练案(79)第16章 第39讲 光电效应波粒二象性-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习提能训练（新教材）

(1)图a中的A是 传感器。 像，应取y轴、x轴分别为 选填“、工” (2)将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体 的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封 或p）。 闭气体部分，是为了 :若实验过 程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得 (4)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直 的数据，重做实验，这是为了 线的函数图像如图b所示，若已知传感器和注射 (3)实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V 器连接处的软管容积为'。，则这颗冰糖的体积为 及对应压强P,为了在xOy坐标系中获得直线图 练案[79] 第十六章 原子结构和波粒二象性 原子核 第39讲 光电效应 波粒二象性 基础过关练 行倍增，利用二次发射的电子能将光电子数量增加数 百上千倍，最后在荧光屏幕（阳极）上将增强后的电子 题组一普朗克黑体辐射的理论 信号再次转换为光学信号，让人眼可以看到。在整个 1.对黑体的认识，下列说法正确的是 过程中，电子会被外加的静电场加速，进一步增强信 A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波 号，下列说法正确的是 () B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 荧光尿 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度 微逆道板MCP 光阴极 有关，还与材料的种类及其表面状况有关 增强光信号 D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体 增益地子 2.（多选)(2024·南宁高三检测)热辐射是指所有物体 光电 在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强 丽始光信号 度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位 A.原始光信号无论频率多少，都能使光阴极发生光电 时间内所接收到的辐射能量。在研究某一黑体辐射 效应 的实验规律时，得到了四种温度下黑体辐射的强度与 B.原始光信号频率越大，则经过光阴极发生光电效应 波长的关系如图。图中横轴表示电磁波的波长，纵轴 后光电子的最大初动能越大 表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线 C.原始光信号转化而成的光电子就是光子 可知，同一黑体在不同温度下 D.电子被外加静电场加速、说明该电场方向与电子运 /10'W/m) 动方向相同 70 2220K 4.频率为，的光照射某金属时，产生光电子的最大初动 60 50 能为Em。改为频率为2v的光照射同一金属，所产生 0 光电子的最大初动能为(h为普朗克常量) () 30 A.Em -hv B.2Exm 1:800 20 C.Em+hy D.Em+2hv 10 5.(2024·湖南高三阶段练习)下表给出了铝和钙的截 止频率和逸出功，已知普朗克常量与光速的乘积为 2 3 /um 1240eV·nm,若用200nm的光分别照射两种金属， A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 下列选项正确的是 B.辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动 C,向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而减小 金属 铝 钙 D.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 ”/(10“Hz) 10.1 7.73 题组二光电效应规律和充电效应方程的应用 Wo/eV 4.2 3.2 3.(2024·广东高三联考)微光夜视仪的核心部件是像 A.只有金属钙能发生光电效应 增强器，它主要由光阴极、微通道板，荧光屏幕三个部 B.若增大入射光的波长，则截止频率减小 分组成（如图所示）。光阴极将微弱的原始光信号通 C.金属铝和钙对应遏止电压之比为2：3 过光电效应转化成光电子，再通过微通道板对电子进 D.金属铝和钙对应遏止电压之比为21：16 463 题组三光电效应图像 10.