2018年高考物理专项复习波粒二象性黑体与黑体辐射练习

第一节光电效应和波粒二象性【要点归纳】一、黑体与黑体辐射1．黑体：是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(1)定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收射入的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是黑体．实际上黑体只是一种理想情况，如在一个空腔壁上开一个很小的孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就形成一个绝对黑体，如图所示．黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看做黑体的物体，由于有较强的辐射，看起来还是很明亮，如太阳等一些发光物体也被当做黑体来处理．(2)黑体辐射的特点：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．二、热辐射(1)定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率和强度也不同，物理学中把这种现象叫做热辐射．例如：太阳、白炽灯中光的发射就属于热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．用实验来观察热辐射现象，可以发现热辐射的光谱是连续光谱，并且辐射光谱的性质与温度有关．在室温下，大多数物体辐射不可见的红外线，但当物体被加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光．随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多．大约在1 500℃时就变成明亮的白炽光．这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中能量最大的辐射相对应的频率也最高．此外，在实验中还发现：到一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同．例如，将钢加热到约800℃时，就可以观察到明亮的红光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光，必须注意，热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射．三、黑体辐射的实验规律(1)一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，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，如图所示．①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；②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．(3)一般物体的热辐射和黑体辐射及其吸收、反射的特点热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状态有关既吸收、又反射．其他能力与材料种类及入射波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射四、能量子1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．3．能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．五、粒子的波动性1．德布罗意波任何一个运动着的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，也称为德布罗意波． 2．物质波的波长、频率关系式：λ＝h p ，ν＝εh. 六、物质波的实验验证1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．3．说明：(1)人们陆续证明了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh 和λ＝hp关系同样正确． (2)宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．七、对物质波的认识与理解1．物质波的提出(1)1924年，法国巴黎大学的德布罗意，在论文中把光的波粒二象性推广到了实物粒子，用类比的方法，从理论上预言了物质波的存在．(2)德布罗意认为：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系．并且指出其能量、动量跟它对应的频率ν、波长λ的关系．ν＝εh ，λ＝h p. 2．物质波的意义：波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观的物体也存在波动性，但波长太小，无法观测．3．对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．(2)德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．八、光电效应1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象，发射出来的电子叫做光电子．2．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流．(2)存在着遏止电压和截止频率．(3)光电效应具有瞬时性．九、光电效应的实验规律(1)光电效应现象：19世纪末赫兹用实验验证了麦克斯韦的电磁场理论，明确了光的电磁说，同时赫兹也最早发现了光电效应现象。

热辐射现象1．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm.根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T 的关系近似为Tλm＝2.90×10－3 m·K.老鼠发出最强的热辐射的波长为（）A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m2．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是( )A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色3．有些动物在夜间几乎什么都看小到,而猫头鹰在夜间却有很好的视力.其原因是猫头鹰的眼睛（）A．不需要光线,也能看到目标 B.自个儿发光,照亮搜索目标C．可对红外线产生视觉 D.可对紫外线产生视觉4．“风云”二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的( )A．穿透性B．热效应C．可见性D．化学效应5． 1913年美国科学家密立根通过油滴实验（）A．发现了中子B．发现了电子B．C．测出了中子的质量D．测出了电子的电荷量6．关于太阳光的光谱，下列说法正确的是（）A．太阳光谱为连续光谱B．太阳光谱为吸收光谱C．研究太阳光谱，可以了解太阳大气层的物质成分D．研究太阳光谱，可以了解地球大气层的物质成分7．下列说法中正确的是（）A炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。

B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应。

C．气体发出的光只能产生明线光谱。

时间:45分钟满分:100分一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分.其中1～7为单选，8~11为多选）1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）答案A解析随着温度的升高,辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确。

2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )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答案B解析根据光电效应的条件ν〉ν0,要产生光电效应，必须用能量更大,即频率更高的粒子。

能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。

X射线的频率大于紫外线的频率。

故A、C、D错误，B正确。

3．用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应.下列判断正确的是（)A．用红光照射时,该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长,用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大答案D解析同种金属的逸出功、截止频率是相同的,A、B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由E k＝hν－W知,用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。

4．一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( ）A。

λ1λ2λ1＋λ2B。

错误!C.错误!D。

错误!答案A解析中子的动量p1＝错误!，氘核的动量p2＝错误!,同向对撞后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝hp3＝错误!，A正确。

