2024年高考物理復(fù)習(xí)第一輪：第 1講　光電效應(yīng)　波粒二象性

第十五章原子物理

■DISHIWUZHANG

第1講光電效應(yīng)波拉二象性

至瑩:運(yùn)三季至必備知識(shí)新學(xué)法基礎(chǔ)落實(shí)浸迨m選若

［主干知識(shí)填一填j

一、光電效應(yīng)

i.光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下，金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng),

發(fā)射出來的電子稱為光電子.

2.光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律

(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率.

(2)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的.

(3)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻莖增大而增大.

(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.

3.遏止電壓與截止頻率

(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓

(2)截止頻率:能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限

頻率).不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率.

二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程

1.光子說

在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子,

光子的能量￡=皿.其中〃=6.63X1()34J?s.(稱為普朗克常量)

2.逸出功的

使電子脫離某種金屬所做功的最小值.

3.最大初動(dòng)能

發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的蚯吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能

的最大值.

4.愛因斯坦光電效應(yīng)方程

(1)表達(dá)式：Ek=hv-WQ.

(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是加，這些能量的一部分用來克

服金屬的逸出功Wo，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能反=5%%2.

三、光的波粒二象性

1.波動(dòng)性：光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性.

2.粒子性：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明光具有皿性.

3.光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,稱為光的波粒二象性.

四、物質(zhì)波

1.概率波

光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方,

暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波.

2.物質(zhì)波

任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)7=也

p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，〃為普朗克常量.

［規(guī)律結(jié)論?記一記］

1.光電效應(yīng)現(xiàn)象可認(rèn)為是光子把原子最外層的電子撞了出來，是一對(duì)一的關(guān)系，而且是

瞬時(shí)的.

2.光照強(qiáng)度決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)，頻率決定著每個(gè)光子的能量.

3.金屬越活躍，逸出功越小，越容易發(fā)生光電效應(yīng).

4.當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.

5.遏止電壓?jiǎn)T與入射光頻率V、逸出功Wo間的關(guān)系式：一學(xué).

6.截止頻率先與逸出功Wo的關(guān)系：—Wo=O，據(jù)此求出截止頻率先.

［必刷小題,測(cè)一測(cè)］

一、易混易錯(cuò)判斷

1.光子和光電子都是實(shí)物粒子.（X）

2.只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng).（X）

3.光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比.（X）

4.光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性.（J）

5.德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律.（義）

6.美國物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)，證實(shí)了光的粒子性.（J）

7.法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性.（J）

二、經(jīng)典小題速練

1.（粵教版選擇性必修第三冊(cè)P98T2）根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知（）

A.“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”

B.光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小

C.一束單色光的能量可以連續(xù)變化

D.只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性

解析：B愛因斯坦的光子說認(rèn)為光是一份一份的，不連續(xù)的，它并沒有否定光的波動(dòng)

性，與牛頓的微粒說不同，A錯(cuò)誤；由E=〃v=右可知，光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小,

A

B正確；單色光的頻率一定，對(duì)應(yīng)的能量也恒定，不是連續(xù)變化的，C錯(cuò)誤；大量光子表現(xiàn)

為波動(dòng)性，而少數(shù)光子表現(xiàn)為粒子性，D錯(cuò)誤.

2.（粵教版選擇性必修第三冊(cè)P98T3）硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，下列表

述正確的是（）

A.硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置

B.硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出

C.逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率無關(guān)

D.任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)

解析：A硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，A正確；硅光電池中吸收了光子能量

大于逸出功的電子才能逸出，B錯(cuò)誤；在發(fā)生光電效應(yīng)的情況下，入射光的頻率越高，逸出

的光電子的最大初動(dòng)能越大，C錯(cuò)誤；只有大于極限頻率的入射光照到硅光電池上才能產(chǎn)生

光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤.