(多选)(2023·海南卷)已知一个激光发射器功率为 6.(多选)(2024·平顶山高三阶段检测)用光照射某种 P,发射波长为A的光，光速为c,普朗克常量为h,则 金属时逸出的光电子的最大初动能随人射光频率的 () 变化图线如图，普朗克常量h=6.63×104」·s,电子 电荷量e=1.6×10-9C,由图可知 A光的颜率为片 .0fr B.光子的能量为 0 A 0.6 P4 C.光子的动量为 02 40455055606370×104a D、在时间1内激光器发射的光子数为 A A.该金属的截止频率为4.27×10Hz B.该金属的截止频率为5.5×104Hz 能力综合练 C.该图线的斜率表示普朗克常量 11.(多选)如图所示的实验中，分别用波长为入，、A:的 D.该金属的逸出功约为1.77eV 7.光电效应的U.-”图像如图所示。若电子的电荷量 单色光照射光电管的阴极K,测得相应的遏止电压分 为e,则普朗克常量可表示为 别为U,、2。设电子的质量为m、所带的电荷量为e, 真空中的光速为c,极限波长为Aa,下列说法正确的 是 () A.be be 2a D.be '4a 8.(2024·河南洛阳调研)如图所示为用某金属研究光 电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像，用 A.用波长为入2的光照射时，光电子的最大初动能 单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电 为eU 子的最大初动能分别为E,和E2,普朗克常量为h,则 B.用波长为入，的光照射时，光电子的最大初动能为 下列说法正确的是 e(U-U:)A:e(U-U:)An 入2-入 入2-入 C普朗克常量等于（凸-么）AA c(A2-A:) D阴极K金属的极限颜率为(CA-么A) U-U2 U.:Un 12.(2024·河北邯郸高三阶段练习)图甲是双缝干涉实 A.Es >E 验的装置，用a、b两种不同频率的单色光分别做实 B.单色光1的频率比单色光2的频率高 验，a光形成的相邻两条亮纹中心之间的距离较大。 C.增大单色光1的强度，其遏止电压会增大 图乙是研究光电效应工作的实验装置，当用a、b两束 D.单色光1和单色光2的颜率之差为-E 光分别照射阴极时，微安表均有示数，普朗克常量为 h h,下列说法正确的是 () 题组四对波粒二象性的理解 9.(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法有( A.光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著 B.光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著 C.频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具 有粒子性 D.个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产 生的效果往往显示波动性 -464- A.a光的频率大于b光的频率 已知电子的质量为m、电荷量为©，假设光电子垂直 B.用a光照射阴极，滑动变阻器的滑片向右移动时。 碰撞阳极且碰撞后即被吸收，则光电子对阳极板的 电流表的示数一定增大 平均作用力F的大小为 () C.用b光照射阴极时，光电子的最大初动能较大 A.L 2meU B.√mcU D.阴极K接电源正极，微安表示数一定为零 e 13.某光电管的阴极在某单色光照射下恰好发生光电效 C.e v√2meU D.e 应，阴极与阳极之间所加电压大小为U,光电流为1。 练案[80] 第40讲 原子结构与原子核 基础过关练 B.用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子， 不能使氢原子发生能级跃迁 题组一卢瑟福核式结构模型能级跃迁 C.用n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子照射金 1.卢瑟福指导他的助手进行的α粒子散射实验所用仪 属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为 器的示意图如图所示。放射源发射的《粒子打在金 6.31eV 箔上，通过显微镜观察散射的α粒子。实验发现，绝 D.一群处于=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最 大多数：粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前 进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数的角度 多产生4种谱线 甚至大于90°，于是，卢瑟福大胆猜想 4.