第四章 2.1. 光电效应-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019)

3.D解析：设太阳半径为R,太阳单位时间内辐射的总能量： 能大于a光的光电子最大初动能，故D错误故选C. 为E=σT·4R,这些能量分布在以太阳和地球之间的距 5.(1)光子(2)正电荷正电荷(3)减小(4)无 离，为半径的球面上，设地球半径为R,则单位时间内地球 解析：(1)紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收.(2)紫外 B,由于地球为黑体，则有AE=E TR 线照射锌板，锌板有电子逸出，锌板带正电荷，静电计带正电 吸收的能量为△E= 荷，(3)用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触.由于电荷 72=2300 的中和，静电计指针偏角将诚小(4)红光的领率比黄光小， σ·4mR,联立可得R=2× 6000X1.5x10"m= 黄光不发生光电效应，红光也不会发生光电效应，则静电计 指针不偏转 7.5×10°m.故选D. 4.C解析：能量￡的单位为J,频率v的单位为s,所以h的 6.C解析：从图像可知，颜色一定，饱和电流与光强有关系， 不能说光电流与光强有关，故A错误：根据光电效应方程 单位为J·8,而1=1N·m=18:m.m,则普朗克常量的 827 E=-W可知光电子的最大初动能与光的频率有关，与光 单位用国际单位制基本单位表示为8：m.。k妈·m,故 强无关，故C正确：根据U。=E,可知遇止电压与光的颜率 82 有关，与光强无关，故BD错误故选C 选C. 7.C解析：根据光电效应方程E,=hw-W。=eU,由题意可知金 5.C解析：在距电灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m 属A的逸出功比金属B的逸出功小，金属A的极限频率比金 属B的极限频率低：增大光照强度，单色光的频率不变，则光 的面积每秒通过的光子的能量为E:。一个光子的能量 电子的最大初动能不变：得到的光电子在真空中运动的速度 为8=h片，1m的面积每秒通过的光子（能量子）数约为n= 小于光速，故C正确，ABD错误 8.C解析：光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光 E。P入=2x10”,故选C 电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值E,= 8 4TRhe e+hw-W。,可知E,-U图像的斜率相同，均为e:逸出功越 大，则图像在纵轴上的截距越小，因W>W2,则图像C正确 第2节光电效应 故选C. 第1课时光电效应 9.C解析：A.要能得到U。的读数，需要将滑片P向a端滑 白题基础过关 动，电源提供反向电压，故A错误；B.根据E=hw-W。,eU。= 1.A解析：当入射光的频率大于金属的极限频率时，金属中 8,可得儿 。,可知两图线的斜率相同，甲，乙对应的 的电子才会逸出，由于橙光的频率为4.80×104~5.10× 104Hz,只大于表中金属色的极限频率.可以发生光电效应 图线-定平行，放B结误：C由儿=冬结合图2可知。 的只有绝.故A正确，BCD错误 乙的逸出功更大：在发生光电效应的情况下，用相同频率的 2.A解析：按照经典的光的波动理论，光的能量随光的强度 光束照射金属材料，照射金属乙时光电子的最大初动能更 的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子，必须吸收足 够的能量后才能从其中逸出，电子有一个能量积蓄的时间， 小，对应的遏止电压更小，滑片P滑动的长度更小，故C正 确：D.由于甲的逸出功更小，所以在发生光电效应的情况 光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被 下，用相同频率的光束照射金属材料，照射金属甲时逸出的 电子吸收的能量自然越多，产生的光电子数越多，故不能解 释的为①②③， 光电子的最大初动能大，但初动能不一定大，故D错误.故 选C. 故选A. 3.D解析：B.紫外线使锌板发生光电效应，即使降低紫外线 黑题应用提优 强度，光电效应依然正常发生，只是单位时间逸出的光电子 1.A解析：根据爱因斯坦光电效应方程有E=hm-W。, 数量诚少，故B错误：C.如果将紫外线更换为红外线，频率 3E,=2hp-W,解得W。=E,故选A 变低，若小于锌的极限频率，锌板不会发生光电效应，故 2.C解析：AB.