3.（魯科版選擇性必修第三冊(cè)Pl38T3）（多選）利用金屬晶格（大小約10一1°m）作為障礙物觀

察電子的衍射圖樣，對(duì)應(yīng)的方法是讓電子通過電場(chǎng)加速后，形成電子束照射到金屬晶格上，

從而得到電子的衍射圖樣.如果加速電壓為U,則下列說法正確的是（）

A.該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動(dòng)性

B.加速電壓。越大，物質(zhì)波波長(zhǎng)越短

C.加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯

D.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象更明顯

解析：AB電子射到金屬晶格上觀察到電子的衍射圖樣，說明電子這種實(shí)物粒子具有波

1hh

動(dòng)性，A正確；由■機(jī)序，月=二，〃="也，可得義=萬/不，由此可知，加速電壓U越

2P72meU

大,電子德布羅意波的波長(zhǎng)越短，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯，B正確，C錯(cuò)誤；由h片h

可知，若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，因質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大得多，所以質(zhì)子的德布

羅意波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于電子的德布羅意波的波長(zhǎng)，其衍射現(xiàn)象越不明顯，D錯(cuò)誤.

關(guān)鍵能力新探究思維拓展:

命題點(diǎn)一光電效應(yīng)及其方程（自主學(xué)習(xí)）

［核心整合I

1.對(duì)光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒

（1）能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率和金屬材料的逸出功.

（2）光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光.

（3）逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān).

(4)光電子不是光子，而是電子.

2.光電效應(yīng)的研究思路

(1)兩條線索：

頻率——決定著每個(gè)光子的能量--

強(qiáng)度一決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)"一

每秒鐘逸出的光電子數(shù)一決定著光電流的大小

I光電子

光電子逸出后的最大初動(dòng)能y小戶-----------

(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：

入射光強(qiáng)度大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大;

光子頻率高f光子能量大一光電子的最大初動(dòng)能大.

3.三個(gè)關(guān)系式

(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek^hv-wo.

(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUc.

(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W0=hvc.

［題組突破］

1.(光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解)(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光

入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是()

A.保持入射光的頻率不變，入射光的強(qiáng)度變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大

C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大

D.保持入射光的強(qiáng)度不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

解析：AC根據(jù)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論：保持入射光的頻率不變，入射光的強(qiáng)度變大,

飽和光電流變大，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：入射光的頻率變高，

光電子的最大初動(dòng)能變大，故C正確；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)

度無關(guān)，保持入射光的強(qiáng)度不變，若低于截止頻率，則沒有光電流產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤.

2.(光電效應(yīng)規(guī)律的研究)(多選)如圖所示的電路可研究光電效應(yīng)

規(guī)律.圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中A為陽極，K為陰極.理

想電流計(jì)可檢測(cè)通過光電管的電流，理想電壓表用來顯示光電管兩端

的電壓.現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K,電流

計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)

逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V.現(xiàn)保

持滑片P位置不變，以下判斷正確的是()

A.光電管陰極材料的逸出功為4.5eV

B.若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)不為零

C.若用光子能量為12eV的光照射陰極K,光電子的最大初動(dòng)能一定變大

D.若用光子能量為9.5eV的光照射陰極K,同時(shí)把滑片P向左移動(dòng)少許，電流計(jì)的讀

數(shù)一定不為零

解析：AC由題給電路圖可知，圖中所加電壓為反向減速電壓，根據(jù)題意可知遏止電壓

為6V,由反=加一Wo=eUc,得Wo=4.5eV,選項(xiàng)A正確，當(dāng)電壓達(dá)到遏止電壓時(shí)，所有

電子都不能到達(dá)A極，無論光強(qiáng)如何變化，電流計(jì)示數(shù)仍為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若光子能量增

大，根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能一定變大，選項(xiàng)C正確；若用光子能量為9.5eV

的光照射陰極K,則遏止電壓為5V,滑片P向左移動(dòng)少許，電流計(jì)的讀數(shù)可能仍為零，選

項(xiàng)D錯(cuò)誤.

3.（光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用）現(xiàn)有〃、氏。三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為2“：Ab：At.=\：2：3.

當(dāng)用?光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為反，若改用b光束

照射該金屬板，飛出的光電子最大動(dòng)能為《反，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)（）

A.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為看反

B.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為卷瓦

C.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為上反

D.由于c光束光子能量較小，該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)

解析：B對(duì)“、〃兩光束由光電效應(yīng)方程有：牛一卬=Ek,與一卬由以上兩式

Aa2D

4—

可得牛W=《Ek.當(dāng)改用。光束照射該金屬板時(shí)有音-尹

9，故B正確.

