能到达金属网，故③正确．入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程E km＝hν－W0＝3.8 eV，所加的反向电压为4 V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网，故④错误．]12.(多选)在做光电效应实验时，某金属被光照射产生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示，C、ν0为已知量．由图线可知( )A．普朗克常量的数值B．该金属的逸出功C．该金属的极限频率D．入射光的频率增大，金属的极限频率随之增大解析：ABC [根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，E k－ν图象的斜率等于普朗克常量，A正确，E k－ν图象在纵轴上的截距的绝对值表示逸出功，B正确；当E k＝0时，ν＝ν0，极限频率为ν0，C正确；金属的极限频率是常量，D错误．]13．(2019·陕西师大附中检测)(多选)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是( )A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长D ．若a 光是氢原子从n ＝4的能级向n ＝1的能级跃迁时产生的，则b 光可能是氢原子从n ＝5的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的解析：CD [增大a 光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A 错误；a 光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B 错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a 光的频率大于b 光的频率，a 光在真空中的波长小于b 光在真空中的波长，C 正确；氢原子从n ＝4的能级向n ＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n ＝5的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D 正确．]14．如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能E k 与入射光的波长的倒数⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ的关系图象，由图象可知( )A ．图象中的λ0是产生光电效应的最小波长B ．普朗克常量和光速的乘积hc ＝E λ0C ．该金属的逸出功等于－ED ．若入射光的波长为λ03，产生的光电子的最大初动能为4E 解析：B [图象中的λ0是产生光电效应的最大波长，选项A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能E k 与入射光的波长的倒数1λ的关系图象对应的函数关系式为E k ＝hc 1λ－W ，由图象可知E k ＝0时，hc ＝E λ0，选项B 正确；由E k ＝hc 1λ－W ，并结合关系图象可得该金属的逸出功W ＝E ，选项C 错误；若入射光的波长为λ03，由E k ＝hc 1λ－W ，解得E k ＝hc 1λ－W ＝3E －E ＝2E ，即产生的光电子的最大初动能为2E ，选项D 错误．]。

专题12.2 光电效应波粒二象性1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．知识点一光电效应波粒二象性1．光电效应(1)定义：在光的照射下从金属表面发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)。

(2)产生条件：入射光的频率大于金属极限频率。

(3)光电效应规律①存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

②存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。

当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。

③光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s。

2．光电效应方程(1)基本物理量①光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)。

②逸出功：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克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值。

(2)光电效应方程：E k＝hν－W0。

【知识拓展】与光电效应有关的五组概念对比1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。

光子是光电效应的因，光电子是果。

2．光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。

光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。

3．光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。

2020年高考物理一轮基础复习：专题46 光电效应波粒二象性姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共8题；共16分)1. （2分）下列关于物质波的认识中不正确的是（）A . 任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B . X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C . 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D . 物质波是一种概率波2. （2分） (2015高二下·西安期中) 下表给出了一些金属材料的逸出功．现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（普朗克常量h=6.6×10﹣34J•s，光速c=3.0×108m/s）（）A . 2种B . 3种C . 4种D . 5种3. （2分）关于光电效应，下列说法正确的是（）A . 光照时间越长光电流越大B . 入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C . 金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属D . 不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大4. （2分）关于热现象和热力学规律的说法，正确的是（）A . 布朗运动就是液体分子的无规则运动B . 由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势C . 随着分子间距离减小，分子间引力减小，分子间斥力增大D . 晶体熔化时吸收热量，分子平均动能增大5. （2分）以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（）A . 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B . 质子和中子结合成新原子核不一定有质量亏损，释放出能量C . 有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需时间就是该放射性元素的半衰期D . 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大6. （2分） (2017高二下·邯郸期中) 某种金属在黄光照射下才有光电子逸出，现在要使逸出的光电子初动能增大，可以采用的方法有（）A . 增加黄光的照射强度B . 改用一束强度很强的红光照射C . 使光电管的正向电压加倍D . 改用一束强度较小的紫光7. （2分） (2017高二下·南昌期中) 关于物质波下列说法中正确的是（）A . 实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质B . 物质波和光波都不是概率波C . 粒子的动量越大，其波动性越易观察D . 粒子的动量越小，其波动性越易观察8. （2分） (2018高二下·沂南期中) 下列关于四幅图的说法中正确的是（）A . 甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点B . 乙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.6eV的光子而发生跃迁C . 丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大D . 丁图中三种射线是α、β、γ射线，其中射线2为γ射线二、多选题 (共4题；共12分)9. （3分）(2017·南昌模拟) 如图所示是氢原子的能级图，现有一群处于n=4能级上的氢原子，它们在跃迁回到n=1能级的过程中，可能辐射出N种不同频率的光子．辐射出的光子照射某种金属，能产生的光电子最大初动能是Ek ，已知该金属的逸出功是4.20eV，则（）A . N=3B . N=6C . Ek=8.55 eVD . Ek=9.40 eV10. （3分）下列说法正确的是（）A . 在电磁波中红外线比紫外线的波动性更显著B . 光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的C . 汤姆孙发现了电子，使人们想到了原子核具有复杂结构D . 德布罗意的“物质波”假设否定了光具有波动性E . 当氢原子的核外电子由距核较近的轨道跃迁至较远的轨道时，原子要吸收光子电子的动能减小，电势能增加．11. （3分）(2016·吉林模拟) 下列说法正确的是________。

