2023屆高三物理一輪復習84光電效應 黑體與黑體輻射 光的波粒二象性（原卷版）

專題84光電效應黑體與黑體輻射光的波粒二象性

考點一光電效應(1-9T)

考點二光電效應的圖像問題(IOT9T)

考點三黑體與黑體輻射光的波粒二象性(20-25T)

考點一光電效應

1.與光電效應有關(guān)的五組概念

(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射

時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是因，光電子是果。

(2)光電子的動能與光電子的最大初動能：只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引

力做功的情況，才具有最大初動能。

(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的

增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓

大小無關(guān)。

(4)入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。

(5)光的強度與飽和光電流：頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應，入射光越強，飽和光電流越大，但

不是簡單的正比關(guān)系。

2.對光電效應規(guī)律的理解

D光電效應中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光。

2)能否發(fā)生光電效應,不取決于光的強度和光照時間而取決于光的頻率。任何一種金屬都有一個截止頻

率,入射光的頻率低于這個頻率則不能使該金屬發(fā)生光電效應。

3)光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的。

4)五個關(guān)系：

最大初動能與入射光頻率的關(guān)系:笈七y-牖(光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)).

最大初動能與遏止電壓UC的關(guān)系:Ek=eUc,UC可以利用光電管實驗的方法測得.

逸出功Wo與極限頻率VC的關(guān)系：的七Vc

光子頻率一定時光照強度與光電流的關(guān)系：光照強度大-＞光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大.

光子頻率與最大初動能的關(guān)系：光子頻率高一光子能量大一產(chǎn)生光電子的最大初動能大.

(5)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無關(guān)。

(6)若入射光子的能量恰等于金屬的逸出功做則光電子的最大初動能為零,入射光的頻率就是金屬的

截止頻率。此時有hv=W,即v?可求出截止頻率。

cacn

1.（多選）在光電效應實驗中，用頻率為r的光照射光電管陰極。發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是（）

A.增大入射光強度，光電流增大B.減小入射光強度，光電效應現(xiàn)象消失

C.改用頻率大于/的光照射，逸出功變大D.改用頻率大于/的光照射，光電子的最大初動能變大

2.（2022?全國?高三課時練習）（多選）對光電效應的理解正確的是（）

?.金屬鈉的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬

B.如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電

效應

C.發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大

D.由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應，入射光的最低頻率也不同

3.（2022?江蘇?模擬預測）利用如圖所示的電路研究光電效應現(xiàn)象，滑片P的位置在。點的正上方。己

知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率，且光的強度較大，則（）

Λ.減弱入射光的強度，遏止電壓變小B.P不移動時，微安表的示數(shù)為零

C.P向a端移動，微安表的示數(shù)增大D.P向6端移動，光電子到達陽極A的最大動能增大

4.（2022?福建泉州?高三階段練習）用圖示電路研究光電效應現(xiàn)象。閉合開關(guān)S,用藍光照射光電管時,

電流表G的示數(shù)不為零。下列說法正確的是（）

A.若改用紅光照射，G的示數(shù)一定變?yōu)榱鉈.若改用紫光照射，G的示數(shù)可能變?yōu)榱?/p>

C.將滑片P向a端滑動，G的示數(shù)可能不變D.將滑片P向a端滑動，G的示數(shù)一定增大

5.（2022?廣東?模擬預測）用如圖的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2.5eV的光照射到光電

管上時，電流表G的讀數(shù)為0.2mA,移動變阻器的滑片C,當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表

讀數(shù)為0,貝IJ（）

?.光電管陰極的逸出功為1.8eV

B.開關(guān)S斷開后，沒有電流流過電流表G

C.光電子的最大初動能為L8eV

D.改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小

6.（2023?湖北?模擬預測）利用光電管研究光電效應的實驗電路圖如圖所示，用波長為4的光照射某種

金屬，發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能為Ek；若用波長為T的光照射該金屬發(fā)生光電效應時光電子的

最大初動能為2.25&。則該金屬的極限波長;Io為（）

7.（2022?寧夏六盤山高級中學三模）用波長為才的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為反。

已知普朗克常量為方，真空中的光速為c,則鋅的逸出功仍為（）

?.A——EkB.《+Ek

C.∕i—-EkD.A~+Ek

8.（2022?安徽?滁州市第四中學三模）光電效應是物理學中一個重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率

的電磁波的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會逸出而形成電流。如果用頻率為"的光照射某金屬表面，逸出光

電子的最大初動能為公若改用頻率為了的另一種光照射該金屬表面，逸出光電子的最大初動能為3E。己

知普朗克常量為力，則/為（）

2E2E.

