第1講 光電效應 波粒二象性高考物理總復習新教材版

第十六章

近代物理初步

第0講光電效應波粒二象性

［教材閱讀指導］

（對應人教版新教材選擇性必修第三冊頁碼及相關(guān)問題）

IDP74圖4.2-4,圖線的橫截距、圖線的縱截距的絕對值、圖線的斜率

分別對應什么物理量？

提示：圖線的橫截距對應這種金屬的極限頻率以；圖線的縱截距的絕對值對

應這種金屬的逸出功胸；圖線的斜率對應普朗克常量及

?P75圖42-5,這種金屬的極限頻率大約是多少？

提示:4.27X1014Hzo

IBP76閱讀“康普頓效應和光子的動量”這一部分內(nèi)容，康普頓效應說

明了光具有波動性還是粒子性？

提示：粒子性。

13P77［練習與應用］T1。

提示：若入射光的波長確定而強度增加，光電流的飽和值將增大；若入射光

的頻率增加，遏止電壓將增大。

I?P93圖4.5-1、圖4.5-2,說明了電子的什么性質(zhì)？

提示：均說明了電子的波動性。

I鼠P98［復習與提高］A組T1。

提示：（1）乙大；（2）丙大；（3）一樣大；（4）一樣大。

物理觀念回顧與蠶建|

物理觀念1光電效應及其規(guī)律

1.定義

照射到金屬表面的光，能使金屬中的畫也壬從表面逸出的現(xiàn)象。

2.光電子

麗光電效應中發(fā)射出來的電子。

3.光電效應的實驗規(guī)律

(1)存在截止頻率：當入射光的頻率畫低王截止頻率時不發(fā)生光電效應。不

同金屬的截止頻率不同，即截止頻率與金屬自身的性質(zhì)有關(guān)。

(2)存在飽和電流：在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電

流趨于一個飽和值，即在一定的光照條件下，單位時間陰極K發(fā)射的光電子的

數(shù)目是一定的。實驗表明，光的頻率一定時，入射光越強，飽和電流畫越大,

單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)國越多。

(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓”稱為遏止電壓。遏止電

壓的存在意味著光電子的初動能有最大值，Ekm=|me^=et/c,稱為光電子的最

大初動能。實驗表明，遏止電壓(或光電子的最大初動能)與入射光的畫強度無

關(guān)，只隨入射光頻率的增大而回增大。

(4)光電效應具有瞬時性：當入射光的頻率超過截止頻率Vc時，無論入射光

怎樣微弱，光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的。物理觀念2愛因斯坦光電效應方

程

1.光子說

光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為V的光的能量為國

hv,其中/I=6.63X10-34J.S(稱為普朗克常量)。這些能量子后來稱為光子。

2.逸出功胸

要使電子脫離某種金屬，需要外界對它做功，做功的畫最小值叫作這種金

屬的逸出功。

3.光電子的最大初動能

在光電效應中，金屬中的兩電子吸收光子后,除了要克服金屬的逸出功外,

有時還要克服原子的其他束縛而做功，這時光電子的初動能就比較??；當逸出過

程只克服金屬的逸出功而逸出時，光電子的初動能稱為最大初動能。

4.愛因斯坦光電效應方程

(1)表達式：與=畫近二史。

(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是hv,在這些能量

中，一部分大小為死的能量被電子用來同引脫離金屬，剩下的是逸出后電子的

最大初動能Ek=畫必宜。

5.對光電效應規(guī)律的解釋

對應規(guī)律對規(guī)律的解釋

電子從金屬表面逸出，必須克服金屬的逸出功的，則入

射光子的能量不能小于死，對應的頻率必須不小于北

存在截止頻率Vc

=畫華，即截止頻率

電子吸收光子能量后，一部分用來克服金屬的逸出功，

光電子的最大初動能隨

剩余部分表現(xiàn)為光電子的初動能，只有直接從金屬表面

著入射光頻率的增大而

飛出的光電子才具有最大初動能。對于確定的金屬，Wo

增大，與入射光的強度

是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光頻率的增

無關(guān)

大而網(wǎng)增大,和光強無關(guān)