专题50 光电效应波粒二象性【总分为：110分时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每一小题5分，共60分。

在每一小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

)1．如下有关光的波粒二象性的说法中，正确的答案是：〔〕A．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C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性【答案】C【解析】光具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的根本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速；光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D错误；【名师点睛】光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著。

2．关于光电效应，如下表述正确的答案是：〔〕A．光照时间越长，光电流越大B．入射光频率大于极限频率时就能产生光电子C．入射光足够强，就可以有光电流D．不同的金属逸出功都是一样的【答案】B【名师点睛】解决此题关键掌握光电效应的条件和规律；发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光的频率越大，最大初动能越大．光的强度大不一定能发生光电效应，不一定有光电流，在发生光电效应时，入射光的强度影响光电流的大小。

3．用蓝光照射某种金属外表，发生光电效应。

现将该蓝光的强度减弱，如此：〔〕A．单位时间内从金属外表逸出的光电子数目将减少B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．从光照至金属外表上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加D．有可能不发生光电效应【答案】A【解析】光照强度减弱，单位时间内照射到金属外表的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，故A正确；发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：E k=hv-W，W为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度强弱，与光照时间长短无关，故BC错误；能否发生光电效应与光照强度无关，故D错误．应当选A．【名师点睛】理解光电效应产生的条件，以与光电流大小的决定因素；每种金属都有发生光电效应的最小频率即极限频率，当光子的频率大于极限频率时，才发生光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，光照强度与单位时间内产生的光电子数目有关。

