2020-2022年全國(guó)高考物理三年真題匯編：光電效應(yīng)

2020—2022年全國(guó)高考物理三年真題匯編：光電效應(yīng)

一、單選題（共10題；共20分）

1.（2分）（2022?河北）如圖是密立根于1916年發(fā)表的納金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率

v的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普

朗克常量h。由圖像可知（）

A.鈉的逸出功為hvc

B.鈉的截止頻率為8.5x1014Hz

C.圖中直線的斜率為普朗克常量h

D.遏止電壓Uc與入射光頻率v成正比

【答案】A

【解析】【解答】遏制電壓為0,對(duì)應(yīng)最大初動(dòng)能為0。光子能量等于逸出功。逸出功為歷小A對(duì)。

由圖可知圖像與橫坐標(biāo)交點(diǎn)值即為截止頻率，約為5.5x10i/z,B錯(cuò)。

nv—Wu

結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得“6=初一〃如u=_____甥圖像斜率為2c錯(cuò)誤。

ce0

hv—W

j=_____超，遏止電壓與入射光頻率成一次函數(shù)關(guān)系，而不是正比例關(guān)系。D錯(cuò)誤。

ce

綜選A

【分析】圖像與橫坐標(biāo)交點(diǎn)值即為截止頻率。結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程，得出圖像關(guān)系式。

2.（2分）（2022?全國(guó)乙卷）一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長(zhǎng)約為6X

IO"7n的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3X1014個(gè)。普朗克常量

為h=6.63x10-34/.S。R約為（）

222

A.1x10mB.3x102nlC.6x10mD.9x10m

【答案】B

【解析】【解答】每個(gè)光子的能量為E=hv,光的光速與頻率的關(guān)系為c=Av,光源每秒發(fā)出的光子

數(shù)為n=/=器，半徑為R處的面的面積為S=4nR2,所以=3x1。"解得R=3X102m,

故選B。

【分析】首先寫出每個(gè)光子能量及光速與頻率波長(zhǎng)關(guān)系，然后表達(dá)出每秒發(fā)出的光子數(shù)合面積，最

后聯(lián)立進(jìn)行求解。

3.（2分）（2021?海南）某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek,

已知該金屬的逸出功為“0，普朗克常量為h。根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，該單色光的頻率v

為（）

A.hB.也C,Ei。D.與+/

hhhh

【答案】D

【解析】【解答】根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可知Ek=hv-W0

解得該單色光的頻率為v=紙”

tl

故答案為：D。

【分析】該題只需要記清愛因斯坦光電效應(yīng)方程中頻率、最大初動(dòng)能、逸出功之間的關(guān)系即可。

4.（2分）（2021?浙江）已知普朗克常量h=6.63X10-34/■s,電子的質(zhì)量為9.11X10-3ikg,

一個(gè)電子和一滴直徑約為4/zm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)

為（）

A.10-8B.106C.108D.1016

【答案】C

【解析】【解答】已知電子和油滴的動(dòng)能大小，根據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的表達(dá)式有：p=瓦

根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式a=，

聯(lián)立兩式可得心聲

已知油滴的直徑，根據(jù)密度公式可以求出油滴的質(zhì)量為：m#=p17rd3=0.8xl03x1x3.14x

3

(4x10-6)=2.7xKF14kg

根據(jù)波長(zhǎng)和動(dòng)能的表達(dá)式可得：當(dāng)粒子動(dòng)能相同時(shí)，則其波長(zhǎng)與質(zhì)量的二次方根成反比，所以有

%=匹

%廢

代入數(shù)據(jù)解得M=2.7X1°[:a1,7x108

A油19.11X1?！?