光照射金屬時，電子一次性吸收光子的全部能量，不需

光電效應具有瞬時性

要畫積累能量的時間

對于同種頻率的光，光較強時，單位時間內(nèi)照射到金屬

光較強時飽和電流較大表面的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的國光電子較多,

因而飽和電流較大

物理觀念3波粒二象性

1.光的波粒二象性

（1）光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有畫波動性。

（2）光電效應和康普頓效應說明光具有質(zhì)粒子性。

（3）國光既具有波動性，又具有粒子性,即光具有波粒二象性。

（4）光子的能量￡=畫如光子的動量?=畫§。

2.物質(zhì)波

（1）1924年，法國物理學家德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，即每一

個運動的粒子都與一個對應的波相聯(lián)系，這種波叫作物質(zhì)波，也叫麗德布羅意

波。所以實物粒子也具有波粒二象性。

（2）粒子的能量￡和動量p跟它所對應的波的頻率v和波長7之間，遵從的關(guān)

系為：曠=畫’;八國也

,必備知識夯實

-堵點疏通

1.光子和光電子都是實物粒子。（）

2.只要入射光的強度足夠強，就能發(fā)生光電效應。（）

3.光電效應說明光具有粒子性，說明光的波動說是錯誤的。（）

4.電子槍發(fā)射電子的現(xiàn)象就是光電效應。（）

5.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比。（）

6.光的波長越長，越容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。（）

7.光電效應方程Ek=切-胸中v為入射光子的頻率，而不是金屬的極限頻

率。（）

8.不同的金屬一定對應著相同的極限頻率。（）

答案l.X2.X3.X4.X5.X6.V7.V8.X

二對點激活

1.（2017.上海高考）光子的能量與其（）

A.頻率成正比B.波長成正比

C.速度成正比D.速度平方成正比

答案A

解析根據(jù)￡=人可知，光子的能量與其頻率成正比，A正確。

2.（人教版選擇性必修第三冊P7r問題改編）（多選）如圖所示，用導線把不帶電

的驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是（）

A.有光子從鋅板逸出

B.有電子從鋅板逸出

C.驗電器指針張開一個角度

D.鋅板帶負電

答案BC

解析用紫外線照射鋅板時，鋅板里的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸

出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的

電荷，鋅板失去電子帶正電，且失去的電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器

指針張角越大，故C正確，D錯誤。

3.（人教版選擇性必修第三冊-P77?TI改編）（多選）在光電效應實驗中，用頻率

為v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.增大入射光的強度，光電流增大

B.減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應

D.改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動能變大

答案AD

解析增大入射光的強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，則

光電流增大，故A正確；光電效應是否發(fā)生取決于入射光的頻率，而與入射光

強度無關(guān)，故B錯誤；用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應，用頻

率小于v的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應，C錯

誤；根據(jù)加-胸=&可知，改用頻率大于”的光照射，光電子的最大初動能變

大，故D正確。

4.（人教版選擇性必修第三冊P75?圖改編）（多選）在做光電效應的實驗時，某金

屬被光照射發(fā)生了光電效應，實驗測得光電子的遏止電壓”與入射光的頻率v

的關(guān)系如圖所示，由實驗圖線可求出（）

A.該金屬的截止頻率

B.普朗克常量

C.該金屬的逸出功

D.單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)

