光电效应光的波粒二象性练习题

专题81 光电效应 波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性.2.爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0.其中E k ＝eU c ，U c 为遏止电压．W 0＝hνc ，νc 为极限频率．1．(2020·河南驻马店市3月模拟)用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上，下列说法正确的是( )A ．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应B ．入射光的频率越大，极限频率就越大C ．入射光的频率越大，遏止电压就越大D ．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大答案 C解析 如果入射光的频率低于金属的极限频率，无论时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A 错误；金属材料的性质决定金属的逸出功，而逸出功决定金属的极限频率，与入射光的频率无关，故B 错误；根据eU c ＝hν－W 0可知，入射光的频率越大，遏止电压就越大，故C 正确；根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，与入射光的强度无关，故D 错误．2．2017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 ＝6.6×10－34 J·s，真空中光速c ＝3×108 m/s)( )A ．10－21 JB ．10－18 JC ．10－15 JD ．10－12 J答案 B解析 一个处于极紫外波段的光子的能量为E ＝hc λ＝1.98×10－18 J ，则由题意可知，电离一个分子的能量与此值相近，B 选项最符合题意．3．(2020·陕西宝鸡中学第三次模拟)下表给出了一些金属材料的逸出功，现用波长为400 nm 的单色光分别照射这5种材料，不能产生光电效应的材料最多有几种(h ＝6.6×10－34 J·s，c ＝3.00×108 m/s)( )A.2种B．3种C．4种D．5种答案 B解析波长为400 nm的单色光的光子能量hν＝h cλ＝6.6×10－34×3×108400×10－9J＝4.95×10－19 J由于光子能量小于镁、铍、钛三种材料的逸出功，根据爱因斯坦的光电效应方程，这三种材料不能产生光电效应，故B正确，A、C、D错误．4.(多选)(2020·广东六校联盟第一次联考)如图1所示，在光电效应实验中，用频率为νa 的单色光a照射到光电管的阴极K上，光电子的最大初动能为E k a，遏止电压为U c.下列说法正确的是( )图1A．若换用频率小的单色光b做实验，一定不能发生光电效应B．若换用频率大的单色光b做实验，则最大初动能满足E k b＞E k aC．若实验中增大单色光a强度，则遏止电压也会增大D．增大单色光a的强度，保持滑片P不动，光电流变大答案BD解析根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于或等于极限频率才能发生光电效应，若换用频率小的单色光b做实验，也可能发生光电效应，故A错误；若换用频率大的单色光b做实验，根据光电效应方程可知，E km＝hν－W0，最大初动能增大，满足E k b>E k a，故B正确；根据动能定理可知，eU c＝E km，增大单色光a强度，遏止电压不会增大，故C错误；增大单色光a的强度，保持滑片P不动，则光电子增多，光电流变大，故D正确．5．(多选)(2020·浙江嘉、丽3月联考)某同学用某一金属为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图2甲所示．测得该金属的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则( )图2A．图甲中电极A为光电管的阳极B．探究遏止电压U c与入射光频率ν关系时，电源的左侧是正极C．该金属的截止频率νc为5.15×1014 HzD．该金属的逸出功为3.41×10－19 eV答案AC解析电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为正极即为阳极，故A正确；探究遏止电压U c与入射光频率ν关系时，电源的左侧是阴极，故B错误；由E k＝hν－W0和eU c ＝E k得：eU c＝hν－W0，因此当遏止电压为零时，hνc＝W0，由此，结合图中数据可知该金属的截止频率νc为5.15×1014 Hz，故C正确；根据图象可知截止频率νc为5.15×1014 Hz，则该金属的逸出功：W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J≈2.13 eV，故D 错误．6．(2020·浙江宁波市“十校联考”)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图3.用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W0为逸出功，h为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )图3A ．U ＝hνe －W 0eB ．U ＝2hνe －W 0eC ．U ＝2hν－W 0D ．U ＝5hν2e －W 0e答案 B 解析 发生光电效应时有E k ＝nhν－W 0(n ＝2,3,4…)在K 、A 间逐渐增大U ，当光电流为零时，由－eU ＝0－E k得U ＝nhνe －W 0e(n ＝2,3,4…)，故B 项正确． 7．(多选)(2020·浙江高三二模)在光电效应实验中，某同学按如图4a 方式连接电路，用同一种材料在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图b 所示．则可判断出( )图4A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．仅将滑动变阻器的滑动触头向右滑动，则微安表的示数可能为零D ．甲光的光强大于乙光的光强答案 BD解析 根据eU c ＝E k ＝hν－W 0，入射光的频率越高，对应的遏止电压U c 越大，甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故A 错误；丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，故B 正确；由题图可知，光电管两端加的是正向电压，仅将滑动变阻器的触头向右滑动，不改变光的强度，则微安表的示数不可能为零，故C 错误；饱和光电流与入射光的强度有关，光的频率一定时，光强越强，饱和光电流越大，由题图可知，甲光饱和光电流大于乙光饱和光电流，因此甲光的光强大于乙光的光强，故D 正确．。