根据爱因斯坦光电效应方程E=hw-W。,可知 C错误；AD.由于光电效应使金属表面电子逸出，为了实验 光电子的最大初动能E,与入射光频率”的关系图像的斜率 效果更加明显，锌板应该带负电，待电子逸出后，静电计指针 张角诚小，故A错误，D正确.故选D. 朗克常量九，横轴截距为之=。，所以两条图线的 4C解析：A,根据cU.=子m=加-，人射光的频率越高， 一定相等，α和B一定相等，甲金属的逸出功小于乙金属的 逸出功，AB错误：C.根据E=hw-W。可知，增大入射光的频 对应的遏止电压U越大：由题图2可知，b光的遏止电压等 肃，产生的光电子的最大初动能增大，再由0。=E,可知，所 于c光的遏止电压，所以b光的频率等于c光的频率，依据 需遏止电压随之增大，C正确：D.根据光电效应规律可知， E=hw可知，b光的光子能量等于e光的光子能量，故A错 不改变入射光频率，只增大入射光的强度，则光电子的最 误：B.同一阴极的逸出功总是相等时，与入射光的能量大小 大初动能不变，D错误故选C. 无关，故B错误：C.当光电流恰为零时，光电管两端加的电 3.AC解析：A.因为直线AB对应的灵敏电流计的读数恰好 压为遏止电压，当开关$扳向1时，光电子在光电管中加速， 均为0，所以阴影部分（不含边界）对应灵敏电流计均有读 所加的电压是正向电压，因此测得的数据得到的是/轴右侧 数，故A正确；B.直线AB对应的电压是在AK两端加不同 的图线，故C正确；D.b光的遏止电压大于a光的遏止电压， 频率光对应的遏止电压，由动能定理和光电效应方程有U= 根据eU.=了m。=加-用，所以b光对应的光电子最大初动 E,E=hw-W。得eU=p-W。,变形得”=人U+°，由题意有 选择性必修第三册·RJ黑白题20 k,疗=，得A=,围，=，故B错误：C由光电救应 e W。 份就是一个光子，所以每一次经狭缝只有一个光子，当一个 光子到达某一位置时，该位置感光留下痕迹，由于单个光子 方程和动能定理有满足D点条件的光电子到达A极的最大 表现粒子性，即每个光子所到达的区域是不确定的，可大量 光子表现出波动性，所以长时间臊光后最后形成了第三个图 动能为Ew=eU+h,-W。,得Ew=Ue+（-o),故C正 片中明暗相间的条纹，因此这些照片说明了光具有波粒二象 确：D.因为存在饱和电流，所以在光照强度相同的情况下 性，即少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波 沿直线从A到D,加的电压逐渐变大，灵敏电流计示数不一 动性，ABC错误，D正确. 定逐渐变大，故D错误故选AC 黑题应用提优 压轴挑战 1.B解析：A.光子和光电子不是一种粒子，光子不带电，而光 4.C解析：电子在电容器里面减速运动，所以受到向左的电 电子带负电，光电子是光电效应中吸收光子后飞离金属表面 场力的作用，所以场强方向向右，电容器右侧极板带负电。一 的电子，故A错误：B.光电效应现象和康普顿效应分别从能 束单色光人射到截止频率为”。的金属板K上，射出电子的 量和动量角度反映了光的粒子性，故B正确；C.光的波粒二 最大初动能为E,h加-W。=E,h。=W。,电子在电容器中诚 象性认为光是一份一份的光子构成的，光子是一种没有静止 速运动，由动能定理得：-U=0-￡，电容器两极板间的电势 质量的能量团，与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别； 差为U:名，根据以上各式，解得，+会故选项C正确， 光同时还是一种概率波，可以用波动规律来解释，但与惠更 斯的波动说中的光是一种机械波有本质区别，故C错误； 选项ABD错误， D.少量光子产生的效果往往显示出粒子性，大量光子产生 第2课时光子的动量与光的波粒二象性 的效果往往显示出波动性，故D错误故选B, 白题基础过关 2.C解析：电磁波在真空中传播速度c不变，入射的X射线光 1.B解析：在康普顿效应中，当入射光子与品体中的电子碰 撞时，把部分动量转移给电子，则光子动量诚小，但速度仍为 子的能量和动量分别为E=m=hS p=会，散射的X射线 光速c,根据：p-化知光子频率减小，康普顿效应说明光不但 的波长比入射的X射线波长大，则可知散射的X射线与入 射的X射线相比，频率v减小，能量e诚小，动量p减小，而 具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故ACD错误， 速度不变故选C. B正确故选B. 2.BCD解析：AD.