答案ABC

hWo

解析由光電效應方程Ek=6-胸和e&=Ek可知當”=0

時，v=-y=vC,即圖線在橫軸上的截距在數(shù)值上等于金屬的截止頻率；圖線的

斜率在數(shù)值上等于7故可求出普朗克常量/?；當v=o時，uc=即圖線在

縱軸上的截距的絕對值乘以電子電荷量e在數(shù)值上等于金屬的逸出功，A、B、C

正確。由實驗圖線不能求出單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)，D錯誤。

5.關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是（）

A.任何一個運動著的物體都有一種波與之對應

B.抖動細繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波

C.動能相等的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長長

D.宏觀物體不會發(fā)生明顯的衍射或干涉現(xiàn)象，所以沒有物質(zhì)波

答案A

解析根據(jù)德布羅意假設，任何一個運動著的物體都有一種波與之對應，A

正確；繩上的波是機械波，不是物質(zhì)波，B錯誤；動能相等時，由°=4方瓦得

h

質(zhì)子的動量大些，由2=］知質(zhì)子的物質(zhì)波波長短，c錯誤；宏觀物體物質(zhì)波波長

太短，難以觀測到衍射或干涉現(xiàn)象，但具有波動性，D錯誤。

---------------------核心素養(yǎng)||發(fā)展與提升|

考點1光電效應規(guī)律的理解函

［科學思維梳理］

1.與光電效應有關(guān)的五組概念對比

(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。光子是光電效應

的因，光電子是果。

(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸

收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損

失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出，

只需克服原子核的引力做功的情況，光電子才具有最大初動能。光電子的初動能

小于或等于光電子的最大初動能。

(3)光電流與飽和光電流：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)入射光的強度與光子的能量：入射光的強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表

面單位面積上的總能量，即/=〃〃v,〃是單位時間照射到單位面積上的光子數(shù)。

(5)光的強度與飽和光電流：飽和光電流隨入射光的強度增大而增大的規(guī)律

是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個

光子的能量不同，飽和光電流與入射光的強度之間沒有簡單的正比關(guān)系。

2.四點提醒

(1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。

⑵光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。

⑶逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。

⑷光電子不是光子，而是電子。

3.三個關(guān)系式

⑴愛因斯坦光電效應方程：Ek=hv-Wo0

(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUco

(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0=hvco

4.兩條對應關(guān)系

(1)光強大(頻率一定時)一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一飽和光電流大。

(2)光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動能大。

例1(2019?北京高考)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當入射光

照在管中金屬板上時，可能形成光電流。表中給出了6次實驗的結(jié)果。

入射光子的相對光電流大逸出光電子的

組次

能量/eV光強小/mA最大動能/eV

14.0弱290.9

第一組24.0中430.9

34.0強600.9

46.0弱272.9

第二組56.0中402.9

66.0強552.9

由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是()

A.兩組實驗采用了不同頻率的入射光

B.兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動能為L9eV

D.若入射光子的能量為5.0eV,相對光強越強，光電流越大

［答案］B

［解析］光子的能量E=〃％兩組實驗中入射光子的能量不同，故入射光的

頻率不同，A正確；由愛因斯坦的光電效應方程加=W+Ek,可求出兩組實驗中

金屬板的逸出功W均為3.1eV,故兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)相同，B錯誤；

由〃v=W+Ek,W=3.1eV,當〃v=5.0eV時，Ek=1.9eV,C正確；相對光強越

強，單位時間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光

電流越大，D正確。

［關(guān)鍵能力升華］

對光電效應的幾點提醒

(1)光的頻率決定光子的能量，￡=屏。

(2)光的強度是指單位時間光照射到單位面積上的能量，即I=nhv,所以單

位時間照射到單位面積上的光子數(shù)由光強和光的頻率共同決定。

(3)光電子逸出后的最大初動能由光子的頻率和逸出功共同決定。

(4)由耳=人-胸求出的是光電子的最大初動能，金屬內(nèi)部逸出的光電子的

動能小于這個值，而且光電子的射出方向是隨機的，不一定都能到達陽極。

(5)每秒逸出的光電子數(shù)決定著飽和光電流的大小，而不是光電流的大小。

［對點跟進訓練］

1.(光電效應方程的應用)單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A

照射到某金屬表面時，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為Ei；用單色光B

照射該金屬表面時，逸出的光電子最大初動能為則該金屬的逸出功為()

E2O

A.E2—E\B.E2—2Ei

Ei+Ei

C.2E\—E2D.2

答案B

解析根據(jù)光電效應方程，用單色光A照射某金屬表面時，有Ei=E-W逸

出功，用單色光B照射該金屬表面時，有E2=^2v-W逸出功，聯(lián)立解得W逸出功=

E2-2E1,故A、C、D錯誤，B正確。

2.(光電效應實驗)如圖所示為一光電管電路，滑動變阻器觸頭位于ab上

某點，用黃光照射光電管陰極，電表指針無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的

可行措施有（）

A.增大黃光的強度B.換用藍光照射

C.將P向?；瑒覦.將電源正、負極對調(diào)

答案B

解析由題意可知，光電管兩端加的是正向電壓，則電表指針沒有偏轉(zhuǎn)，是

由于沒有發(fā)生光電效應，發(fā)生光電效應的條件為V>VO,故只有換用頻率較高的

藍光照射，才可能發(fā)生光電效應，使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A、C、D錯誤，