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。

图1第2课时 光电效应 波粒二象性导学目标 1.能认识光电效应现象，理解光电效应的实验规律，会用光子说解释光电效应.2.掌握光电效应方程，会计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量．一、黑体辐射与能量子 [基础导引]判断下列说法的正误：(1)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 ( ) (2)黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射 ( ) (3)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 ( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念 ( ) [知识梳理] 1．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1所示．a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b ．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．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．即能量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)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.626×10－34J·s(一般取h ＝6.63×10－34J·s)．特别提醒 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．二、光电效应 [基础导引]已知能使某金属产生光电效应的极限频率为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 [知识梳理] 1．光电效应现象光电效应：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____________．2．光电效应规律(1)每种金属都有一个____________．(2)光子的最大初动能与入射光的________无关，只随入射光的________增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是________的．(4)光电流的强度与入射光的________成正比．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝________，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.(2)光电效应方程：____________其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．4．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________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__________，叫做该金属的逸出功．三、光的波粒二象性、物质波[基础导引]判断下列说法的正误：(1)光电效应反映了光的粒子性()(2)大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性()(3)光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性()(4)只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的() [知识梳理]1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的____________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____的地方，暗条纹是光子到达概率____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＝________，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.图2考点一 对光电效应规律的理解 考点解读1．爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0. hν：光子的能量． W 0：逸出功．E k ：光电子的最大初动能． 2特别提醒 光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量守恒定律．3．由E k —ν图象可以得到的物理量(如图2所示) (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 轴交点的纵坐标的值W 0＝E . (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h . 典例剖析例1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么 ( ) A ．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B ．逸出的光电子的最大初动能将减小C ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D ．有可能不发生光电效应图3图4图5跟踪训练1 (2011·福建理综·29(1))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了1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸 出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图3所示，其中ν0 为极限频率．从图中可以确定的是 ( ) A ．逸出功与ν有关 B ．E km 与入射光强度成正比 C ．当ν<ν0时，会逸出光电子 D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关 考点二 波粒二象性 考点解读1．粒子的波动性：实物粒子也具有波动性，满足如下关系：ν＝εh 和λ＝hp ，这种波称为德布罗意波，也叫物质波． 2．光的波粒二象性光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为： (1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性． (2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性． 典例剖析例2 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( ) 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跟踪训练2 如图4所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为亮条纹，Q 处为暗条纹．不改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单 缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某一光子 ( ) A ．一定到达P 处 B ．一定到达Q 处 C ．可能到达Q 处 D ．都不正确 考点三 光电效应方程的应用 典例剖析例3 如图5所示，当开关S 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照 射阴极P ，发现电流表读数不为零．合上开关，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． (1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功．思维导图跟踪训练3 (2010·四川理综·18)用波长为2.0×10－7m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字) ( )A ．5.5×1014 HzB ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz16.用光电管研究光电效应例4 (2010·江苏单科·12C)研究光电效应的电路如图6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．下列光电流I 与 A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是________．建模感悟1．常见电路(如图所示)2．