5．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz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．动量答案A解析由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0,金属钙的逸出功大,则逸出的光电子的最大初动能小，即能量小，频率低，波长长,动量小,选项A正确。

课练39 波粒二象性1.(多选)下列说法正确的是( )A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D．普朗克最先提出了能量子的概念2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )3.研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．则在如图所示的光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中，正确的是( )4.如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成，极板的面积为S，间距为(ν<ν<ν)的单色光持续照射两板内表面，如图所示在光电效应现象中，光电管阴极KK之间加一数值为D．有光电子逸出，且光电子的最大初动能为零E．无光电子逸出，因为光电流为零8.(多选)如图所示，电路中所有元件都是完好的，当光照射到光电管上时，灵敏电流计指针未发生偏转，可能的原因是( )A．入射光强度较弱B．入射光波长太长C．光照射时间太短D．电源正负极接反E．入射光频率太低9．下列说法中正确的是( )A．物质波属于机械波B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波D．宏观物体运动时，看不到它的波动性，所以宏观物体运动时不具有波动性10．已知某种紫光的波长为440 nm，要使电子的德布罗意波长为这种紫光波长的万分之一，则电子的速度为________m/s，让此电子垂直射入磁感应强度B＝0.001 T的弱匀强磁场中，且电子仅受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，则运行的轨道半径为________m．(电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，不考虑相对论效应)11．用如图甲所示的装置研究光电效应，当用光子能量为5 eV的光照射光电管时，测得电流表的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________J，阴极所用材料的逸出功为________J．(电子电荷量e＝1.6×10－19C)12．光具有波粒二象性，光子能量E0＝hν(ν为光子频率)，在爱因斯坦提出光子说后，(2015·课标Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压(2017·河北保定模拟)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U0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E．图中入射光束的频率减小到某一数值f0时，无论滑片P怎样滑动，电流表示数都为零，则f0是阴极K的极限频率8．(多选)(2017·安徽蚌埠月考)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能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E．康普顿效应说明光具有粒子性9.(多选)(2017·黑龙江哈尔滨一模)某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图象如图所示，则由图象可知( )A．任何频率的入射光照射到该金属表面都能产生光电效应B．若已知普朗克常量为h，则该金属的逸出功为hν0C．若已知电子电荷量e，就可以求出普朗克常量hD．若已知普朗克常量为h，入射光的频率为3ν0，则产生的光电子的最大初动能为2hν0 10．(多选)(2017·广州二测)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应．从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图．则下列说法正确的是( )A．钛的逸出功为6.67×10－19JB．钛的极限频率为1.0×1015HzC．光电子的最大初动能为1.0×10－18JD．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34J·sE．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比11．(多选)(2017·江西新余二模)下列说法中正确的是( )A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大C．电子云说明电子并非在一个特定的圆轨道上运动D．“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体动量的矢量和保持不变E．在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大12．(2017·安徽怀远高三联考)如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：(1)用频率为ν1的光照射光电管，此时微安表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P向________端滑动(选填“a”或“b”)，使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U1.(2)用频率为ν2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表示数U2.已知电子的电荷量为e，由上述实验可知，普朗克常量为h＝________(用上述已知量和测量量表示)．e U1－U2.ν1－2e U1－U2ν1－2。