B正確。

3.（光電效應規(guī)律的應用）在光電效應實驗中，某實驗小組用同種頻率的單

色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應。對這兩個過程，下列四個物

理量中，可能相同的是（）

A.飽和光電流B.遏止電壓

C.光電子的最大初動能D.逸出功

答案A

解析飽和光電流和入射光的強度有關(guān)，這個實驗中可以通過控制入射光的

強度來實現(xiàn)飽和光電流相同，A正確；不同金屬的逸出功是不同的，同種頻率的

單色光，光子能量〃v相同，根據(jù)光電效應方程及=〃v-Wb可知，兩種金屬中逸

出的光電子的最大初動能Ek不同，C、D錯誤；根據(jù)遏止電壓和光電子最大初動

Ek

能的關(guān)系”=工可知，光電子的最大初動能不同，遏止電壓也不同，B錯誤。

2對比

考點光電效應的圖像分析府斤I

［科學思維梳理］

由圖線可直接（或

圖像名稱圖線形狀

間接）得到的物理量

①極限頻率VC：圖線與V軸交點

的橫坐標

標

光電子的最大初動能Ek②逸出功胸：圖線與Ek軸交點

與入射光的頻率V的關(guān)系的縱坐標的絕對值,Wb=|-E|

0

圖線=E

-E

③普朗克常量力：圖線的斜率左

=h

①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的

交點的橫坐標的值

顏色相同、強度不同的光，-------強光（黃）

4,-------弱光（黃）

②飽和光電流/m：電流的最大

光電流與電壓的關(guān)系圖線-----------------A

ucoU值

③最大初動能：Ekm=eUc

①遏止電壓Ucl、Uc2

匕一一黃光

顏色不同、強度相同的光，②飽和光電流

---------藍光

光電流與電壓的關(guān)系圖線

匕匕3U③最大初動能反1=eUci,Ek2=

eUC2

①截止頻率vc:圖線與橫軸的交

點的橫坐標的值

②遏止電壓Uc：隨入射光頻率

遏止電壓”與入射光的

的增大而增大

頻率V的關(guān)系圖線

③普朗克常量比等于圖線的斜

匕V

率與電子電荷量的乘積，即人=

左e（注：此時兩極之間接反向電

壓）

例2（2021.江蘇高考）如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效

應探究，其截止頻率口。2,保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大

值Ekm隨電壓。變化關(guān)系的圖像是（）

［答案］C

［解析］光電管所加電壓為正向電壓,則根據(jù)愛因斯坦光電效應方程及動能

定理可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm=eU+E-/zv截止，可知Ekm-U圖

像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因vi<V2,

則圖像C正確，A、B、D錯誤。

［關(guān)鍵能力升華］

解決光電效應圖像問題的幾個關(guān)系式

⑴光電效應方程：Ek=/zv-W）o

⑵發(fā)生光電效應的臨界條件：Ek=o,Vc=-yo

⑶反向遏止電壓與光電子的最大初動能和入射光頻率的關(guān)系：-eUc=0-

hW

Epk，TT一"0

［對點跟進訓練］

1.（光電效應中的“-V圖像）利用如圖甲所示的電路完成光電效應實驗，金

屬的遏止電壓&與入射光頻率V的關(guān)系如圖乙所示，圖乙中U1、VI、0均已知，

電子電荷量用e表示。下列說法正確的是（）

A.入射光頻率為vi時，光電子的最大初動能Ek=Uie-人。

U\e

B.由&-v圖像可求得普朗克常量〃=-----

VI-V0

C.滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一定一直增加

D.把電源正負極對調(diào)之后，滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表

示數(shù)一直增加

答案B

解析當入射光頻率為也時，依題得，光電子的最大初動能為Ek=Uie,故