(2023·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能级之 金箔 间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的 放射源 荧光屏 显徽镜 两能级的能量差量级为10-5eV,跃迁发射的光子的频 a粒了 率量级为（普朗克常量h=6.63×104」·s,元电荷 e=1.60×10-9C) () A.10Hz B.10°Hz A.原子半径的数量级是10-om C.10°Hz D.10 Hz B.原子核内存在质子和中子 题组二原子核的衰变半衰期 C.原子内部有体积很小、质量很大的核 5.(2024·山东青岛高三开学考试)花岗岩，砖砂、水泥及深 D.造成α粒子偏转的主要原因是它受到了原子中电 层地下水等物质会释放氢气。氡气被吸入人体后会形成 子的作用 内照射，对人体的危害仅次于吸烟。氡的同位素中对人 2.(2023·河北卷)2022年8月30 n 心也耳末系F 体危害最大的是氢(Rn)及其衰变产物，氢(Rn)》 日，国家航天局正式发布了“羲 .0 和号”太阳探测卫星国际上首次 -0.54 的衰变链为：需Rn-,"Po②P,8Bi④ -0.85 在轨获取的太阳H。谱线精细结 3 -1.51 Ph,其中氧（照Rn)的半衰期为3.8天。关于氡 构。H。是氢原子巴耳末系中波 (R)的衰变，下列说法正确的是 长最长的谱线，其对应的能级跃 A.将抽取的深层地下水煮沸后，氢会更快地衰变掉 迁过程为 () -3,40 A.从跃迁到n=2 B.衰变④过程只发生了α衰变 B.从n=5跃迁到n=2 C.每经过3.8天，将有半数的氧(Rn)衰变为铅 C.从n=4跃迁到n=2 (9P4） D.从n=3跃迁到n=2 D.一个氧核(R)每经过一个衰变链，共发生了3次 3.如图所示为氢原子的能级图，已知某金属的逸出功为 a衰变2次B衰变 6.44eV,则下列说法正确的是 6.(2023·浙江卷)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒 冷的月夜。核电池将P衰变释放的核能一部分转 -0.85 -15 换成电能。Pu的衰变方程为PuU+He,侧 -3.4 () A.衰变方程中的X等于233 -13.6 B.He的穿透能力比y射线强 A.处于基态的氢原子可以吸收能量为I2.1V的光 C.Pu比U的比结合能小 子而被激发 D.月夜的寒冷导致P,的半衰期变大 4653.(1)压强(2)保持气体温度不变保持气体质量不变 变大，B项正确：滑动变阻器的滑片滑到A端，光电管两端的电 3r}(4b+ 压为零，但光电子有初动能.有光电子到达阳极，故电流表中仍 有电流通过，C项错误：滑动变阻器的滑片向B端滑动时，若电 [解析](I)实验需要测量气体的体积与压强，气体体积可以 流已达到饱和光电流，则电流表示数可能不变，D项正确。 由注射器上的刻度直接读出，因此传感器A是压强传感器。 跟踪训练5：B由题意可知，该光电效应对应的遇止电压为U.= (2)实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，不能用手握住 0.60V,设极板K金属材料的途出功为W。,根据爱因斯坦光电 注射器封闭气体部分，是为了保持气体温度不变：者实验过程 效应方程和动能定理有E.=U,=E-W。,解得W。=1l.49 中不慎将活塞拔出针简，则必须废除之前获得的数据，重嫩实 eV。故选B。 验，这是为了保持气体质量不变。 例1：C光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应 (3)(4)由玻意耳定律知p(V+-V。)=C,即V=C1 -V 方程可知光电子到达A极时动能的最大值E=Ue+w 载山，可知E。-/图像的斜率相同，均为：截止频率越大，则 +儿水PT+。-V。,要获得直线图像，应取y指和：轴分别 图像在纵轴上的截距越小，因”1<2，则图像C正确，A,B,D 错误 为且由复图b知，6=-少+…所以冰落约体积为 例2：A根据遇止电压与最大初动能的关系有eU.=E,根据电 V体袋=6+Ve 效应方程有E=加-W。,结合图像可知，当U为0时，解得 W。=。,A正确：钠的截止频率为。，根据图像可知.截止频率 第十六章 原子结构和波粒二象性原子核 小于8.5×10“Hz,B错误：结合遏止电压与光电效应方程可解 第39讲光电效应 波粒二象性 得儿=之-，可知，图中直线的斜率表示总.C错误：根据 知识梳理·易错辨析 過止电压与人射光的频率关系式可知，過止电压U,与人射光 知识梳理 频率”成线性关系，不是成正比，D错误。 →，1.(1)电磁波温度(2)温度 例3：C根据Em=hw-W。,-eU.=0-E,可得eU.=h-Wa, 2.