A.3vB.-------VDn?T+V

9.（2022?福建福州?三模）某型號光電管連接在如圖的電路中，用一種單色光照射能夠窗口產(chǎn)生光電效

應，如果只增大入射光的強度，光電子最大初動能（填“增大”“不變”或“減小”），經(jīng)過測

量發(fā)現(xiàn)此金屬逸出功為6.5eV,現(xiàn)接通電源，用光子能量為11.5eV的光照射陰極電源K,靈敏電流計中有

示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的示數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)

恰好為零，此時電壓表的示數(shù)為V0

電源

考點二光電效應的圖像問題

1.解答光電效應有關(guān)圖像問題的三個“關(guān)鍵”

1）明確圖像的種類。

2）弄清圖線的縱軸、橫軸截距的物理意義。

3）選準光電效應的有關(guān)方程。

2.和光電效應有關(guān)的三類圖像

氏一Y圖線：是光電子最大初動能笈隨入射光頻率V的變化圖線.根據(jù)瓦=方丫一%,反是r的一次函

數(shù)，橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率；縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負值；斜率為普朗克常量.

/一〃曲線：是光電流,隨光電管兩極板間電壓〃的變化曲線.圖中/為飽和光電流，〃為遏止電壓.由

區(qū)=e4和瓦=方〃一的知，同一色光，遏止電壓相同，與入射光強度無關(guān)；頻率越大，遏止電壓越大;

在入射光頻率一定時，飽和光電流隨入射光強度的增大而增大.

U-。圖線：是遏止電壓〃隨入射光頻率V的變化圖線.由e"=j?y-%得以=（〃一￡,斜率左=《,

所以普朗克常量2z=eA,縱截距為6=一吻，即助=一眼所以逸出功用=一動.

e

10.（2022?山東?威海市教育教學研究中心二模）某種金屬發(fā)生光電效應時逸出光電子的最大初動能Ek

與入射光頻率V的關(guān)系如圖，圖線與橫軸的交點為”,圖線的延長線與縱軸的交點為-E,下列說法正確

的是（）

A.若入射光的頻率為則光電子的最大初動能為:

B.普朗克常量為三

VO

C.該金屬的逸出功隨入射光的頻率的增大而減小

D.入射光的頻率越大，單位時間逸出的光電子數(shù)越多

11.（2022?安徽馬鞍山?三模）用a、6兩種金屬做光電效應實驗，產(chǎn)生的光電子的最大初動能壓和入射

光頻率L的關(guān)系圖像如圖所示，則（）

A.金屬a的逸出功大于金屬6的逸出功

B.增加光照強度，可使最大初動能增大

C.不同金屬的瓦r圖像的斜率相同

D.若藍光能使金屬a發(fā)生光電效應，紫光一定能使金屬6發(fā)生光電效應

12.（2022?四川綿陽?三模）某同學在研究甲乙兩金屬的光電效應現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)兩金屬逸出光電子的最

大初動能氏與入射光頻率r的關(guān)系分別如圖中的①②所示，圖中虛線與兩條實線平行。下列說法正確的是

)