所以C符合題意；ABD不符合題意；

故選C。

【分析】利用動(dòng)量和動(dòng)能的表達(dá)式可以求出動(dòng)量的大小，結(jié)合動(dòng)量和波長(zhǎng)的關(guān)系可以求出波長(zhǎng)的表

達(dá)式，再利用體積公式可以求出質(zhì)量的表達(dá)式，最后利用質(zhì)量的比值可以求出波長(zhǎng)的比值。

5.（2分）（2021?浙江）2020年12月我國(guó)科學(xué)家在量子計(jì)算領(lǐng)域取得了重大成果，構(gòu)建了一臺(tái)76個(gè)

光子100個(gè)模式的量子計(jì)算機(jī)“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”

快一百萬(wàn)億倍。關(guān)于量子，下列說法正確的是（）

A.是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的一種程序B.表示運(yùn)算速度的一個(gè)單位

C.表示微觀世界的不連續(xù)性觀念D.類似于質(zhì)子、中子的微觀粒子

【答案】C

【解析】【解答】量子是不可分割的最小的單元，體現(xiàn)了物質(zhì)的不連續(xù)性，即通常所說的“量子化

故答案為：Co

【分析】普朗克提出了能量子假說，體現(xiàn)了量子化的思想。

6.（2分）（2021?浙江）下列說法正確的是（）

A.光的波動(dòng)性是光子之間相互作用的結(jié)果

B.玻爾第一次將“量子”入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念

C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量

D.a射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方，驗(yàn)電器金屬箔的張角會(huì)變大

【答案】B

【解析】【解答】A.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，減小光的強(qiáng)度，讓光子通過雙縫后，光子只能一個(gè)接

一個(gè)地到達(dá)光屏，經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間，仍然發(fā)現(xiàn)相同的干涉條紋。這表明光的波動(dòng)性不是由光子之間

的相互作用引起的，A不符合題意；

B.玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，B符合題意；

C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，但是不能證明光子除了能量之外還具有動(dòng)量，C不符合題意；

D.a射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方時(shí)，會(huì)使金屬球附近的空氣電離，金屬球吸

引負(fù)離子而使驗(yàn)電器金屬箔的張角會(huì)變小，D不符合題意。

故答案為：Bo

【分析】光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的；光電效應(yīng)不能證明光子具有動(dòng)量；a射線經(jīng)過驗(yàn)

電器金屬小球上方時(shí)會(huì)使空氣電離，金屬小球本身帶正電，吸附空氣中的負(fù)電荷夾角會(huì)變小。

7.（2分）（2020?浙江選考）在抗擊新冠病毒的過程中，廣泛使用了紅外體溫計(jì)測(cè)量體溫，如圖所

示。下列說法正確的是（）

LfeJi

A.當(dāng)體溫超過37.3□時(shí)人體才輻射紅外線

B.當(dāng)體溫超過周圍空氣溫度時(shí)人體才輻射紅外線

C.紅外體溫計(jì)是依據(jù)體溫計(jì)發(fā)射紅外線來測(cè)體溫的

D.紅外體溫計(jì)是依據(jù)人體溫度越高，輻射的紅外線強(qiáng)度越大來測(cè)體溫的

【答案】D

【解析】【解答】AB.凡是溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生紅外輻射，故人體一直都會(huì)輻射紅外

線，A不符合題意，B不符合題意；

CD.人身體各個(gè)部位體溫是有變化的，所以輻射的紅外線強(qiáng)度就會(huì)不一樣，溫度越高紅外線強(qiáng)度越

高，溫度越低輻射的紅外線強(qiáng)度就越低，所以通過輻射出來的紅外線的強(qiáng)度就會(huì)輻射出個(gè)各部位的

溫度；紅外體溫計(jì)并不是靠體溫計(jì)發(fā)射紅外線來測(cè)體溫的，C不符合題意，D符合題意。

故答案為：Do

【分析】電磁波譜非常的寬，無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線都是電磁波，并

且頻率越來越大，波長(zhǎng)越來越短。

8.（2分）（2020?浙江選考）下列說法正確的是（）

A.質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)能成正比

B.天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是a射線

C.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)