(1)完全吸收(2)温度增加短 入射光的频率越高，对应的過止电压U越大，由图像可知：光、 3.(1)整数倍(2). b光的遏止电压相等，且小于：光的遏止电压，所以三种色光的 二1.电子光电子 频率关系为”>。=，故C正确，D错误；a光的频率小于c光 2.大于极限颜率 的频率，在相同电路下，光发生光电效应对应的饱和电流大于 3.(1)大于(2)强度增大(3)几乎是瞬时(4)正比 c光对应的饱和电流，说明a光的光照强度大于c光的光照强 4.(2)单位时间内光强一定颗率与强度 度，故A错误：光b光的频率相等，在相同电路下，a光发生光 电效应对应的饱和电流大于b光对应的饱和电流，说明光的 5.(1)m-耶。最大初动能(2)最小值hC (3)电子 光照强度大于b光的光照强度，故B错误 三1.(1)波动(2)粒子(3)波粒二象 跟踪训练6：D题图(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性：题 2.(1)大小(2)4 图()是现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B错误：紫外线也 具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误：实验表明 易错辨析 光是一种概率波，D正确。 1.V2.×3.V4.×5.×6.V7.V8.V 核心考点·重点突破 跟踪训练7：AD根据条纹间距公式△x=上 人，可得A:根 跟踪训练1：D不同温度的黑体向外辐射的电磁波的波长范围是 据R,=冬，可得A一长，故A正确：根据动能和动量的关系区 不同的，温度越高辐射强度最大值对应的波长越短，所以T,> T,故A错误：由题图可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁 一会结合A法项可得公公成B特误：光子的能量E 波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长 之间，故B错误：由题图可知，黑体的辐射强度随着温度的升高 +代=。+，放C销误光子的动量，光子 而增大，故C错误：随着温度的升高，不同波长的辐射强度都会 增大，同时福射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D 的能量E=m,乙，联立可得P=￡，则光子的动量p= 正确。 2mfAr,放D正确。故选AD P 跟踪训练2：A设天体发射频率为”光子的功率为P,由题意可 *×刀=，其中1=1s,解得P=4,放选A 知AxπR 练秦[79] 跟踪调练3：C用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从1.D黑体吸收电磁波面不发生反射，黑体自身向外辐射电磁波， 锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而箔片张 不一定是黑色的，故A,B错误：黑体辐射电磁波的强度按波长 开一定角度。故A,D错误，BC正确。 的分布只与黑体的温度有关.与材料的种类及其表面状况无 跟踪训练4：D用频率为，的可见光照射阴极K,能发生光电效 关，故C错误：任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波 应，则该可见光的频率大于阴极材料的极限频率，紫外线的频 的物体实际是不存在的，黑体是一种理想化的模型，故D正确。 率大于可见光的频率，故用紫外线照射K,也一定能发生光电效2BD对于同一黑体，从图中可以看出，温度越高，向外辐射同一 应，电流表中有电流通过，A项错误：只增加可见光的强度，单位 波长的电磁被的辐射强度越大，故A错误：从图中可以看出，辐 时间内逸出金属表面的光电子数增多，电流表中通过的电流将 射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动，故B正确：从 639 图中可以看出.随着温度的升高，各个波长的辐射强度均变大， 长，频率小，故A错误：滑动变阻器的滑片向右滑动时，光电管 故向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而增大，故C错误： 两端电压增大，会有更多光电子达到阳极，电流表的示数逐渐 黑体可以辐射出任何波长的电磁波，在不同温度下，向外辐射 增大，当达到饱和光电流后，电流表示数不再增大，故B错误： 的电磁波的波长范围是相同的，故D正确。 3.B原始光信号规率必须大于极限频率，才能发生光电效应，选 根据E=2m=加-F,已知b光類率大，可得用6光照射 项A错误：原始光信号频率越大，则经过光阴极发生光电效应 阴极时，光电子的最大初动能较大，故C正确：阴极K接电源 后光电子的最大初动能越大，选项B正确：原始光信号转化而 正极时，该装置所加的电压为反向电压，而当逸出的光电子的 成的光电子是电子，而非光子.