?/*aJDJ4

4.（光電效應(yīng)問題的綜合分析）如圖所示，有一束單色光入射到極限頻率

為小的金屬板K上，具有最大初動(dòng)能的某出射電子，沿垂直于平行板電容

器極板的方向，從左側(cè)極板上的小孔入射到兩極板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，到達(dá)右

側(cè)極板時(shí)速度剛好為零.已知電容器的電容為C,帶電荷量為。，極板間距

為比普朗克常量為小電子電荷量的絕對(duì)值為e,不計(jì)電子的重力.關(guān)于電容器右側(cè)極板的

帶電情況和入射光的頻率v,以下判斷正確的是（）

A.帶正電，上^RB.帶正電，勺+懸

C.帶負(fù)電，勺+當(dāng)

D.帶負(fù)電，vo+'chd

解析：C以最大初動(dòng)能入射至電容器的電子經(jīng)板間電場(chǎng)到達(dá)右側(cè)極板時(shí)速度剛好為零,

說明電場(chǎng)力做負(fù)功，電場(chǎng)強(qiáng)度方向向右，右側(cè)極板帶負(fù)電，且一eU=O-Ek°,由電容器電壓

與電荷量的關(guān)系知"=普，由最大初動(dòng)能與單色光入射頻率的關(guān)系知&0=如一萬物,代入化簡(jiǎn)

可得v=vo+卷.

I題后反思I

應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）每種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光頻率不低于這個(gè)截止頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng).

（2）截止頻率對(duì)應(yīng)著光的極限波長(zhǎng)和金屬的逸出功，

即hVc-lTT7-=Wo.

人C

（3）應(yīng)用光電效應(yīng)方程反=加一%時(shí)，注意能量單位電子伏和焦耳的換算（1eV=1.6X10

命題點(diǎn)二光電效應(yīng)四類圖像（多維探究）

圖像名稱圖線形狀讀取信息

①截止頻率（極限頻率）：橫軸

K截距

最大初動(dòng)能耳與入射光頻率②逸出功：縱軸截距的絕對(duì)值

V的關(guān)系圖線Wo=\~E\=E

③普朗克常量：圖線的斜率k

=h

①截止頻率Vc：橫軸截距

②遏止電壓隨入射光頻

ft/e

遏止電壓a與入射光頻率V率的增大而增大

的關(guān)系圖線③普朗克常量生等于圖線的

斜率與電子電量的乘積，即〃

—ke

①遏止電壓4：橫軸截距

強(qiáng)光（黃）

顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光/'-7--------弱光（黃）②飽和光電流/?,：電流的最大

電流與電壓的關(guān)系值

Uc(

③最大初動(dòng)能：Ekm=eUc

①遏止電壓Ucl、Uc2

）一黃光

顏色不同時(shí)，光電流與電壓的②飽和光電流

一------藍(lán)光

關(guān)系③最大初動(dòng)能Eki=eUc”E

上k2

UciUc27U

=eUc2

第1維度：光電效應(yīng)的反-，圖像

EE（2021?重慶高三專題練習(xí)）（多選）如圖是某金屬在光的照射下耳|

產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能反與入射光頻率V的關(guān)系圖像，由圖像可知|/

（）；；

A.該金屬的逸出功為E

vAE

B.入射光頻率為號(hào)時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能烤

C.入射光頻率為2血時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E

D.該圖線的斜率表示普朗克常量力

解析：AD根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程%—卬=反，由圖像可知，縱坐標(biāo)的截距表示

W,該圖線的斜率表示普朗克常量/?,所以該金屬的逸出功為E,則AD正確；由圖像可知,

V（X

金屬的極限頻率為V0,所以入射光頻率為號(hào)時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，則B錯(cuò)誤；由于

W=E,入射光頻率為2Vo時(shí)，代入公式解得反=。2為一卬=〃wo=E,則產(chǎn)生的光電子的最大

初動(dòng)能為E,所以C錯(cuò)誤.