A錯誤；根據(jù)光電效應方程結(jié)合圖乙有：Ek=/zvi-W）,其中的=心（），根據(jù)動能

定理有-eUi=O-Ek,聯(lián)立可得普朗克常量為九=一」一，故B正確；滑動變阻

VI-V0

器的滑片P向N端移動過程中，光電管兩端的反向電壓增大，則電流表示數(shù)逐

漸減小，若反向電壓足夠大，則可減小至零，C錯誤；把電源正負極對調(diào)之后，

滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中，光電管兩端的正向電壓增大，由于存

在飽和光電流，故電流表示數(shù)可能先增加后不變，D錯誤。

2.（光電效應中的圖像）（多選）如圖甲為研究光電效應的實驗裝置，用頻

率為v的單色光照射光電管的陰極K,得到光電流/與光電管兩端電壓U的關(guān)系

圖線如圖乙所示，已知電子電荷量的絕對值為e,普朗克常量為山貝女）

A.測量遏止電壓”時開關(guān)S應扳向“1”

B.只增大光照強度時，圖乙中a的值會增大

C.只增大光照強度時，圖乙中To的值會減小

hv-eU

D.陰極K所用材料的極限頻率為一不一c

答案AD

解析測量遏止電壓”時應在光電管兩端加反向電壓，即開關(guān)S應扳向“1”,

故A正確；由動能定理得ea=Ek,由愛因斯坦光電效應方程Ek=人-胸可知，

圖乙中”的值與光照強度無關(guān)，故B錯誤；圖乙中To的值表示飽和光電流，只

增大光照強度時，飽和光電流增大，故C錯誤；由動能定理得-6a=0-反,

由愛因斯坦光電效應方程Ek=屏-胸，可得Wo=E-eUc,則陰極K所用材料

Wohv-eUc

的極限頻率為w=不=—%—，故D正確。

考點3光的波粒二象性和物質(zhì)波鐲

［科學思維梳理］

1.對光的波粒二象性的理解

光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)

規(guī)律為：

(1)從頻率上看：頻率越低的光波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射

現(xiàn)象；頻率越高的光粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，其穿透

本領(lǐng)越強。

(2)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生

作用時往往表現(xiàn)出粒子性。

h

(3)波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量￡=屏、光子的動量p=］也可以看

出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和動量的計算式中都

含有表示波的特征的物理量一頻率V或波長九

(4)理解光的波粒二象性時不可把光當成宏觀概念中的波，也不可把光當成

宏觀概念中的粒子。

2.物質(zhì)波

(1)定義：每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯(lián)系，這種波叫作物質(zhì)波,

也叫德布羅意波。

phh

(2)物質(zhì)波的頻率v=%；物質(zhì)波的波長心片嬴，力是普朗克常量。

例3下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()

A.有的光是波，有的光是粒子

B.光子與電子是同樣的一種粒子

C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著

D.康普頓效應揭示了光的波動性

［答案］C

［解析］光既有波動性又有粒子性，A錯誤；光子不帶電，沒有靜止質(zhì)量，

而電子帶負電，有質(zhì)量，B錯誤；光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，

其粒子性越顯著，C正確；康普頓效應揭示了光的粒子性，D錯誤。

例4(2021.浙江6月選考)已知普朗克常量/Z=6.63X10-34J.S,電子的質(zhì)量

為9.11X10-31kg,一個電子和一滴直徑約為4Rm的油滴具有相同動能，則電子

與油滴的德布羅意波長之比的數(shù)量級為()