专题十二第1讲选择题：在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．1．(2017届惠阳检测)用绿光照射一光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，可以()A．改用红光照射B．改用紫光照射C．延长绿光的照射时间D．增加绿光的照射强度【答案】B【解析】对于同一种金属，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，由光电效应方程E k＝hν－W0，可知入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，最大初动能与光照时间及光照强度无关，所以选项B正确．2．如图所示，原来不带电的一块锌板与验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电【答案】B【解析】锌板受弧光灯照射，吸收紫外线的光子，发生光电效应．放出光电子，中性的锌板因失去电子而带正电，与锌板连在一起的静电计指针也带正电．3．当具有5.0 eV的光子射到一金属表面时，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能为1.5 eV，为了使这种金属产生光电效应，入射光子的能量必须不小于() A．1.5 eV B．2.5 eVC．3.5 eV D．5.0 eV【答案】C【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W，得逸出功W＝hν－E k＝5.0 eV－1.5 eV ＝3.5 eV，由光电效应条件可知入射光子的能量必须不小于逸出功W＝3.5 eV.4．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A，K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调．分别用a，b，c三束单色光照射，调节A，K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示．由图可知()甲乙A ．单色光a 和c 的频率相同，但a 的光强更强些B ．单色光a 和c 的频率相同，但a 的光强更弱些C ．单色光b 的频率小于a 的频率D ．改变电源的极性不可能有光电流产生【答案】A【解析】由题图乙可知，a ，c 的遏止电压相同，根据光电效应方程可知单色光a 和c 的频率相同，但a 产生的光电流大，说明a 光的强度大，选项A 正确，B 错误；b 的遏止电压大于a ，c 的遏止电压，所以单色光b 的频率大于a 的频率，选项C 错误；只要光的频率不变，改变电源的极性，仍可能有光电流产生，选项D 错误．甲 乙5．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极时的最大动能为( )A ．0.6 eVB ．1.9 eVC ．2.6 eVD ．4.5 eV【答案】C【解析】光子能量hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程hν＝12m v 2m＋W ，当电压表读数大于等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU ＝12m v 2m 知，最大初动能12m v 2m ＝eU ＝0.6 eV ，对图乙当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能E k ＝12m v 2m＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV ，故C 项正确．6．如图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的M 单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的N 单色光照射时不发生光电效应，那么( )A ．N 光的频率一定大于M 光的频率B ．M 光的频率一定大于N 光的频率C ．用M 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是a 流向bD ．用M 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是b 流向a【答案】BC【解析】M 单色光照射光电管发生光电效应，N 单色光照射不发生光电效应，由此可知M 光频率大于N 光频率，B 项正确；光电管发生光电效应时，电子从被光照射的一极射出流向另一极，即电子的流动方向从右向左，由此可知电流的方向从左向右，即流过电流表G 的电流方向是a 流向b ，C 项正确．7．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k ，下列说法正确的是( )A ．对于同种金属，E k 与照射光的强度无关B ．对于同种金属，E k 与照射光的波长成反比C ．对于同种金属，E k 与照射光的时间成正比D ．对于同种金属，E k 与照射光的频率呈线性关系E ．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k 与金属的逸出功呈线性关系【答案】ADE【解析】发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量，E k ＝hν－W 0，所以E k 与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，选项A 正确，C 错误；由E k ＝hν－W 0＝h c λ－W 0可知E k 与λ并非成反比关系，B 错误；由E k ＝hν－W 0可知，E k 与光的频率呈线性关系．若频率不变，E k 与W 0呈线性关系，选项D 、E 正确．8．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A ．该金属的截止频率为 4.27×1014HzB ．该金属的截止频率为5.5×1014HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为 0.5 eV【答案】AC【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A 项正确、B 项错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 项正确；金属的逸出功为W 0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19 eV ＝1.77 eV ，D 项错误.。

第十二章 综合过关规范限时检测满分100分，考试时间60分钟。

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共计60分。

1～5题为单选，6～12题为多选，全都选对的得5分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分)1．在双缝干涉实验中，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的某处，则该处导学号 51343259( C )A ．出现亮条纹B ．出现暗条纹C ．可能出现亮条纹，也可能出现暗条纹D ．出现明暗相间的条纹[解析] 100个光子也属于少量的光子，只能体现粒子性，出现的位置不一定是概率大的地方，所以就算有96个打在观察屏上的某处，也不能确定此处是明条纹还是暗条纹。

所以C 正确。

2．关于光电效应，下列说法中正确的是导学号 51343260( D )A ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大B ．不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的C ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应D ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应[解析] 光子的能量与入射光强度无关，只与入射光的频率有关，故A 错误；每种金属都有自己的极限频率，故B 错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，故C 错误；根据光电效应产生的条件可知，当入射光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，故D 正确。

3．(2016·河北衡水中学四调)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导学号 51343261( A )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量 [解析] 根据爱因斯坦质能方程E k ＝h ν－W 0可得E k ＝h ν－h νc ，因为钙的截止频率较大，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因为E k ＝12mv 2，p ＝mv ，联立可得p ＝2mE k ，故钙逸出的光电子的动量较小，根据公式λ＝h p 可得波长较长，则频率较小，故A 正确。

专题50 光电效应波粒二象性1．（多选）某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光。

已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，该激光器发出的是：（）A．是紫外线B．是红外线C．光子能量约为1.3×10-18J D．光子数约为每秒3.8×1016个【答案】BD【名师点睛】解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系cE hλ=。