考情分析光电效应2022·河北卷·T42021·海南卷·T32021·江苏卷·T82019·天津卷·T52018·全国卷Ⅱ·T17能级跃迁、光子的动量2022·广东卷·T52022·浙江6月选考·T72022·北京卷·T12022·重庆卷·T62020·江苏卷·T12(2)2019·全国卷Ⅰ·T14黑体辐射、原子核式结构实验、物质波2022·浙江1月选考·T162020·天津卷·T12020·江苏卷·T12(1)原子核的衰变、半衰期2022·全国甲卷·T172022·山东卷·T12022·浙江6月选考·T142021·全国甲卷·T172021·全国乙卷·T172021·山东卷·T12021·广东卷·T12021·湖南卷·T12021·河北卷·T12021·福建卷·T92021·重庆卷·T22020·全国卷Ⅲ·T19核反应、核能2022·浙江1月选考·T142022·湖北卷·T12022·辽宁卷·T22021·浙江6月选考·T142021·北京卷·T12021·海南卷·T52021·江苏卷·T12020·全国卷Ⅰ·T192020·全国卷Ⅱ·T182020·浙江7月选考·T142019·全国卷Ⅱ·T15试题情境生活实践类医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探究类光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等第1讲光电效应波粒二象性目标要求 1.了解黑体辐射的实验规律.2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念．考点一黑体辐射及实验规律1．热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同．2．黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．(2)黑体辐射的实验规律：①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图．3．能量子(1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h ＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．1．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波．(×)2．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动．(√)3．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说．(×)例1(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是()A ．黑体能够完全吸收照射到它上面的光波B ．随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所增加C ．随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动D ．黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关 答案 AD解析 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁波而不发生反射的物体称为黑体，选项A 正确；由题图可知，随温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B 错误；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C 错误；一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关，选项D 正确．例2 (2022·全国乙卷·17)一点光源以113 W 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7 m 的光，在离点光源距离为R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h ＝6.63×10－34J·s.R 约为( )A ．1×102 mB ．3×102 mC ．6×102 mD ．9×102 m答案 B解析 一个光子的能量为E ＝hν，ν为光的频率，光的波长与频率的关系为c ＝λν， 光源每秒发出的光子的个数为n ＝P hν＝Pλhc，P 为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R 处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个，那么此处的球面的表面积为S ＝4πR 2，则nS ＝3×1014，联立以上各式解得R ≈3×102 m ，故选B.考点二光电效应1．光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子．(2)光电效应的产生条件入射光的频率大于或等于金属的截止频率．(3)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应．②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光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程(1)光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，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电子的最大初动能．(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值，W0＝hνc＝h cλc.(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克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．1．光子和光电子都不是实物粒子．(×)2．只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应．(×)3．要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于该金属的逸出功．(√) 4．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比．(×)光电效应的分析思路例3(2023·天津市质检)光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长，光电子最大初动能越大B．入射光足够强就可以有光电流导出C．遏止电压与入射光的强度有关D．入射光频率小于截止频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应答案 D解析光电子的最大初动能与光照时间无关，与入射光的频率有关，故A错误；发生光电效应的条件是入射光频率大于或等于截止频率，入射光强，不一定能发生光电效应，故B错误；根据光电效应方程E k＝eU c＝hν－W0知遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关，故C错误；当入射光频率小于截止频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应，故D正确．例4(2023·湖北省恩施高中月考)用如图所示的实验装置研究光电效应现象．用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动滑动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为零，则在该实验中()A．光电子的最大初动能为1.05 eVB．光电管阴极的逸出功为1.7 eVC．开关S断开，电流表G示数为零D．当触点c向a端滑动时，电压表示数增大答案 D解析由题可知，遏止电压U c＝1.7 V，最大初动能E k＝eU c＝1.7 eV，A错误；根据光电效应方程可知，逸出功W0＝E－E k＝1.05 eV，B错误；断开开关S，光电效应依然发生，有光电流，光电管、电流表、滑动变阻器构成闭合回路，电流表中电流不为零，C错误；电源电压为反向电压，当触点c向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，电流表示数减小，D正确．考点三光电效应中常见的四类图像图像名称图线形状获取信息最大初动能E k与入射光频率ν的关系①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：图线的斜率k＝h遏止电压U c与入射光频率ν的关系①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：E k＝eU c颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2例5(2023·山东日照市模拟)在研究光电效应现象时，先后用单色光a、b、c照射同一光电管，所得到的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是()A．b、c两种单色光的颜色相同B．a、b两种单色光的光照强度相同C．增大c光的光照强度，电路中的饱和电流将增大D．增大b光的光照强度，射出的光电子的最大初动能增大答案 C解析根据题图可知单色光c的遏止电压小于单色光b的遏止电压，根据eU c＝E k＝hν－W0可知，b、c两种单色光频率不同，所以颜色不同，故A错误；由题图可知单色光a、b的遏止电压相同，则单色光a、b的频率相同，在光的频率相同的情况下，入射光越强，饱和电流越大，单色光a的饱和电流大于单色光b的饱和电流，则单色光a的光照强度大于单色光b 的光照强度，故B错误；电路中的饱和电流与光照强度有关，在其他条件相同的情况下，光照强度越大，光电流越大，故增大c光的光照强度，电路中的饱和电流将增大，故C正确；射出的光电子的最大初动能与光照强度无关，故D错误．例6(2021·江苏卷·8)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值E km随电压U变化关系的图像是()解析 光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A 极时动能的最大值E km ＝Ue ＋hν－hν截止，可知E km －U 图像的斜率相同，均为e ；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1<ν2，则图像C 正确，A 、B 、D 错误．考点四 光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性． 2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．1．光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性．( √ )2．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性．( √ ) 例7 (多选)(2022·浙江1月选考·16)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验．如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23kg·m/s ，然后让它们通过双缝打到屏上．已知电子质量取9.1×10－31kg ，普朗克常量取6.6×10－34J·s ，下列说法正确的是( )A ．发射电子的动能约为8.0×10－15JB ．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11mC ．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D ．