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． (2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 3．概念辨析⎩⎨⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量E ＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧ 每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能跟踪训练4 如图7是利用光电管研究光电效应的实验原理示意 图，用可见光照射光电管的阴极K ，电流表中有电流通过，则图7图8( )A ．滑动变阻器的滑动触头由a 端向b 端滑动的过程中，电流表中一定无电流通过B ．滑动变阻器的滑动触头由a 端向b 端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大C ．将滑动变阻器的滑动触头置于b 端，改用紫外线照射阴极K ，电流表中一定有电流通过 D ．将滑动变阻器的滑动触头置于b 端，改用红外线照射阴极K ，电流表中一定有电流通过A 组 光电效应规律的理解1．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2．对光电效应的理解正确的是 ( ) A ．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B ．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C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大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，入射光的最低频率也不同B 组 光电效应方程的应用3．(2010·浙江理综·16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光 电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关 系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图8所示．则可判断出( ) A ．甲光的频率大于乙光的频率 B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能4．(2011·课标·35(1))在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .C组光的波粒二象性5．下列表述正确的是() A．β衰变的实质在于原子核内某个中子转化成了一个质子和一个电子B．光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的C．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核结构模型D．德布罗意的“物质波”假设否定了光具有波动性6．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子() A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大图1课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于 ( ) A ．等效替代 B ．控制变量 C ．科学假说 D ．数学归纳2．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C ．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D ．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应3．(2009·宁夏、辽宁理综)关于光电效应，下列说法正确的是 ( ) A ．极限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，任何金属都能产生光电效应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4．(2011·上海单科·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5．以下说法正确的是 ( ) A ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究发现了原子的核式结构 B ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C ．用绿光照射一光电管，能够发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，可改用紫光照射D ．已知能使某金属发生光电效应的单色光的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν06. 如图1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E B ．该金属的逸出功等于hνcC ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc 2时，产生的光电子的最大初动能为E27．如图2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为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知 ( )图2A ．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB ．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5 eV8．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置(如图3a)在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图b 所示．则正确的是 ( )图3A ．乙光的频率小于甲光的频率B ．甲光的波长大于丙光的波长C ．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D ．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能 9现用波长为400 nm 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 ＝6.63×10－34J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s) ( )A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种二、非选择题10．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是____，可能相同的是____，一定不同的是____． A ．光子的能量 B ．光电子的逸出功 C ．光电子动能 D ．光电子初动能 11．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m ，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为νc ＝4.62×1014 Hz 的金属钾能否产生光电效应？(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34 J·s)12．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的匀速圆周运动时，已知r·B＝5.6×10－6 T·m，光电子质量m＝9.1×10－31 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C．求：(1)光电子的最大动能．(2)金属筒的逸出功．复习讲义基础再现一、基础导引 (1)× (2)√ (3)√ (4)√二、基础导引 AB知识梳理 1.光电子 2.(1)极限频率 (2)强度 频率 (3)瞬时 (4)强度3．(1)hν (2)E k ＝hν－W 0 4.(2)最小 (3)最小值三、基础导引 (1)√ (2)× (3)√ (4)×知识梳理 1.(1)波动 (2)粒子 (3)波粒二象 2.(1)大 小(2)h p 课堂探究例1 C跟踪训练1 D例2 D跟踪训练2 C例3 (1)0.6 eV (2)1.9 eV跟踪训练3 B例4 C跟踪训练4 C分组训练1．AD 2.BD 3.B4.hc λ0 hc (λ0－λ)eλ0λ5．AB 6.CD课时规范训练1．C2．AD3．A4．B5．BC6．ABC7．AC8．B9．A10．A CD B11．(1)4.42×10－19 J (2)能(3)1.36×10－19 J12．(1)4.41×10－19 J(2)7.29×10－19 J。