A.甲金屬的截止頻率大于乙金屬的截止頻率B.甲金屬的逸出功大于乙金屬的逸出功

C.用頻率為吟的光照射甲金屬不能產(chǎn)生光電效應D.用頻率為吃的光照射乙金屬不能產(chǎn)生光電效應

13.（2022?甘肅?永昌縣第一高級中學模擬預測）研究光電效應的實驗中得到的光電流/與光電管兩端

電壓。的關(guān)系圖像如圖所示。關(guān)于a、b,C三束單色光頻率的大小關(guān)系，下列說法正確的是（）

A.va=vb<vcB.va<vb<vcC.va<vc<vbD.va>vb>vc

14.（2022?北京?首都師范大學附屬中學三模）研究光電效應的電路如圖所示，用藍光、較強的黃光和

較弱的黃光分別照射密封真空管中的金屬極板K,極板發(fā)射出的光電子在電路中形成的光電流/與AK之間

的電壓〃的關(guān)系圖像如圖乙所示。關(guān)于1、2、3三條曲線，下列說法正確的是（）

圖甲圖乙

A.2、3為用黃光照射時得到的曲線，曲線2對應的黃光較強

B.1、3為用黃光照射時得到的曲線，曲線1對應的黃光較強

C.當滑動變阻器的滑片在最左端時，電流表示數(shù)一定為零

D.電壓表示數(shù)越大，則光電流越大，截止頻率越小

15.（2022?江蘇省昆山中學模擬預測）如圖所示為某學習小組的同學在研究光電效應現(xiàn)象時，通過實驗

數(shù)據(jù)描繪的光電流與光電管兩端電壓的關(guān)系圖像，己知圖線甲、乙所對應的光的頻率分別為匕、v2,逸出的

光電子的最大速度之比為2：1,則下列說法正確的是（)

A.v1?v2=4:1

B.甲光與乙光的波長之比為1：4

C.IUIl：=2:1

D.用乙光實驗，達到飽和光電流時，單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)較多

16.（2022?貴州貴陽?模擬預測）（多選）如圖是某金屬光電效應的遏止電壓UC與入射光頻率”的實驗圖

線。已知電子的電荷量，由此圖像和愛因斯坦光電效應方程可知（）

A.該金屬的逸出功B.該金屬的逸出功與入射光頻率無關(guān)

C.圖中直線的斜率為普朗克常量I）.遏止電壓Ue與入射光頻率。成正比

17.（2022?江蘇南通?模擬預測）利用圖甲所示的實驗裝置測量遏止電壓〃與入射光頻率V的關(guān)系。若某

次實驗中得到如圖乙所示的Av圖像。已知普朗克常量力，則（）

A.電源的左端為正極B.K極金屬的逸出功為加1

C.增大入射光的強度，遏止電壓增大D.滑動變阻器滑片移至最左端，電流表示數(shù)為零

18.（2022?山東?泰安市基礎(chǔ)教育教學研究室二模）用金屬鋤為陰極的光電管觀測光電效應現(xiàn)象的實驗

裝置如圖甲所示，實驗測得的鋤的遏止電壓UC與入射頻率V的關(guān)系圖像如圖乙所示，圖線與橫軸的交點坐標

為5.15X1014Hz。已知普朗克常量∕=6.63X10-34J?S,電子電量e=1.60xl。一1“。則下列說法正確的是

（）

A.增大入射光的強度，產(chǎn)生光電子的最大初動能一定增大B.增大入射光的強度，遏止電壓以一定增大

C.金屬鋤的逸出功為W=3.41XIoT9]D.金屬枷的逸出功為W=1.60X10^19J

19.（2022?吉林長春?一模）（多選）愛因斯坦提出了光子說，很好地解釋了光電效應實驗中的各種現(xiàn)象。

與光電效應實驗有關(guān)的四幅圖如圖所示，下列說法正確的是（）

圖3金屬的遏止電壓以與圖4光電子最大初動能線與

入射光頻率的關(guān)系入射光頻率的關(guān)系

?.如圖1裝置，如果先讓鋅板帶負電，再用紫外線燈照射鋅板，則驗電器的張角變大

B.由圖2可知，黃光越強，光電流越大，說明光子的能量與光強有關(guān)

C.由圖3可知，0為該金屬的截止頻率

D.由圖4可知，￡等于該金屬的逸出功

考點三黑體與黑體輻射光的波粒二象性

一.黑體與黑體輻射

1.黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡

稱黑體.

2.黑體輻射

1）定義：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射.

2）黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān).