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样解析 根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为E k ＝p 22m ＝(1.2×10－23)22×9.1×10－31J ≈8.0×10－17 J ，故A 错误；发射电子的物质波波长约为λ＝hp ＝6.6×10－341.2×10－23 m ＝5.5×10－11 m ，故B 正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子显示出干涉图样，故C 错误，D 正确． 例8 (2023·上海市师大附中高三月考)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则( )A ．图像(a)表明光具有波动性B ．图像(c)表明光具有粒子性C ．用紫外线观察不到类似的图像D ．实验表明光是一种概率波 答案 D解析 题图(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；题图(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A 、B 错误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C 错误；实验表明光是一种概率波，D 正确．课时精练1．关于光电效应，下列说法正确的是( ) A ．截止频率越大的金属材料逸出功越大B ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D ．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 答案 A解析 逸出功W 0＝hνc ，W 0∝νc ，A 正确；只有照射光的频率大于或等于金属截止频率，才能发生光电效应，与光照的时间无关，B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0知，入射光频率ν不确定时，无法确定E k 与W 0的关系，C 错误；发生光电效应的前提下，入射光的光强一定时，频率越高，光子数越少，单位时间内逸出的光电子数越少，D 错误． 2．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等 答案 AB3．(2022·江苏卷·4)上海光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后( ) A ．频率减小 B ．波长减小 C ．动量减小 D ．速度减小答案 B解析 根据ε＝hν可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据λ＝cν，可知光子波长减小，故A 错误，B 正确；根据p ＝hλ，可知光子的动量增加，又因为光子质量不变，根据p ＝m v 可知光子速度增加，故C 、D 错误．4.研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数B ．若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大C ．调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零D ．光电效应反映了光具有波动性 答案 C解析 能否发生光电效应取决于光的频率，与照射时间长短无关，A 错误；光照条件一定的情况下，会出现饱和电流，增加极板间电压，电流表示数不会一直增大，B 错误；调换电源正负极，若反向电压达到遏止电压，则电流表示数变为零，C正确；光电效应反映了光具有粒子性，D错误．5．(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b，h为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得E k＝hν－W0，由动能定理得E k＝eU，用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同．当νa＞νb时，一定有E k a＞E k b，U a＞U b，故选项A错误，B 正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－E k a ＝hνb－E k b，故选项D错误．6．(多选)(2023·天津市模拟)如图所示，甲、乙为两束光经过同一双缝干涉装置后产生的干涉条纹，丙图为光电效应实验图，实验中施加反向电压得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图丁所示，下列说法正确的是()A．若甲光能使丙图中产生光电流，则乙光一定能使丙图中产生光电流B．当U AK小于0，但U AK没有达到遏止电压时，流经电流表方向为从上到下C．若甲光对应丁图中曲线b，则乙光可能对应丁图中曲线cD．a光照射光电管产生的光电子动能一定小于b光照射光电管产生的光电子动能答案AB解析根据Δx＝ldλ，可知甲光波长比乙光长，甲光频率小于乙光，若甲光能使题图丙中产生光电流，则乙光一定能使题图丙中产生光电流，选项A正确；U AK没有达到遏止电压时，光电子在光电管中的运动方向由右至左，电流流经电流表方向由上至下，选项B正确；发生光电效应产生光电子的最大初动能E k＝hν－W0，要想使得光电流为零，即反向遏止电压静电力做功eU c＝E k，因此根据题图丁可知，b、c两种光射向同一光电管，反向遏止电压是一样的，说明b、c是同一种频率的光，但是由题图甲和题图乙可知通过同一双缝干涉的条纹间距不同，说明波长不同，两者是矛盾的，选项C错误；根据上述分析可知，a光遏止电压小，说明光子频率比b光频率低，由爱因斯坦光电效应方程可知，a光照射产生的光电子的最大初动能一定小于b光照射的，但是a光照射光电管产生的光电子动能不一定小于b光照射光电管产生的光电子动能，选项D错误．7．(2020·江苏卷·12(1)(2))(1)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点．它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示．若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是________．A．I增大，λ增大B．I增大，λ减小C．I减小，λ增大D．I减小，λ减小(2)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为________，波长为λ1的光子的动量为________．(已知普朗克常量为h，光速为c)答案(1)B(2)h cλ2h λ1解析(1)若人体温度升高，则人体的热辐射强度I增大，由ε＝hν可知，对应的频率ν变大，由c＝λν知对应的波长λ变小，选项B正确．(2)该激发态与基态的能量差ΔE对应着辐射最短波长的光子，故能量差为ΔE＝hν＝h cλ2；波长为λ1的光子的动量p＝hλ1.8．(多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像(电子电荷量为e)，以下说法正确的是()A ．由图甲可求得普朗克常量h ＝be aB ．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小C ．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大D ．由图丁可知电压越高，则光电流越大答案 BC解析 根据光电效应方程，结合动能定理可知eU c ＝E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ，变式可得U c ＝h eν－h e νc ，斜率k ＝b 2a ＝h e ，解得普朗克常量为h ＝be 2a，故A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，题图乙中纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B 正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C 正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D 错误．9．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz.已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.则下列说法中正确的是( )A ．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B ．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C ．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D ．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz ，则产生的光电子的最大初动能约为1.2×10－19 J答案 D解析 遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A 错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加到一定值后不再增加，故B 错误；由E k ＝hν－W 0可知，最大初动能与光的强度无关，故C 错误；E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ，νc ＝5.15×1014 Hz ，代入数值求得E k ≈1.2×10－19 J ，故D 正确．10.(2023·山西省榆次一中模拟)如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K ，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的截止频率对应的光的波长是( )A ．2λB ．3λC ．4λD ．6λ答案 C解析 根据eU c ＝12m v m 2＝hc λ－hc λ0得eU c1＝hc λ－hc λ0，eU c2＝hc 2λ－hc λ0，其中U c1U c2＝31，联立解得λ0＝4λ，故选C.11.(多选)(2023·浙江省高三检测)如图所示为研究光电效应的实验装置，此时滑片P 位于中点O 的正上方，用光束照射光电管的极板K ，电流表的指针发生偏转．移动滑片P ，当电流表示数恰好为0时，电压表指针指向某一刻度，下列说法正确的是( )A ．滑片P 应向右滑动B ．电流表示数恰好为0时，电压表示数为遏止电压的大小C ．电压表指针指向某一刻度后，再移动滑片P ，指针将不再偏转D ．用某种频率的光照射，电流表示数恰好为0时，读取电压表示数；换用另一种频率的光，同样操作后也读取电压表示数，若两种光频率和电子电荷量已知，就可以测定普朗克常量 答案 BD解析 分析可知光电管应加上反向电压，故滑片P 向左滑动，A 错误；电流表示数恰好为0时，电压表的示数为遏止电压的大小，B 正确；电压表测量滑动变阻器部分两端电压，指针一直偏转，C 错误；由eU c ＝hν－W 0可知，两组数据可以测定普朗克常量，D 正确．12．(2023·山东淄博市模拟)某光电管的阴极在某单色光照射下恰好发生光电效应．阴极与阳极之间所加电压大小为U ，光电流为I .已知电子的质量为m 、电荷量为e ，假设光电子垂直碰撞阳极且碰撞后即被吸收，则光电子对阳极板的平均作用力F 的大小为( ) A.I e2meU B.I e meU C.e I2meU D.e ImeU 答案 A解析 根据题意，阴极金属恰好发生光电效应，则说明光电子离开阴极的速度为0，根据动能定理有eU ＝12m v 2，可得v ＝2eU m ，每个光电子到达阳极板时的动量变化量大小为Δp 0＝m v ＝2meU ，设时间Δt 内有n 个电子打在阳极板上，则有I ＝q Δt ＝ne Δt，由动量定理可得平均作用力为F ＝n Δp 0Δt ，由以上整理得F ＝I e 2meU ，A 正确，B 、C 、D 错误．。