光电效应波粒二象性(建议用时：40分钟)[基础对点练]1.(2016·山西太原质检)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.从金属表面出来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．(2019·南宁模拟)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3．(2019·大庆检测)关于光电效应及波粒二象性，下列说法正确的是() A．光电效应揭示了光的粒子性B．光的波长越大，能量越大C．紫外线照射锌板，发生光电效应，锌板带负电D．光电效应中，光电子的最大初动能与金属的逸出功无关4. (2016·甘肃兰州质检)(多选)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a5.(多选)(2019·日照模拟)某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图所示，E、ν0为已知量。

由图线信息可知()A．逸出功W0＝EB．图象的斜率表示普朗克常量的倒数C．图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关D．若入射光频率为3ν0，则光电子的最大初动能为3E6．(多选)(2019·郑州模拟)如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。

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．]。

波料二象性光电效应原子结构知识点梳理一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体表面发射出________的现象．2．规律(1)各种金属都存在一个极限频率ν0，只有入射光的频率______________ν0时才能发生光电效应；(2)瞬时性：光照射到金属，光电子的产生是________，光电子的产生时间不超过10－9s；(3)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，随着入射光的频率增大而________；(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成________比．3．解释依据(1)光子说：光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个________，光子的能量ε跟光的频率ν成正比，即ε＝________；(2)爱因斯坦光电效应方程：E K＝________，E K是光电子的最大初动能，W0是金属的________．二、玻尔理论1．三条假说(1)定态：原子只能处于一系列________的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量，这些状态叫做________；(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射(或吸收)一定的能量，即：ΔE＝________；(3)轨道量子化：原子的不同能量状态跟电子沿________绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是________的．2．氢原子模型(1)轨道量子化：r n＝________，r0＝0.53×10－10m，(n＝0,1,2,3，…)(2)能量量子化：E n＝________，E1＝－13.6 eV，(n＝0,1,2,3，…)(3)跃迁量子化：原子在两个能级之间跃迁时辐射或吸收光子的能量满足：hν＝________.3．氢原子能级分布(如图52－1所示)(1)吸收光子的条件：电子从______能级向______能级跃迁(如从基态向激发态跃迁)．(2)释放光子的条件：电子从______能级向______能级跃迁(如从激发态向基态跃迁)．(3)原子发生电离的条件：吸收大于或等于逸出功的能量．图52－1一光电效应1、电子2、大于或等于瞬时的增大正3、光子hv hv-w0 逸出功二、玻尔理论1 不连续定态E初－E终不同轨道不连续2 n2r0 E1/n2Em-En3 低高高低考点讲解考点一对光电效应的理解1．光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子对其的引力而逃逸出金属表面，成为光电子的现象．2．每个电子只能吸收一个光子的能量．3．光子说成功地解释了光电效应现象，光电效应现象表明光具有粒子性．4．逸出功W0与极限频率ν0的关系为：W0＝hν0.例1 [2010·浙江卷] 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图52－2所示，则可判断出( )图52－2A.甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能例1 B[解析]本题考查有关光电效应的知识，中档题．根据光电流与电压之间的关系图可知，甲、乙两光的截止电压相同，则两光的频率相同，波长相等，A错．丙光的截止电压最大，所以丙光的频率最大，波长最小，B对．根据爱因斯坦的光电效应方程，对于同一个金属，截止频率是个定值，C错．逸出功是一样的，则频率大的光对应产生的光电子最大初动能大，D错．例1 [2010·四川卷] 用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz[解析] 本题考查的是光电效应．由光电效应可知，入射光子的能量等于逸出功与最大初动能的和，即hν＝W ＋E k 0，又有c ＝λν，W ＝hν0，由以上三式得钨的极限频率ν0＝c λ－E k 0h ＝3×1082×10－7Hz －4.7×10－196.63×10－34Hz ＝7.9×1014Hz ，故选择B . 变式题 [2010·郑州模拟] 如图55－3所示是光电管使用原理图，则( )图55－3A.光电管可以将光信号转变为电信号B ．如果用绿光照射阴极K 时电流表G 有读数，则用红光照射K 时电流表也一定有读数C ．如果把电源反接，电流表示数一定为零D ．如果断开开关S ，电流表示数不一定为零[解析] 本题考查光电效应，中档题．光电管的原理是光电效应，可以将光信号转变成电信号，A 对．绿光的频率大于红光的频率，如果绿光能发生光电效应，红光不一定能，B 错．把电源反接，如果达到截止电压，电流表读数才能为零，C 错．断开开关S ，光电子逸出形成光电流，电流表示数不一定为零，D 对． 考点二 波粒二象性1．光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量(E ＝hν)和动量(p ＝h λ)，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中．