康普顿在研究射线散射时，发现散射光波 3C解析：A根据p=头可如，激光的波长越短，其光子的动 长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可 量越大，故A错误：B.被平面完全反射后颜率保持不变，被 以解释，故A错误，D正确：B.波长改变的多少与散射角有 平面反射后激光光子的动量大小不变，故B错误：C.功率增 关，故B正确：C.当波长较短时发生康普顿效应，波长较长 大，光子数增大，光束对平面的压力增大，故C正确：D.单位 时发生光电效应，故C正确.故选BCD. Pt 3.C解析：AB.根据E=h=hC可得A,B光子的频率之比为 时间(=1)里入射到平面的光子数目为。受公，故 3:1,波长之比为1：3，故AB错误：CD.根据p=么可得A、 D错误故选C. 4.D解析：A.没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变， B光子的动量大小之比为3：1，故C正确，D错误故选C. 和U2的大小相等，其比值应该为1，不是零，故A错误；B.根 4.D解析：AB.康普顿认为光子与电子碰撞时要遵守能量守 据康普顿效应原理，散射是光子与微粒碰撞作用的结果，所 恒定律和动量守恒定律，可以推知，在逆康普顿散射中，同样 以动量守恒定律仍然成立，故B错误；C.如果用全反射棱镜 遵循能量守恒定律与动量守恒定律，故AB错误；CD.由题 作为反射镜4，其反射光线与入射光线的夹角是90°，故需要 可知，在逆康普顿散射的过程中有能量从电子转移到光子， 则光子的能量增大，根据公式®=加=仁可知，散射光中存在 其临界角小于，再根据aC”如5=反，放其折射 率至少为2，故C错误：D.烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸 频率变大的成分，或者说散射光中存在波长变短的成分，故 收或散射的就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以U, C错误，D正确.故选D. 和U,的差值越大，故D正确.故选D. 5.D解析：光的干涉、光的偏振说明光具有波动性，而泊松亮 压轴挑战 斑即光的衍射现象，也说明光其有波动性，康普顿效应说明 光具有粒子性.故选D. 互A解析：由6=p=么以及光在直空中光速c=v知，光 6.C解析：波粒二象性指光有时表现出的粒子性明显，有时 子的动量和能量之间关系为6=p心，设时间：内射到探测器上 表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表 的光子个数为，光子射到探测器上后全部反射，则这时光 现明显，在另外某种场合下，光的波动性表现明显，故AD正 对探测器的光压最大，每秒每平方米面积获得的太阳光能为 确，不符合题意：BC.光的频率越高，能量越大，粒子性相对 波动性越明显，B正确，不符合题意，C错误，符合题意.故 ,由动量定理得F, n =2p.对探测器应用牛顿第二定 选C. 7.D解析：由于光的传播不是连续的，而是一份一份的，每一： 律F加，联立可得a=2,放A正确，BCD错误放选九 参考答案与解析黑白题21第2节 光电效应 第1课时 光电效应 白题 县础过关 限时：25min 题型1光电效应的实验规律 发生了光电效应 1.下表给出了几种金属的极限频率，现用频率为 B.如果减小紫外线照射强度，重做该实验，锌 4.80×104~5.10×104Hz的橙光，分别照射这 板可能不会发生光电效应 几种金属，可以发生光电效应的是 C.换用红外线照射锌板，也会出现图示现象 金属 铯 蜘 D.为了实现上述实验效果，锌板在实验前应 钠 锌 该带负电 极限频率/(×10Hz) 4.55 5.155.568.07 4.用图1装置研究光电效应，分别用a光、b光、c A.铯 B.铷 C.钠 D.锌 光照射阴极K得到图2中a、b、c三条光电流I 2.光电效应现象的规律中，经典波动理论不能解 与A、K间的电压Uw的关系曲线，下列说法 释的有 ( 正确的是 ①入射光的频率必须大于被照金属的极限频 率时才产生光电效应 ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关， 只随入射光频率的增大而增大 ③入射光照射到金属表面上时，光电子的发射 几乎是瞬时的 图 图2 ④当入射光频率大于极限频率时，光电子数目 A.b光的光子能量大于c光的光子能量 与入射光的强度成正比 B.用a、c光分别照射阴极K时阴极的逸出功 A.①2③ B.①②④ 不同 C.①③④ D.②③④ C.开关S扳向1时测得的数据得到的是I轴 3.