2020年高考物理一轮专题：第45讲光电效应波粒二象性姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共11题；共22分)1. （2分） (2015高二下·三原期中) 下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A . 有的光是波，有的光是粒子B . 光子在电场中可以被加速C . 光的波长越长，其波动性越显著，频率越高，其粒子性越显著D . 大量光子产生的效果往往表现为粒子性2. （2分）关于光的本性，下列描述不正确的是（）A . 泊松亮斑说明光具有波动性B . 薄膜干涉说明光具有波动性C . 单缝衍射说明光具有波动性D . 偏振现象说明光是一种纵波3. （2分）对光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A . 有的光是波，有的光是粒子B . 光子与电子是同样一种粒子C . 光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著D . 以上说法都不对4. （2分）(2017·黑龙江模拟) 根据如图所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是（）A . 图1是发生光电效应现象的示意图，发生光电效应现象的条件是入射光的波长不小于金属的“极限波长”B . 图2是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于等于临界体积C . 图3是氢原子能级图，一个处于n=4能级的氢原子，跃迁可以产生6种光子D . 图4是氡的衰变规律示意图，氡的半衰期是3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核5. （2分）爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，下列说法正确的是（）A . a的绝对值表示逸出功，与入射光频率ν有关B . Ekm与入射光强度成正比C . ν0是该金属极限频率，当入射光频率ν＜ν0时，会逸出光电子D . 图中直线的斜率表示普朗克常量6. （2分）以下物理过程中原子核发生变化而产生新核的有（）A . 光电效应现象B . 卢瑟福的α粒子散射实验C . x射线的产生过程D . 太阳内部发生的剧烈反应7. （2分）在光电效应实验中，用频率为ν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ν的光照射，一定不发生光电效应D . 改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能可能不变8. （2分）运用光子说对光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是（）A . 当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的强度也增大为原来的2倍B . 当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍C . 当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍D . 当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍9. （2分）(2020·武汉模拟) 硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。