E ＝hν＝h c λ，p ＝hνc ＝hλ.事实上，不仅光具有波粒二象性，一切运动的物体都具有波粒二象性，其波长λ＝hp(德布罗意波长)．宏观物体的德布罗意波长非常小，很难观察到它们的波动性．2．要注意到：在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著，即我们观察到这对矛盾的主要方面．具体地说就是：光在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性．总之，频率越低的光，波动性越显著；频率越高的光，粒子性越显著．例2 [2010·海淀模拟] 下列说法中正确的是( ).在关于物质波的表达式E ＝hνp ＝hλ中，波长λ、频率ν都是描述物质波动性的物理．光的偏振现象说明光是纵波C．光的干涉和衍射现象说明光具有粒子性D．光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性[解析] 波长和频率都是波特有的，只能用来描述物质的波动性，A正确；光的偏振现象说明光是横波，纵波没有偏振现象，B错误；干涉和衍射都是波特有的，这两种现象说明光具有波动性，C错误；光电效应只说明光具有粒子性，D错误．该题属于容易题式题关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B．光在传播时往往表现出波动性，光跟物质相互作用时往往表现出粒子性C．频率高的光波动性显著，频率低的光粒子性显著D．光既有波动性又有粒子性，说明光既是波又是粒子[解析] 光在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著．大量光子的产生效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性，A对，B对．频率高的光波长短，波动性不明显，C错．不能将光的波粒二象性理解成光既是波又是粒子，它既不同于宏观概念中的波，也不同于宏观概念的粒子，D错考点三能级与能级跃迁1．氢原子受激发由低能级向高能级跃迁当光子作用使原子发生跃迁时，只有光子能量满足hν＝E m－E n的条件时，原子才能吸收光子的全部能量而发生跃迁．当用电子等实物粒子作用在原子上，只要入射粒子的动能大于或等于原子某两“定态”能量之差E m－E n，即可使原子受激发而向较高能级跃迁．如果光子或实物粒子与原子作用而使原子电离(绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，即n＝∞的状态)时，不受跃迁条件限制，只不过入射光子能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大．2．氢原子自发辐射由高能级向低能级跃迁(1)当一群氢原子由某个能级向低能级跃迁时，可能产生的谱线条数为n n－12条．(2)当单个氢原子处于某个能级向低能级跃迁时，最多可能产生(n－1)个频率的光子．例2 [2010·山东卷] 大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV)．例2 2 －1.51[解析] E1＝－13.6 eV，E3＝－1.51 eV，由于hν＝E m－E n，所以这些原子分布在2个激发态能级上，最高能级的能量值为－1.51 eV.[2010·海淀模拟] 如图59－3所示为氢原子的能级图．用大量能量为12.76 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有几种不同波长的光波( )图59－3A．3种B．4种C．5种D．6种变式题 D[解析] 由图可知基态氢原子的能级值为－13.61 eV，吸收12.76 eV的能量后变为－0.85 eV，原子跃迁到了第4能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是n n－12＝6种，故D选项正确．例3氢原子部分能级示意图如图55－5所示，不同色光的光子能量如下表所示色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A．红、蓝靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝靛、紫[解析] 如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛光，所以选项A正确．变式题[2010·西城模拟] 氢原子的部分能级如图55－6所示．用单色光照射处于基态的氢原子，氢原子吸收光子后跃迁到n( )图55－6A．吸收光子的能量可以是任意值B．吸收光子的能量是某一确定值C．放出光子的能量可以是任意值D．放出光子的能量是某一确定值[解析] 根据跃迁假设——原子向外辐射(或吸收)光子的能量与发生跃迁的两个轨道有关，即hν＝E m－E n，一群氢原子从量子数为n＝3的激发态跃迁到基态时，可能辐射的光谱条数为N＝n n－1＝3，故B选项正确．本题难度中等．21．[2011·贵阳模拟] 用绿光照射一个光电管发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是()A．改用紫外线照射B．改用红外线照射C．改用强度较大的绿光照射D．改用强度较大的红光照射2．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，若这群氢原子向低能级跃迁，则( )A ．氢原子可能辐射6种频率的光B ．氢原子可能辐射8种频率的光C ．有3种频率的辐射光能使钙发生光电效应D ．有4种频率的辐射光能使钙发生光电效应[解析] AC 由n ＝4能级状态向低能能跃迁可以辐射C ＝6种频率的光子，选项A 正确、B 错误；在这6种频率的光子中，只有2→1、3→1、4→1三种跃迁辐射的光子能量大于钙金属的逸出功，可知选项C 正确、D 错误．智能演练场1．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，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图15－1－5所示，这时锌板带________电，指针带________电．解析：在光电效应实验中，锌板因逸出电子带正电，验电器由于与锌板接触也带正电，其指针也带正电． 答案：正 正2．已知金属铯的逸出功为1.9 eV ，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV ，求入射光的波长应为多少？解析：根据光电效应方程E k ＝hν－W 0可得入射光的频率为ν＝E k ＋W 0h由c ＝νλ可得入射光的波长为 λ＝c ν＝hcE k ＋W 0＝6.63×10－34×3×108(1.0＋1.9)×1.6×10－19 m ≈4.3×10－7 m. 答案：4.3×10－7 m3．