A.10-8B.106

C.108D.1016

［答案］C

［解析］根據(jù)德布羅意波長公式以及動量與動能的關(guān)系式"=體瓦,

h

得2=高忘，由題意可知，電子與油滴的動能相同，—,已知油滴

機電

的直徑約為d=4|im,則油滴的質(zhì)量約為加油=p油］?！?0.8X1。3><卷

A*/2.7X10T4

X3.14X(4X10-6)3kg=2.7X10-14kg,代入數(shù)據(jù)解得廣=、k也,

/I油\JJZ.171/X1U

故選C。

［關(guān)鍵能力升華］

波粒二象性的深入理解

（1）雖然平時看到的宏觀物體運動時，看不出其波動性，但也有一個波長與

之對應。例如飛行中的子彈的波長約為10-34H1。

（2）波粒二象性是微觀粒子的特殊性質(zhì)，一切微觀粒子都存在波動性；宏觀

物體也存在波動性，只是波長太小，難以觀測。

［對點跟進訓練］

1.（物質(zhì)波的理解）（2021.江蘇省鹽城市高三三模）2003年物理學家評選出

“十大最美物理實驗”，排名第一的為1961年物理學家利用“托馬斯?楊”雙縫

干涉實驗裝置，進行電子干涉的實驗。從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫

后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實驗說明（）

s,：狹縫

A.光具有波動性

B.光具有波粒二象性

C.微觀粒子也具有波動性

D.微觀粒子也是一種電磁波

答案C

解析干涉是波所特有的現(xiàn)象，電子的雙縫干涉實驗說明微觀粒子具有波動

性，故C正確，A、B、D錯誤。

2.（物質(zhì)波的理解）（多選）運動的微觀粒子具有波粒二象性，有能量E、動量

P，也對應著一定的波長九根表示粒子的質(zhì)量，下列圖像正確的是（）

答案AC

解析根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，粒子的能量￡=機。2,則E-機圖像是一

h

個正比例函數(shù)圖像，故A正確，B錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式4=萬可知，粒

h1

子的動量P=Q則圖像是正比例函數(shù)圖像，故C正確，D錯誤。

課時彳乍業(yè)|

一、選擇題（本題共9小題，其中第1?5題為單選，第6?9題為多選）

1.黑體輻射的研究表明：輻射強度、波長分布與輻射體的溫度有密切關(guān)系。

此研究對冶金工業(yè)的迅速發(fā)展有巨大貢獻。如圖所示，圖中畫出了四種溫度下黑

體輻射的強度與波長的關(guān)系，從中可以看出（）

輻射強度

A.溫度越高，輻射電磁波的波長越短

B.溫度越低，輻射電磁波的波長越長

C.同一波長的輻射強度隨著溫度的升高而增強

D.不同溫度時輻射強度的最大值變化無規(guī)律可循

答案C

解析無論溫度高低，黑體都會輻射各種波長的電磁波，故A、B錯誤；同

一波長的輻射強度隨著溫度的升高而增強，故C正確；溫度升高，輻射強度的

最大值向波長短、頻率高的方向移動，故D錯誤。

2.（2021.遼寧高考）赫茲在研究電磁波的實驗中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極

如果受到光照，就更容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學家相繼證實了這一現(xiàn)象，

即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點對該現(xiàn)