2．（多选）研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v的光照射光电管电极K时，有光电子产生。

光电管K、A极间所加的电压U可由图中的电压表测出，光电流I由图中电流计测出，下列关于光电效应实验规律的说法中，正确的是：（）A．降低入射光的频率有可能光电管电极K上无光电子放出B．当滑片P位于P′右端时,电极K、A间所加电压使从电极K发出的光电子加速C．保持入射光频率不变，当增大入射光光强时，图中电流计示数不变D．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、A极间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值【答案】AD【名师点睛】本题考查了光电效应的应用，涉及到的知识点也较多，要仔细分析，注意理解光电子在电场中加速还是减速是解题的关键3．（多选）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知： （ ）A ．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B ．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C ．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】ACD【解析】由图可知，随着温度的升高，各种波动的辐射强度都有增加，且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故A 、C 、D 正确，B 错误。

【名师点睛】根据黑体辐射的实验规律图分析辐射强度与温度的关系，以及辐射确定的极大值随着温度变化的关系。

概率波1．下列说法正确的是( )A．惠更斯提出的光的波动说与麦克斯韦的光的电磁说都是说光是一种波，其本质是相同的B．牛顿提出的光的微粒说与爱因斯坦的光子说都是说光是一份一份不连续的，其实质是相同的C．惠更斯的波动说与牛顿的微粒说也是说光具有波粒二象性D，爱因斯坦的光子说与麦克斯韦的光的电磁说揭示了光既具有波动性又具有粒子性2．科学研究表明：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律．从科学实践的角度来看，迄今为止，人们还没有发现这些守恒定律有任何例外．相反，每当在实验中观察到似乎是违反守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，最后总是以有新的发现而胜利告终．如人们发现，在两个运动着的微观粒子的电磁相互作用下，两个粒子的动量的矢量和似乎是不守恒的．这时物理学家又把动量的概念推广到了电磁场，把电磁场的动量也考虑进去，总动量就又守恒了．现将沿一定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞，碰后自由电子向某一方向运动，而光子沿另一方向散射出去．这个散射出去的光子与入射前相比较，其波长．(填“增大”“减小”或“不变”)3．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是（）A．弱光衍射实验 B.电子束在晶体上的衍射实验C．弱光干涉实验 D.以上都不正确4．下列各种波是概率波的是（）A．声波 B.电磁波 C.光波 D.物质波5．关于经典波的特征，下列说法正确的是（）A．具有一定的频率，但没有固定的波长 B.具有一定的波长，但没有固定的频率C．既具有一定的频率，也具有固定的波长 D.同时还具有周期性6．关于光波的本质，下列说法正确的是（）A．光是横波 B.光是纵波 C.光是概率波 D.以上均正确7．在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光流减弱到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，底片上出现___________；如果曝光时间足够长，底片上出现____________.8．物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片．若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果爆光时间不太长，底片只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( ) A．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点可以预测C．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方9．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( )A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置10．在单缝衍射实验中，中央亮条纹的最宽最亮.假设现在只让一个光子通过单缝，下列说法正确的是( )A．该光子一定落在中央亮条纹处B．该光子一定落在亮条纹处C．该光子可能落在暗条纹处D．该光子不确定落在哪里，所以不具备波动性参考答案：1．答案： D解析：2．答案：增大解析：3．答案： B解析：根据课本知识，我们知道，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验.故B 正确.4．答案： CD解析：声波是机械波，A错.电磁波是一种能量波，B错.由概率波的定义和光波、物质波的特点分析可知，光波和物质波均为概率波，故C、D正确.5．答案： CD解析：根据经典波的定义和特点进行分析得C、D正确.6．答案： AC解析：根据光具有波粒二象性的规律分析得，光是一种概率波，故选项C正确.7．答案：无规则分布的点子规则的干涉图样解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，不形成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性.点子分布看似无规则，但点子在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律．若曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹.在干涉条纹中光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方．所以，从这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波．误解把光波当作宏观观念中的连续的波，以为曝光时间长短，仅有通过狭缝的能量大小的区别，总能产生干涉图样，这是不理解光的波粒二象性现象造成的错误.8．答案： D解析：每个光子的运动规律是不确定的，底片上出现的一些不规则的点子，表明了光的粒子性．只有大量光子的行为才能表现出光的波动性．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，暗条纹处是光子到达机会较少的地方9．答案： CD解析：微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述C、D正确。