如图15－1－6所示，氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到 n ＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV 的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上 述能量的光子？请在图15－1－6中画出获得该能量后的 氢原子可能的辐射跃迁图．解析：氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，满足hν＝E n －E 2＝2.55 eV E n ＝hν＋E 2＝－0.85 eV ，所以n ＝4. 基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应提供： ΔE ＝E 4－E 1＝12.75 eV 跃迁图见下图答案：12.75 eV 见解析图4．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现．(1)关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是 ( ) A ．证明了质子的存在B ．证明了原子核是由质子和中子组成的C ．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)在α粒子散射实验中，现有一个α粒子以2.0×107 m/s 的速度去轰击金箔后，若金原子的核电荷数为79.求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为E p ＝k q 1q 2r ，α粒子质量为6.64×10－27kg)．解析：(1)α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C 对，A 、B 错．玻尔发现了电子轨道量子化，D 错． (2)α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d ，12m v 2＝k q 1q 2dd ＝2kq 1q 2m v 2＝2×9.0×109×2×79×(1.6×10－19)26.64×10－27×(2.0×107)2 m ≈2.7×10－14 m. 答案：(1)C (2)2.7×10－14m5．在氢原子中，如果电子从r 1＝0.53×10－10m 的轨道上，由于获得能量而进入r 2＝2.12×10－10m 的轨道上做匀速圆周运动，求在该轨道上电子的动能是多少？(k ＝9.0×109 N·m 2/C 2) 解析：由于电子与原子核间的库仑力充当向心力， 则k q e 2r 22＝m v 2r 2所以E k ＝12m v 2＝kq e 22r 2＝9.0×109×(1.6×10－19)22×2.12×10－10 J ≈5.4×10－19 J. 答案：5.4×10－19J6．氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1是基态能量，而n ＝1,2，…，若一氢原子发射能量为－316E 1的光子后处于比基态能量高出－34E 1的激发态，则氢原子发射光子前、后分别处于第几能级？解析：设氢原子发射光子前、后分别处于第l 与第m 能级，则依题意有 E 1l 2－E 1m 2＝－316E 1 E 1m 2－E 1＝－34E 1 解得：m ＝2，l ＝4. 答案：4 27．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？ 解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n2)，当n ＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由c ＝λν得ν＝c λ＝3×1081.09×10－6Hz ≈2.75×1014Hz.答案：(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz8．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV 和10 eV ，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？(λ为未知量) 解析：设此种金属的逸出功为W 0，极限波长为λ0.由爱因斯坦光电效应方程： h c λ－W 0＝E k1，h c 2λ－W 0＝E k2，h cλ0＝W 0可得：λ0≈1.24×10－7 m. 答案：1.24×10－7 m9．一速度为v 的高速α粒子(24He)与同方向运动的氖核(1020Ne)发生弹性正碰，碰后α粒子恰好静止．求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)．解析：设α粒子与氖核的质量分别为m α与m Ne ，氖核在碰撞前后的速度分别为v Ne 与v Ne ′由动量守恒与机械能守恒定律，有m αv ＋m Ne v Ne ＝m Ne v Ne ′ ① 12m αv 2＋12m Ne v Ne 2＝12m Ne v Ne ′2 ② 解得v Ne ＝m Ne －m α2m Ne v ③v Ne ′＝m Ne ＋m α2m Ne v ④已知m αm Ne ＝15 ⑤将⑤式代入③④式得：v Ne ＝25v ，v Ne ′＝35v .答案：25v 35v10．(1)下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 ( )A ．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B ．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C ．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D ．光的频率越高，波动性越显著(2)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．解析：(1)光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A 选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B 选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C 选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D 选项错．故选B.(2)粒子的动量p ＝2mE k ，物质波的波长λ＝h p由m n ＞m e ，知p n ＞p e ，则λn ＜λe .答案：(1)B (2)λn ＜λe。