选项C错误：电子被外加静电场 最大初动能较小，使其无法达到A端，此时电流表示数才为0， 加速，说明该电场方向与电子运动方向相反，迷项D错误。故 故D错误。故选C 选B。 13.A根据题总，阴极金属恰好发生光电效应，则说明光电子离 4.C根据爱因断坦光电效应方程得E。=加-W。,若人射光频率 开阴极的速度为0，根据动能定理有心=m2,可得三 变为2r,则E'=h·2p-W。=2h-(-E.)=hw+Em,放 选项C正确 2,每个光电子到达阳极板时的动量变化量大小为△。 5C由s意可知，光子能量E=只：'0 eV=6.2eV,光子能 =√2mCU,设时间△1内有n个电子打在阳极板上，则有/= 量大于两种金属的逸出功，故均能发生光电效应，A错误；截止 频率只与金属自身的性质有关，与人射光的频率无关，B错误： 名票，由动量定理可得平均作用力为下=兰，由以上整理 由爱因斯坦光电效应方程E,=E-W。和动能定理U=E得 得F= -√2meU,A正确，B,CD错误 铝的遏止电压为2V,钙的遏止电压为3V,金属铝和金属钙的 遇止电压之比为2：3，故C正确，D错误。故选C。 第40讲原子结构与原子核 6.ACD由光电效应方程E,=hm-F。,可知图线的横截距表示该 金属的截止频率，则，=4.27×10Hz,故A正确，B错误：由光 知识梳理·易错辨析 电效应方程E=-W。可知.该图线的斜率表示普克常量 知识梳理 故C正确：该金属的逸出功围，=m.三663×10”x427×10 一、1.J.J.汤姆孙2.(1)卢瑟福(2)少数3.很小质量 1.6×10m ev ·4.特征错线 =1,7eV.故D正确 二1波长2充线光带3 7.B根据爱因撕坦光电效应方程，结合动能定理有U,=hm- 三，L(1)不连续稳定(2)E。-E.(3)不连续的不连续的 ,整理得U=上·-上·而，结合题图有上=之，解得h= 2.基态激发态 2a 36 -13.6eV(2)n 会。AC,D错误，B正确 四、1.自发地贝可勒尔复杂 8.D由于Eu=eU,Ea=eUa,且U<Ua,所以E,<Ea,A项 2.高速电子流2eHee最强很弱 错误：由E=加-肠，可知=心+，所以单色光1的频率比 3.(1)天然人工(2)示踪原子 h 4.(1)核子(2)核外电子数核子数(3)质量数 单色光2的频率低，B项错误：只增大单色光的强度，光电子的 五，1.(1)原子核(2)Hee 最大初动能不变，因此谒止电压不变，C项错误；E,=一W。, 2.(1)半数(2)内部 B=仙-W得-4=，，D项正确 六、1.核子间2.释放吸收4.e2△m h 七.1.(3)中子(4)链式反应(5)原子弹(6)镉棒 9.ABD光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同.频率越 2.(1)质量较大热核反应 高，波长越短，粒子性越显著，反之波动性越显著，个别光子易 易错辨析 显示粒子性，大量光子易显示被动性，故A,B,D三项正确。 1.V2.V3.V4.×5.×6.V7.×8.×9.× 10.AC光的频率=￡，选项A正确：光子的能量E=hm= he 核心考点·重点突破 跟踪训练1：B原子的内部是很空阔的，原子核非常小，所以绝大 选项B错误：光子的动量P= h ,选项C正确：在时间‘内激光 多数粒子的运动轨迹没有发生偏转，则在位置③接收到的α 器发射的光子数n=户-，选项D错误。故选AC。 粒子最多，所以A项错误：在位置①接收到a粒子说明正电荷 不可能均匀分布在原子内，所以B项正确：位置②接收到的α 1山AC根据爱因斯坦光电效应方程，则有E。=c-围。=心， 粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量 A 更小，因为在位置①接收到的粒子速度反向运动.则动量的 故A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程可得=U 变化量更大，所以冲量更大，则C项错误：若正电荷均匀分布在 +,=e心+围。，联立解得h。(0-) 原子内，则心粒子与原子正面撞击，粒子最后反弹，则①②③三 一 个位置接收到α粒子的比例应相差较多，所以D项错误。故选 、2放C正确：阴极K金属的极限颜率= B项 ,-山c(U,A,-LA.D错误 跟踪训练2：A卢瑟福《粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是 ,A(U1-U） 粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子 12C根据4=子A知，。光产生的条这间距大，则。光的波长 核极小，且原子核带正电，A正确，B错误。《粒子能接近原了 核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，面与电子 640