[浙江考试标准]第1节 波粒二象性 考点一| 光的粒子性1．量子化假设黑体的空腔壁由大量振子(振动着的带电微粒)组成，其能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射．2．能量子(1)定义：不可再分的最小能量值ε.(2)关系式：ε＝hν，ν是电磁波的频率，h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应现象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．4．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．5．爱因斯坦光电效应方程(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.(2)爱因斯坦光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k.1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．2．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0.3．光电效应的图象分析1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的( ) A ．木棒的长度 B ．物体的质量 C ．物体的动量D ．学生的个数D [木棒的长度、物体的质量、物体的动量都可以取任意数值，因而不是量子化的，而学生的个数只能是分立的数目，是量子化的．]2．(多选)如图13-1-1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )【导学号：81370420】图13-1-1A ．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电BC[用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误．]3．(2017·湖州选考模拟)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B[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.]4．(2017·丽水选考模拟)如图13-1-2所示，已知用光子能量为2.82 eV的紫光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转，若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1 V，则该金属涂层的逸出功约为()图13-1-2A．2.9×10－19 J B．6.1×10－19 JC．1.6×10－19 J D．4.5×10－19 JA[由hν－W＝E km，E km＝eU c可得该金属涂层的逸出功W＝hν－eU c＝2.82 eV－1 eV＝1.82 eV＝2.9×10－19 J，故A正确．]5．(2016·浙江4月选考)在光电效应实验中，采用极限频率为νc＝5.5×1014 Hz 的钠做阴极，已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，电子质量m＝9.1×10－31 kg.用频率ν＝7.5×1014 Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的()【导学号：81370421】A．动能的数量级为10－19 JB．速率的数量级为108 m/sC．动量的数量级为10－27 kg·m/sD．德布罗意波长的数量级为10－9 mAD[根据光电效应方程E k＝hν－W，W＝hνc，E k＝hν－hνc＝6.6×10－34 J·s×7.5×1014 Hz－6.6×10－34 J·s×5.5×1014 Hz＝1.32×10－19 J，A正确；由动能E k＝m v22可知，光电子速率v＝2E km＝5.4×105m/s，B错误；动量p＝m v＝9.1×10－31kg×5.4×105m/s＝4.914×10－25kg·m/s，C错误；由德布罗意波长λ＝hm v＝6.6×10－344.914×10－25m＝1.34×10－9 m，D正确．]考点二| 粒子的波动性概率波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．3．概率波：大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性，光波是概率波，光子的行为服从统计规律，对于电子和其他微粒，由于同样具有波粒二象性，所以它们的物质波也是概率波．4．不确定性关系在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不可能的，我们把这种关系叫做不确定性关系．1．光既具有粒子性，又具有波动性，对光的波粒二象性的理解：(1)光具有波粒二象性，光波是一种概率波．(2)单个光子的落点位置是不确定的，大量光子运动时落点位置服从概率分布规律．1．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图13-1-3所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )图13-1-3A．光只有粒子性没有波动性B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性D[光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．]2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．()A．速度B．动能C．动量D．总能量C[根据德布罗意波长公式λ＝hp，选C.]3．(多选)下列各种波是概率波的是()A．声波B．无线电波C．光波D．物质波C D[声波是机械波，A错；电磁波是一种能量波，B错；由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C、D正确．]4．(多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，其中正确的是()【导学号：81370422】A．微观粒子的动量不可能确定B．微观粒子的坐标不可能确定C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子CD[不确定性关系ΔxΔp≥h4π表示确定位置、动量的精度互相制约，此消彼长，当粒子位置的不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；当粒子位置的不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小，故不能同时准确确定粒子的动量和坐标．不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微．]。