D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性

【答案】D

1hh

【解析】【解答】A.由公式入="=而￡

111

可知質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)4a瓦，A不符合題意；

B.天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是y射線，B不符合題意；

C.由&=初一/

當(dāng)=W,可知截止頻率與入射光頻率無關(guān)，由材料決定，C不符合題意;

D.電子束穿過鋁箱后的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性，D符合題意。

故答案為：Do

【分析】一切物體都具有波粒二象性，只不過對(duì)于宏觀物體，物體的粒子性很強(qiáng)，波動(dòng)性很弱；對(duì)

于微觀粒子正好相反。

9.（2分）（2020?天津）新冠肺炎疫情突發(fā)，中華兒女風(fēng)雨同舟、守望相助，筑起了抗擊疫情的巍峨

長(zhǎng)城。志愿者用非接觸式體溫測(cè)量?jī)x，通過人體輻射的紅外線測(cè)量體溫，防控人員用紫外線燈在無

人的環(huán)境下消殺病毒，為人民健康保駕護(hù)航。紅外線和紫外線相比較（）

A.紅外線的光子能量比紫外線的大

B.真空中紅外線的波長(zhǎng)比紫外線的長(zhǎng)

C.真空中紅外線的傳播速度比紫外線的大

D.紅外線能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而紫外線不能

【答案】B

【解析】【解答】A.因?yàn)榧t外線的頻率小于紫外線，根據(jù)E=/n/

可知紅外線的光子能量比紫外線的低，A不符合題意;

B.根據(jù)v=jA

可知紅外線的波長(zhǎng)比紫外線的波長(zhǎng)長(zhǎng)，B符合題意；

C.真空中紅外線和紫外線的傳播速度是一樣的，C不符合題意；

D.光都具有偏振現(xiàn)象，D不符合題意。

故答案為：Bo

【分析】電磁波譜的范圍非常廣，波長(zhǎng)由長(zhǎng)倒短大致分為紅外線、可見光、紫外線，波長(zhǎng)比紅外線

長(zhǎng)的有無線電波，波長(zhǎng)比紫外線短的有丫射線。

10.（2分）（2020?北京）隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐

富，在相同時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛蟆５?代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱5G）意味著更快的網(wǎng)速和更大

的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會(huì)"。與4G相比，5G使用的電磁波（）

A.光子能量更大B.衍射更明顯

C.傳播速度更大D.波長(zhǎng)更長(zhǎng)

【答案】A

【解析】【解答】A.因?yàn)?G使用的電磁波頻率比4G高，根據(jù)E=hv可知5G使用的電磁波比4G

光子能量更大，A符合題意；

B.發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物（或孔）的尺寸可以跟波長(zhǎng)相比，甚至比波長(zhǎng)還小；因5G使用的

電磁波頻率更高，即波長(zhǎng)更短，故5G越不容易發(fā)生明顯衍射，B不符合題意；

C.光在真空中的傳播速度都是相同的；光在介質(zhì)中的傳播速度為

5G的頻率比4G高，而頻率越大折射率越大，光在介質(zhì)中的傳播速度越小，C不符合題意；

D.因5G使用的電磁波頻率更高，根據(jù)v=?

可知波長(zhǎng)更短，D不符合題意。

故答案為：A。

【分析】根據(jù)德布羅意關(guān)系可以得到，當(dāng)粒子的動(dòng)量越小，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越長(zhǎng)，波動(dòng)性就越明顯。

二、綜合題（共1題；共9分）

11.（9分）（2020?江蘇）

（1）（2分）“測(cè)溫槍”（學(xué)名“紅外線輻射測(cè)溫儀”）具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。它

是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則

人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)A的變化情況是（）

A.I增大，4增大B.I增大，4減小

C.I減小，4增大D.I誠(chéng)小，4減小

（2）（1分）大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線，其中最長(zhǎng)和最短波長(zhǎng)分別為刈和

乙，則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為，波長(zhǎng)為％的光子的動(dòng)量為o（已知普朗

克常量為h,光速為c）

（3）（5分）一只質(zhì)量為1.4kg的烏賊吸入0.1kg的