3.對黑體的理解

1）黑體是一個理想化的物理模型.

2）黑體看上去不一定是黑的，有些可看成黑體的物體由于自身有較強的輻射，看起來還會很明亮.

4.黑體輻射的實驗規(guī)律

1）溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值.

2）隨著溫度的升高各種波長的輻射強度都有增加且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，如圖所

示.

二.普朗克的量子化假設(shè)

1）能量子

振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值￡的整數(shù)倍，例如可能是￡或2八3,……當帶電微

粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的.這個不可再分的最小能量

值￡叫作能量子.

2）能量子表達式：ε=hv

r是帶電微粒的振動頻率，力是一個常量，后人稱之為普朗克常量，其值為8=6.62607015X

10^34J?s.

3）能量的量子化

在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化.

≡.光的波粒二象性

1）大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性是指大量光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律來

描述；光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性，，是指波動理論能解釋這種現(xiàn)象.

2）個別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性是指當光同物質(zhì)發(fā)生作用時,這種作用是“一份一份”進行的,每

一份是一個光子，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì).光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性是指能用粒子說解釋這種

現(xiàn)象.

3）光子和電子、質(zhì)子等實物粒子一樣，也具有能量和動量.和其他物質(zhì)相互作用時，粒子性起主導作

用；在光的傳播過程中，光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大?。ǜ怕剩?，由波動性起主導作用，因此稱光波

為概率波.

4）頻率低、波長長的光，波動性特征顯著，而頻率高、波長短的光，粒子性特征顯著.

5）光的粒子性并未否定波動性,光子能量Nr="中，V和λ就是描述波動性特征的物理量，因此

λ

?=hV揭示了光的粒子性和波動性之間的密切聯(lián)系.

6）波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的,而在微觀世界卻是統(tǒng)一的.

20.（2022?福建?模擬預測）近代物理和相應技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式，推動

了人類文明的進步。關(guān)于近代物理知識下列說法正確的是（）

A.光電效應發(fā)生的條件是入射光的波長大于金屬的極限波長

B.黑體輻射的電磁波的波長分布只與黑體的溫度有關(guān)

C.光的干涉、衍射、偏振、康普頓效應證明了光具有波動性

D.德國物理學家普朗克提出了光的量子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象

21.（多選）在能量子量子化研究的歷程中，以下說法正確的是（）

A.物質(zhì)發(fā)射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進行的

B.黑體即不反射電磁波，也不向外輻射電磁波

C.能量子假說中的能量子的能量￡=加，V為帶電微粒的振動頻率，〃為普朗克常量

D.一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度無關(guān)

22.（2021?江蘇?泰州中學模擬預測）下列說法不正確的是（）

A.光的偏振現(xiàn)象，證明光是橫波B.康普頓效應說明光具有波動性

C.光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性D.電子衍射現(xiàn)象證實了電子的波動性

23.（2022?湖南省桃源縣第一中學模擬預測）下列說法錯誤的是（）

輻

射

強

度

丙

乙

甲

1>72

溫度7

示，則

甲所

如圖

關(guān)系

長的

與波

強度

輻射

下的

溫度

不同

黑體在

A.某

V丙

V乙>

V甲=

關(guān)系為

的頻率

入射光

示，則

圖乙所

曲線如

的關(guān)系

壓之間

流與電

的光電

電管

一光

B.同

變長

的波長

散射光

，碰后

碰撞

電子

止的

與靜

光子

入射

圖，

的示意

頓效應

康普

丙為

C.圖

撞

對心碰

撞是非

，該碰

碰撞

電子

止的

與靜

光子

入射

圖，

的示意

頓效應

康普

丙為

D.圖

）

是（

確的

中正

說法

下列

模）

中學三

縣礦區(qū)

自治

黎族

昌江

南?

?海

（2022

24.

干涉

發(fā)生了

是因為

糊不清

部分模

的邊緣

的陰影

上形成

在光屏

物，

障礙

一個

照射

光源

A.點

二象性

在波粒

質(zhì)不存

其他物

性，

二象

波粒

具有

B.光

性