第2維度光電效應(yīng)的/-U圖像

EE用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的

關(guān)系.圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)，分別用a、仄c三束

單色光照射，調(diào)節(jié)A、K間的電壓U,得到光電流/與電壓U的關(guān)系如圖乙所示，由圖可知（）

A.單色光。和c的頻率相同，且。光更弱些，人光頻率最大

B.單色光a和c的頻率相同，且。光更強(qiáng)些，匕光頻率最大

C.單色光。和c的頻率相同，且a光更弱些，匕光頻率最小

D.單色光。和c的頻率不同，且a光更強(qiáng)些，匕光頻率最小

解析：B火c兩單色光照射后遏止電壓相同，根據(jù)Ek=eUc,可知產(chǎn)生的光電子最大

初動(dòng)能相等，則〃、。兩單色光的頻率相等，光子能量相等，由于a光的飽和光電流較大，則

“光的強(qiáng)度較大.單色光6照射后遏止電壓較大，根據(jù)Ek=eq,可知6光照射后產(chǎn)生的光電

子最大初動(dòng)能較大，根據(jù)光電效應(yīng)方程反=加，一的得，6光的頻率大于。光的頻率，故A、

C、D錯(cuò)誤，B正確.

第3維度光電效應(yīng)的a-廿圖像

EID（多選）利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)光電效應(yīng)，已知實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某種金屬的遏

止電壓Uc與入射光頻率V之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為e=1.6Xl（r19＜：,則（）

A.電源的右端為正極

ev1

B.普朗克常量為7廠

C.該金屬的逸出功為eUi

D.若電流表的示數(shù)為10"A,則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為6.25X1012

解析：AC只有施加反向電壓時(shí)，即陰極接電源正極、陽極接電源負(fù)極時(shí)，在光電管兩

極間形成使電子減速的電場(chǎng)，這時(shí)光電流才有可能為零，使光電流減小到零的反向電壓Uc

hV譏小

稱為遏止電壓，故A正確；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知&="7?一詈，可知題圖乙圖線的

斜率以■=2,則普朗克常量6=四，該金屬的逸出功為Wo=〃V|=eUi,故B錯(cuò)誤，C正確；

每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子所帶的電荷量為q=〃=10X10「6xiC=10-5C,由可得

每秒內(nèi)從陰極至少發(fā)出的光子數(shù)為“=6.25X10%故D錯(cuò)誤.

命題點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波（自主學(xué)習(xí)）

［核心整合］

1.光既有波動(dòng)性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：

從數(shù)量個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為

上看波動(dòng)性

從頻率頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子

上看性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象

從傳播與光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子

作用上看性

波動(dòng)性與由光子的能量E=6、光子的動(dòng)量表達(dá)式0=片也可以看出，光的波動(dòng)性

粒子性的

和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的

統(tǒng)一

特征的物理量——頻率v和波長(zhǎng)A

2.理解光的波粒二象性時(shí)不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的

粒子.

［題組突破］

1.（粒子的波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）（多選）1927年戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，

該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一.如圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列

說法正確的是（）

A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方

B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的

C.該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性

D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性

解析：ABD亮條紋處到達(dá)的電子多，因此概率大，故A正確；該實(shí)驗(yàn)證明電子具有波

動(dòng)性，但與光子具有波動(dòng)性無關(guān)，從而驗(yàn)證了物質(zhì)波理論正確性，故B、D正確，C錯(cuò)誤，

所以選ABD.

2.（德布羅意波長(zhǎng)的計(jì)算）（2021?浙江卷）已知普朗克常量/2=6.63X10-34j?$,電子的質(zhì)

量為9.11X10-31kg,一個(gè)電子和一滴直徑約為4〃m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.106

C.108D.1016

解析：C根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式2=勺，。=的麗，解得4下鼻，由題意可知，電

P72mEk

子與油滴的動(dòng)能相同，則其波長(zhǎng)與質(zhì)量的二次方根成反比，所以有曰=裝，機(jī)471

4油7m電0

141/27X101I、

J3=0.8X103XTX3.14X（4X10^6）3kg^2.7X1014kg,代入數(shù)據(jù)解得學(xué)=、產(chǎn)

0”油\1V.1I人\U

1.7X108,所以C正確；ABD錯(cuò)誤.

3.（光的粒子性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）（多選）關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的

是（）

A.光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫作光子

B.用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率

C.對(duì)于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)

D.石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)

解析：BD光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子，光子是光能量子的簡(jiǎn)稱，A

錯(cuò)誤；用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率，B正確；

根據(jù)光電效應(yīng)方程/zn=Wo+eUc可知，對(duì)于同種金屬而言（逸出功一樣），入射光的頻率越大,

遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C錯(cuò)誤；在石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分

X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，D正確.