强化训练：光电效应波粒二象性一、选择题1.如图所示，在演示光电效应的实验中，用弧光灯发出的紫外光照射锌板，发现与锌板导线相连接的验电器的指针张开一个角度。

则用下列电磁波照射锌板也一定能使验电器指针张开的是A. 可见光B. γ射线C. 红外光D. 无线电波2.关于物质波，以下说法中正确的是A. 任何一个物体都有一种波与之对应B. 抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C. 动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短D. 宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波3.关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是A. 波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性。

B. 个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性。

C. 能量较大的光子其波动性越显著。

D. 光波频率越高，粒子性越明显。

4.已知黄光照射到某一金属表面上能够发生光电效应，下列说法中正确的是A. 只要光照射的时间足够长，换成其他金属也能发生光电效应B. 逸出光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C. 若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应D. 若只将入射光的强度增强，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将增多5.在光电效应实验中，一同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，且甲乙关系曲线与横轴交于同一点U c2,，则以下说法正确的有A. 甲光的频率等于乙光的频率B. 乙光的波长大于丙光的波长C. 乙光的频率等于丙光的频率D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能6.如图所示是实验室用来研究光电效应原理的装置图，电表均为理想电表，当入射光的能量等于9 eV 时，灵敏电流表检测到有电流流过，当电压表示数等于5.5 V 时，灵敏电流表示数刚好等于0。

则下列说法正确的是A. 若增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大B. 若入射光的能量小于3.5 eV ，改变电源的正负极方向，则电流表示数可能会不等于0C. 光电管材料的逸出功等于3.5 eVD. 增大入射光的波长，在电压表示数不变的情况下，电流表示数会变大7.分别用波长为λ和34λ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. 2hc λ B. 23hc λ C. 34hc λ D. 45h cλ 8.关于光的理解，下列正确的是A. 光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性B. 光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C. 德布罗意是历史上第一个实验验证了物质波存在的人D. 牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的9.下列说法正确的是A. 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，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B. X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D. 在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长10.关于不确定性关系Δx Δp ≥4h有以下几种理解，其中正确的是 A. 微观粒子的动量不可确定B. 微观粒子的位置坐标不可确定C. 微观粒子的动量和位置不可能同时确定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11.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12.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 。