光电效应波粒二象性1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．考点一光电效应的实验规律1．光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．2．实验规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．3．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．[例题1]（2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响因素，则（）A．电源的左端为负极B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大[例题2]（2023•抚州一模）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。

下列判断正确的是（）A．锌板带正电，验电器带负电B．将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角变大C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角变大D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角变大[例题3]（2023春•东城区期末）把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。

用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。

下列说法正确的是（）A ．验电器指针的张角会变大B ．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上C ．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D ．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出考点二 光电效应方程和E k －ν图象1．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34J·s.2．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12mv 2.3．由E k －ν图象(如图)可以得到的信息(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0. (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .[例题4] （2024•成都三模）如图为美国物理学家密立根测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的实验图像，该实验证实了爱因斯坦光电效应方程的正确性，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h 。

光电效应 波粒二象性1．(多选)(2019·西安检测)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( )A ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B ．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C ．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性2．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。

对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是( )A ．遏止电压B ．饱和光电流C ．光电子的最大初动能D ．逸出功3．(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。

实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。

对于这个实验结果的认识正确的是( )甲 乙 丙A ．单个光子的运动没有确定的轨道B ．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子C ．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D ．大量光子的行为表现为波动性4．(多选)下列说法正确的是( )A ．光子不仅具有能量，也具有动量B ．光有时表现为波动性，有时表现为粒子性C ．运动的实物粒子也有波动性，波长与粒子动量的关系为λ＝p hD ．光波和物质波，本质上都是概率波5．(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为νc ，则( )A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大D ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍6．(2019·河南中原名校联考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()A BC D7．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A．波长B．频率C．能量D．动量8．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了9．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()材料钠铜铂极限波长(nm)541268196B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子10．(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹。

高考物理呼和浩特近代物理知识点之波粒二象性基础测试题及答案一、选择题1．关于光电效应实验现象及解释，下列说法正确的是（ ） A ．光电流随着入射光频率的升高而增大 B ．遏止电压随着入射光的强度增强而增大 C ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D ．入射光的波长大于极限波长时不能发生光电效应 2．下列说法正确的是( )A ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应B ．一群氢原子从4n =能级跃迁到基态时，能发出6种频率的光子C ．比结合能越大，原子核越不稳定D ．核反应238234492902U Th He →+为重核裂变3．如图是 a 、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则A ．从同种介质射入真空发生全反射是 b 光临界角大B ．在同种均匀介质中，a 光的传播速度比 b 光的大C ．照射在同一金属板上发生光电效应时，a 光的饱和电流大D ．若两光均由氢原子能级跃迁发生，产生 a 光的能级能量差小 4．下列说法正确的是（ ）A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B ．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关5．用如图的装置研究光电效应现象，当用能量为3.0eV 的光子照射到光电管上时，电流表G 的读数为0.2mA ，移动变阻器的触点c ，当电压表的示数大于或等于0.7V 时，电流表读数为0，则 （ ）A．电键K断开后，没有电流流过电流表GB．所有光电子的初动能为0.7eVC．光电管阴极的逸出功为2.3eVD．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小6．在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能E k与入射光频率v 的关系如图所示，则A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率v，则所需的遏止电压U c随之增大C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D．若增加入射光的强度，不改变入射光频率v，则光电子的最大初动能将增大7．利用金属晶格（大小约10-10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是 ( ) A．该实验说明电子具有波动性λ=B．实验中电子束的德布罗意波长为2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显8．如图所示，当氢原子从n=4能级跃迁到n=2的能级和从n=3能级跃迁到n=1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则A．由于辐射出光子，原子的能量增加B．光子a的能量小于光子b的能量C．光子a的波长小于光子b的波长D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b不一定能使该金属发生光电效应9．某同学采用如图所示的实验装置研究光电效应现象。