4.（波粒二象性的理解）（多選）實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波

動(dòng)性的是（）

A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣

B.［3射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡

C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)

D.人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)

解析：ACD干涉和衍射體現(xiàn)的是波動(dòng)性，A、C正確；0射線在云室中留下清晰的徑跡,

體現(xiàn)的是粒子性，不能體現(xiàn)波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；電子顯微鏡利用電子束衍射工作，體現(xiàn)的是波

動(dòng)性，D正確.

限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練

［基礎(chǔ)鞏固］

1.（2021.河南南陽期末）利用如圖所示的裝置觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象，將光束照射在金屬板上,

發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針沒有張開.欲使驗(yàn)電器指針張開，可（）

A.改用逸出功更大的金屬板材料

B.改用頻率更大的入射光束

C.增加該光束的照射時(shí)間

D.增大該光束的強(qiáng)度

解析：B本題考查產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件.改用逸出功更大的金屬板材料，更不可能發(fā)

生光電效應(yīng)現(xiàn)象，驗(yàn)電器指針不能張開，故A錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的條件是入射光的頻

率要大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度和入射光的照射時(shí)間無關(guān)，則改用頻率更大的入

射光束，可以使驗(yàn)電器指針張開，故B正確，C、D錯(cuò)誤.

2.以“拓展亞歐光電市場(chǎng)，打造絲路光電核心區(qū)”為宗旨的第七屆亞歐光電展于2020

年4月19日至21日在新疆國際會(huì)展中心舉辦.關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，以下說法正確的是（）

A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越小

B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)

C.從金屬表面出來的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比

D.若發(fā)生了光電效應(yīng)且入射光的頻率一定時(shí)，光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)

就越多

解析：D由牝=%（）可知，極限頻率越大的金屬材料逸出功越大，A錯(cuò)誤；只要入射

光的頻率低于金屬的極限頻率，無論光照時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；由&=

的一曲知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率是線性關(guān)系而不是正比關(guān)系，C錯(cuò)誤；入射

光的強(qiáng)度越大，入射的光子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多，選項(xiàng)D正確.

3.（多選）關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法正確的是（）

A.不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性

B.運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道

C.波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是

統(tǒng)一的

D.實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性

解析：ABC德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切運(yùn)動(dòng)的

物體都具有波粒二象性，故A正確，D錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)

小孔時(shí)，沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道，故B正確；波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立

的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的，故C正確.

4.用一束綠光和一束藍(lán)光照射某種金屬的表面，均發(fā)生了光電效應(yīng).下列說法正確的是

（）

A.用藍(lán)光照射金屬時(shí);逸出的光電子最大初動(dòng)能更大

B.用藍(lán)光照射金屬時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)更多

C.增加光照強(qiáng)度，逸出的光電子最大初動(dòng)能增大

D.如果換用紅光照射，一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

解析：A因?yàn)樗{(lán)光的頻率更高，根據(jù)光電效應(yīng)方程反=尻一雙），可知用藍(lán)光照射時(shí)，

光電子的最大初動(dòng)能更大，A正確；單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與光強(qiáng)有關(guān)，由于不知道光

的強(qiáng)度，所以無法確定逸出的光電子數(shù)，B錯(cuò)誤；根據(jù)反=尿一Wo,可知最大初動(dòng)能與光強(qiáng)

無關(guān)，C錯(cuò)誤；因?yàn)榧t光的頻率比綠光的小，但無法比較紅光的頻率與該金屬極限頻率的大

小關(guān)系，故無法確定是否會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤.

5.（202卜河南濮陽一中月考）某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的耳［

最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示，E、vo為已知量.由

圖可知（）

A.該金屬的逸出功恤=E

B.圖線的斜率表示普朗克常量的倒數(shù)

C.圖中E與物的值與入射光的強(qiáng)度、頻率均有關(guān)

D.若入射光頻率為3%,則光電子的最大初動(dòng)能為3E

解析：A本題考查光電效應(yīng)的圖像問題.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=〃v—川（）知，

反=0時(shí)，有人四一Wo=O,所以該金屬的逸出功Wo=〃vo,由題圖可知，當(dāng)v=0時(shí)，-E=0

一Wo,所以Wo=E,故A正確；任何一種金屬的逸出功Wo一定，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方

程反=加一皿可知，反隨頻率v的變化而變化，且呈線性關(guān)系（與y=ax+b類似），因此圖

線的斜率表示普朗克常量，故B錯(cuò)誤；根據(jù)A的分析可知，E為該金屬的逸出功，所以圖中

E與w的值與入射光的強(qiáng)度、頻率均無關(guān)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程反=6

一胸可知，若入射光頻率3W，則光電子的最大初動(dòng)能為36（）一川o=2/m）=2E,故D錯(cuò)誤.