象給予合理解釋的科學家是（）

A.玻爾B.康普頓

C.愛因斯坦D.德布羅意

答案C

解析根據(jù)題目可知描述的是光電效應現(xiàn)象，愛因斯坦最初用量子觀點對光

電效應現(xiàn)象給予合理解釋，故c正確。

3.（2021.北京市順義區(qū)二模）如圖所示為研究光電效應現(xiàn)象的電路圖，當用

綠光照射到陰極K時，電路中有光電流，下列說法正確的是（）

A.若只減弱綠光的光照強度，光電流會減小

B.若換用紅光照射陰極K時，一定也有光電流

C.若將電源的極性反接，電路中一定沒有光電流

D.如果不斷增大光電管兩端的電壓，電路中光電流會一直增大

答案A

解析若只減弱綠光的光照強度，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子減少，故光電

流會減小，A正確；紅光的頻率低于綠光的頻率，所以用紅光照射陰極K時不

一定能發(fā)生光電效應，故B錯誤；若將電源的極性反接，只要光電管兩端的電

壓小于遏止電壓，則電路中還會有光電流，故C錯誤；如果不斷增大光電管兩

端的電壓，電路中光電流不會一直增大，因為存在飽和電流，故D錯誤。

4.可見光的波長的大致范圍是400?760nmo下表給出了幾種金屬發(fā)生光

電效應的極限波長，下列說法正確的是（）

金屬鴇鈣鈉鉀

極限波長（nm）274388542551

A.表中所列金屬，鉀的逸出功最大

B.只要光照時間足夠長或強度足夠大，所有波長的可見光都可以使鈉發(fā)生

光電效應

C.用波長為760nm的光照射金屬鈉、鉀，則鈉逸出的光電子的最大初動

能較大

D.用波長為400nm的光照射金屬鈉、鉀，則鉀逸出的光電子的最大初動

能較大

答案D

he

解析根據(jù)的=〃/=萬可知，表中所列金屬，鉀的極限波長九最大，則鉀

的逸出功死最小，A錯誤；能否發(fā)生光電效應，與光照的時間和強度無關(guān)，只

與入射光的頻率有關(guān)，B錯誤；用波長為760nm的光照射金屬鈉、鉀，由于入

射光的波長均大于兩金屬的極限波長，根據(jù)光電效應的產(chǎn)生條件可知，鈉、鉀都

不能發(fā)生光電效應，C錯誤；當用波長為400nm的光照射金屬鈉、鉀時，鈉、

鉀都可以發(fā)生光電效應，鉀的逸出功最小，根據(jù)反=E-的，鉀逸出的光電子

的最大初動能較大，D正確。

5.（2021.江蘇省蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三下5月教學情況調(diào)研二）在探究光

電效應現(xiàn)象時，某同學分別用頻率為V1、V2的兩單色光照射密封真空管的鈉陰極,

鈉陰極發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流，實驗得到了兩條

光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲、乙），如圖所示，已知。1=2。2,V1>V2,普朗

克常量用h表示。則以下說法正確的是（）

A.曲線甲為頻率為vi的光照射時的圖像

B.頻率為ri的光在單位時間內(nèi)照射到鈉陰極的光子數(shù)多

C.兩單色光的頻率之比為2:1

D.該金屬的逸出功為力（2丫2-也）

答案D

解析根據(jù)光電效應方程Ek=人-Wo,遏止電壓與光電子最大初動能的關(guān)

系為eUc=Ek,聯(lián)立可得屏-Wb=eUc,則入射光的頻率越大，遏止電壓越大，

所以曲線乙為頻率為也的光照射時的圖像，則A錯誤；由圖像可知甲的飽和光

電流比乙的大，甲的頻率又比乙的頻率小，所以頻率為V2的光在單位時間內(nèi)照

射到鈉陰極的光子數(shù)多，則B錯誤；由于-的=eUi,hv2-W0=eU2,5=

vieUi+W）2（eU2+Wo）2

202,聯(lián)立解得該金屬的逸出功的=/?（2V2-VI）,-==7,

V2eU2+Woeui+Woi

所以c錯誤，D正確。

6.波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的是（）

A.黑體輻射規(guī)律可用光的波動性解釋

B.光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性

C.電子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明電子具有波動性

D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波波長也相等

答案BC

解析黑體輻射的實驗規(guī)律不能用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子

假說，完美地解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故A

錯誤；光既有波動性又有粒子性，光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性，故B正確；

德布羅意提出了實物粒子同樣具有波動性，電子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣是

h

波的特征，證明了電子具有波動性，故c正確；根據(jù)德布羅意波長公式4=3

又p而瓦，則裊，若一個電子和一個質(zhì)子的動能Ek相等，由于質(zhì)子

質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，則其德布羅意波波長不相等，故D錯誤。

7.用一束波長為丸的綠光照射某極限波長為弱的金屬，能產(chǎn)生光電效應，

下列說法正確的是（）

A.該金屬的逸出功為胸=研）

B.把這束綠光遮住一半，則光電流強度減小

C.若改用一束紅光照射，則不可能產(chǎn)生光電效應

hcfl

D.要使光電流為0,光電管兩極至少需要加大小為工的電壓

答案BD

解析該金屬逸出功為：W0=hv0=h^,故A錯誤；將這束綠光遮住一半，

單位時間內(nèi)入射的光子數(shù)目減小，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目減小，則光電

流強度減小，故B正確；若改用一束紅光照射，因為紅光的頻率小于綠光的頻

率，則可能不發(fā)生光電效應，也可能發(fā)生光電效應，故C錯誤；光電效應方程

為：Ek=hv-W0,且v=*根據(jù)動能定理可得光電流恰為0時有：-ea=0-

Ek,聯(lián)立解得：&=短-勺，故D正確。

8.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。貝版）

光線\光電管

E

A.光電管陰極的逸出功為L8eV

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0.7eV

D.改用能量為L5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小

答案AC

解析由題圖可知，光電管兩端所加的電壓為反向電壓，由電壓表的示數(shù)大

于或等于0.7V時，電流表示數(shù)為0,可知光電子的最大初動能為0.7eV,根據(jù)

光電效應方程Ek=E-Wo,可得胸=