第2讲光电效应波粒二象性一、选择题1.下列实验中,能证实光具有粒子性的是( )A.光电效应实验B.光的双缝干涉实验C.光的圆孔衍射实验D.泊松亮斑实验答案 A 光电效应现象说明光具有粒子性,A项正确;泊松亮斑是光的衍射现象,光的干涉和衍射现象均说明光具有波动性,B、C、D项均错误。

2.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能;若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为(h为普朗克常量)( )A.hνB.NhνC.NhνD.2Nhν答案 C 光子能量与频率有关,一个光子能量为ε=h频率,N个光子能量为Nh频率,故C项正确。

3.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.动量答案 A 钙的截止频率大,由光电效应方程E k=hν-W0=hν-hν0可知,钙逸出的光电子的最大初动能小,其动量p=,故动量小,由λ=可知,波长较大,则频率较小,选项A正确。

4.(多选)具有相等动能的电子和质子,下列说法中正确的是( )A.电子和质子具有的能量相等B.电子的德布罗意波长较长C.质子的波动性更明显D.分别用上述电子流和质子流通过同一狭缝做单缝衍射实验,电子的衍射现象更明显答案BD 质子质量大于电子质量,根据E=mc2可知,质子具有的能量大于电子具有的能量,故A项错误;根据E k=知,动能相等,质量大,动量大,由λ=得,电子动量小,则电子的德布罗意波长较长,故B项正确;质子的德布罗意波长短,波动性不明显,故C项错误;电子的德布罗意波长长,则电子的衍射现象更明显,故D项正确。

5.下列说法中正确的是( )A.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量C.光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性D.宏观物体的德布罗意波长非常小,极易观察到它的波动答案 B 由德布罗意理论知,宏观物体的德布罗意波长太小,很难观察到波动性,但仍具有波粒二象性,A、D项错误;康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量,B正确;波粒二象性是光子的特性,单个光子也具有波粒二象性,C项错误。

2025届高考物理复习：经典好题专项（光电效应 波粒二象性）练习1．(多选)关于波粒二象性，下列说法正确的是()A．光电效应证明了光具有粒子性B．与实物粒子相联系的波被称为物质波C．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D．电子绕原子核运动时只能在一定的轨道上运动，此时电子只有粒子性，没有波动性2．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低。

利用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图像。

以下说法正确的是()A．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱3. (2023ꞏ河南新乡市长垣一中校考)如图所示为玻尔理论的氢原子能级图，当一群处于激发态n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中有两种频率的光能使某种金属发生光电效应，以下说法中正确的是()A．这群氢原子由n＝3能级向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光B．这种金属的逸出功一定小于10.2 eVC．用发出的波长最短的光照射该金属时产生光电子的最大初动能一定大于3.4 eVD．由n＝3能级跃迁到n＝2能级时产生的光一定能够使该金属发生光电效应4. (2024ꞏ湖南彬州市第一中学校考)小刘同学用如图所示的装置研究光电效应，已知a光的频率小于b光的频率，两种光都能使阴极K发生光电效应，其中电压表可双向偏转。

则下列说法正确的是()A ．用a 光照射，开关S 接1可研究光电管中电流随电压U 的变化情况B ．分别用两种光照射阴极K ，开关S 接2时，当电流表的示数为0时，U a >U bC ．减小a 光的强度，阴极K 可能不发生光电效应D ．a 光照射阴极K 产生的最大初动能的光电子对应的物质波长小于b 光照射阴极K 产生的最大初动能的光电子对应的物质波长5．(2023ꞏ河南开封市期末)研究某种金属的光电效应规律，所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，E k 为光电子的最大初动能、ν为入射光的频率、I 为光电流、U 为两极板间的电压、U c 为遏止电压。

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。