6.波粒二象性是微觀粒子的基本特征，以下說法正確的有（）

A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波動(dòng)性

B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，說明中子具有波動(dòng)性

C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋

D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等

解析：B本題考查對(duì)波粒二象性的理解.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，故A錯(cuò)誤；

衍射是波特有的現(xiàn)象，熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣，說明中子具有波動(dòng)性，故B正

確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律無法用光的波動(dòng)性解釋，為了解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，普朗克建

立了量子理論，成功解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故C錯(cuò)誤；由為=微和?=用成可知，由

于質(zhì)子和電子的質(zhì)量不同，則動(dòng)能相同的質(zhì)子和電子，其動(dòng)量不同，故其德布羅意波長(zhǎng)也不

同，故D錯(cuò)誤.

7.以下說法正確的是（）

A.康普頓效應(yīng)說明光具有波動(dòng)性

B.愛因斯坦指出“光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)

個(gè)不可分割的能量子組成的”

C.光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不再具有波動(dòng)性了

D.只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有物質(zhì)波，對(duì)于宏觀物體，不論其是否運(yùn)動(dòng)，都沒有相對(duì)

應(yīng)的物質(zhì)波

解析：B本題考查對(duì)康普頓效應(yīng)、波粒二象性的理解.康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，

故A錯(cuò)誤；愛因斯坦認(rèn)為，光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一

個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，故B正確；光具有波粒二象性，當(dāng)光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，仍具

有粒子性，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，也仍具有波動(dòng)性，故C錯(cuò)誤；只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是

宏觀物體還是微觀粒子，都有相應(yīng)的波與之對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，故D錯(cuò)誤.

8.如圖所示，用頻率為叫和V2的甲、乙兩種光分別照射同一光電管，對(duì)應(yīng)的遏止電壓

分別為U1和S.已知V1<心則（）

窗口

光束

A.遏止電壓U\<U2

B.用甲、乙兩種光分別照射時(shí)，金屬的截止頻率不同

C.增加乙光的強(qiáng)度，遏止電壓S變大

D.滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端，電流表示數(shù)為零

解析：A本題考查對(duì)光電效應(yīng)的理解.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ekm=6—Wo,

遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系為一eUc=O—Ekm,聯(lián)立解得eUc=6—Wo,所以入射光頻率越

大，遏止電壓越大，遏止電壓與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故A正確，C錯(cuò)誤；金屬的截止頻率與

入射光無關(guān)，取決于金屬，因甲、乙兩種光分別照射同一光電管，所以金屬的截止頻率相同，

故B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器滑片P移至最左端，所加的反向電壓為零，因能發(fā)生光電效應(yīng)，所以

電流表示數(shù)不為零，故D錯(cuò)誤.

［能力提升I

9.（多選）如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，分別用波長(zhǎng)為加、心的單色光照射光電管的陰極K,測(cè)得

相應(yīng)的遏止電壓分別為口、S.設(shè)電子的質(zhì)量為〃八所帶的電荷量為e,真空中的光速為c,

極限波長(zhǎng)為久,下列說法正確的是（）

A.用波長(zhǎng)為幻的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為eS

B.用波長(zhǎng)為不的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為"一"7'”

42Tl八2一萬

普朗克常量等于生￥

c（f/iA?—A.2）

D.陰極K金屬的極限頻率為〃--

U\—Uz

he

解析：AC根據(jù)光電效應(yīng)方程，則有Ekm=與一Wo=eU2,故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)愛

A2

因斯坦光電效應(yīng)方程可得hv^eUi+W0,hv2^eU2+W0,聯(lián)立解得h="（口二UC_=

V|—V2

<?A|A（C/1-C/2）4?人目hv\-eU\。（。|41一［/2才2）

-----石2一內(nèi)----，故C正確A；陰H極LK金屬的極限頻率物=----7---