限时规范特训(时间：45分钟分值：100分)1. 黑体辐射和能量子的说法中正确的是( )A．黑体辐射随温度的升高，各种波长的辐射强度都增强B．黑体辐射随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．能量子是最小的能量值D．能量子是一种粒子答案：ABC2．[2018·江苏理综卷]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是( )解析：黑体辐射规律：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，A图正确．答案：A3．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时( )A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电解析：验电器的指针张开一个角度说明锌板带电，锌板在弧光灯照射下发生光电效应失去电子而带正电，验电器也带正电．答案：B4．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km.改用频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)( )A．E km－hνB．2E kmC. E km＋hνD. E km＋2hν解析：频率为ν的光照射某金属时，有E km＝hν－W.同理，改用频率为2ν的光照射同一金属产生的光电子的最大初动能为E＝2hν－W＝E km＋hν，C正确．答案：C5．关于波粒二象性和物质波下列说法中不正确的是( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．光电效应实验证实了光具有粒子性，从而推翻了光的电磁波理论C．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都具有波动性，这就是物质波D．光既具有粒子性也具有波动性，二者同时存在，统一在一起解析：光具有波粒二象性，二者同时具备，只是不同条件下表现的侧重点不同，个别光子行为的无规则体现了光的粒子性，大量光子的集体表现的有规律性体现了光的波动性，A 正确；光电效应证实了光的粒子性，但并不否认光的波动性，故B错误；任何物体都具有波动性这是物质波的本质含义，所以C正确；光具有波动性和粒子性，这二者是统一的，这是光的波粒二象性的本质，故D正确．答案：B6．如图所示是光电管使用的原理图，用频率为ν0的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过，则( )A．若用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过B．若用红外线照射阴极K，电流表中一定没有电流通过C．若用频率为ν0的可见光照射到阴极K上时，将滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定没有电流通过D．若用频率为ν0的可见光照射到阴极K上时，将滑动变阻器的滑动触头逐渐由图示位置向B端移动时，电流表示数可能不变解析：可见光照射到阴极K上时有光电流，用频率更大的光照射一定有光电流，用频率小的光照射可能有光电流也可能没有，所以A对，B错．如图所示电路图，光电管两端的电压为正向电压，滑动触头移到A 端，正向电压为零，仍有光电流；B 端移动时，如果此时光电流已经为饱和光电流，则电流表示数不在变化，C 错D 对．答案：AD7．光电效应的实验结论是：对于某种金属( )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解析：根据光电效应规律可知A 正确，B 、C 错误．根据光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W ，频率ν越高，初动能就越大，D 正确．答案：AD8．如图所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于h ν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E /2 答案：ABC9．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出光电子的最大初动能之比为1∶2，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.hc2λB.2hc 3λC.34hc λ D.4h λ5c解析：由E k1＝h ν1－W① E k2＝h ν2－W②①②得12＝hcλ1－Wh c λ2－W ，所以W ＝2hc 3λ. 答案：B10．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子( )A ．可能沿1方向，且波长变小B ．可能沿2方向，且波长变小C ．可能沿1方向，且波长变长D ．可能沿3方向，且波长变长解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E ＝h ν知，频率变小，再根据c ＝λν知，波长变长．答案：C11．一种X 射线，每个光子具有4×118 eV 的能量，此X 射线的波长是多少？一个电子具有多少电子伏特能量时，其德布罗意波长与上述X 射线的波长相等？(电子的质量m ＝9.1×10－31kg)解析：由E ＝h cλ得λ＝hc E ＝6.63×10－34×3×1084×104×1.6×10－19 m≈3.1×10－11m. 电子的能量就是电子的动能，由德布罗意物质波长公式λ＝h P 及E k ＝P 22m得E k ＝h 22λ2m＝－342－112×9.1×10－31J＝－342－112×9.1×10－31×1.6×10－19eV＝1.6×118 eV. 答案：3.1×10－11m 1.6×118 eV12．波长为λ＝0.17 μm 的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B 的匀强磁场中，做最大半径为r 的匀速圆周运动，已知r ·B ＝5.6×10－6T·m，光电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电荷量e ＝1.6×10－19C ，求：(1)光电子的最大动能；(2)金属筒的逸出功．解析：光电子做半径最大的匀速圆周运动时，它的动能即是最大动能．(1)由eBv ＝mv 2r 得v ＝eBrm所以12mv 2＝12m ·(eBr m )2＝eBr22m代入数据得12mv 2≈4.41×10－19J.(2)由爱因斯坦光电效应方程得W ＝h ν－12mv 2＝h c λ－12mv 2代入数据得W ≈7.3×10－19 J答案：(1)4.41×10－19J (2)7.3×10－19J13．如图所示，相距为d 的两平行金属板A 、B足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W ，电子质量为m ，电荷量e ，求：(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝ h ν－W ，光子的频率为ν＝cλ.所以，光电子的最大初动能为E k ＝hcλ－W .能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝ E k1－E k ，所以E k1 ＝eU ＋hcλ－W .(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet22dm ，得t ＝d2mUe.。