(2024·安徽合肥模拟)如图，某学习小组同 右侧的图线 学重做教材上的物理实验，用紫外线照射本 D.b光照射阴极时逸出的光电子最大初动能 来带电的金属锌板，发现静电计指针张角变 小于a光照射阴极时逸出的光电子最大初 小，下列说法正确的是 ( 动能 照射后日 5.(2025·福建三明一中期初)如图所示，一静电 计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯 锌板 紫外线灯 后，静电计指针保持一定偏角完成下列填空： 电计 紫外线灯 A.静电计指针张角变小说明紫外线让静电计 选择性必修第三册·RJ黑白题52 (1)紫外线照射锌板 (填“光子” 出功的大小关系为W,>W,,保持入射光不变， “光电子”或“光球”)能量被电子吸收 则光电子到达A极时动能的最大值E,随电 (2)静电计带 :锌板带 .(均 压U变化关系是 ( 填“负电荷”或“正电荷”)》 (3)用一带少量负电荷的金属小球与锌板接 触，静电计指针偏角将 （填“增 大”“减小”或“不变”) (4)使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄 光灯照射锌板，静电计指针无偏转那么， 若改用光照强度更大的红光灯照射锌板， 可观察到静电计指针 (填“有” “无”或“可能”)偏转 题型2爱因斯坦光电效应方程 6.如图所示是用不同颜色和强度的光做光电效 应实验得到的图像，横轴是所加的电压，纵轴 C D 是光电流的大小，则下列说法正确的是( 9.(2024·浙江七彩阳光联考)图1为光电效应 '贵光(g 实验装置图，c处于滑动变阻器的中点位置， 蓝光. 开始时滑片P也处于中点位置.用不同频率的 止 压 黄先（弱） 光束照射金属材料甲、乙，调节滑片P的位 置，得到遏止电压U。随频率v变化的图线，如 A.光颜色一定时，光越强光电流一定越大 图2所示.下列说法正确的是 ( B.遏止电压大小与光强有关 C.光电子的最大初动能与光强无关 D.遏止电压与光的频率无关 7.用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A 得到光电子的最大初动能比照射B得到光电 图2 子的最大初动能大，则 () A.要能得到U。的读数，滑片P应向b端滑动 A.若增大光照强度，则光电子的最大初动能 B.甲、乙对应的图线不一定平行 增大 C.在发生光电效应的情况下，用相同频率的 B.金属A的逸出功比金属B的逸出功大 光束照射金属材料，照射金属乙时滑片P C.金属A的极限频率比金属B的极限频率低 滑动的长度小 D.得到的光电子在真空中运动的速度为光速 D.在发生光电效应的情况下，用相同频率的 8.(2024·浙江宁波期末)如图所示，分别用1、2 光束照射金属材料，照射金属甲时逸出的 两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸 光电子初动能大 第四章黑白题53 黑题 应用提优 很时：l5min 1.用甲、乙两种单色光分别照射锌板，都能发生 光电效应.已知乙光的频率是甲光频率的2 倍，用甲光照射锌板逸出的光电子的最大初 动能为E,用乙光照射锌板逸出的光电子的 最大初动能为3E,则锌板的逸出功为( A.E A.阴影部分（不含边界）对应灵敏电流计均有 读数 5 C.2E D.2E. B.普朗克常量等于k C.满足D点条件的光电子到达A极的最大动 2.(2024·黑龙江三模)在研究甲、乙两种金属 的光电效应现象实验中，光电子的最大初动 能为Ue+(w） 能E,与入射光频率v的关系如图所示，则下 D.在光照强度相同的情况下，沿直线从A到 D,灵敏电流计示数一定逐渐变大 列说法正确的是 压轴挑战 4.如图所示，有一束单色光入射到截止频率 为。的金属板K上，具有最大初动能的某 出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的 A.甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功 方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板 B.两条图线与横轴的夹角α和B可能不相等 间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚 C.若增大入射光的频率，则所需遏止电压随 好为零.已知电容器的电容为C,带电量为 Q,极板间距为d,普朗克常量为h,电子电 之增大 荷量的绝对值为e,不计电子的重力.关于电 D.若增大入射光的强度，但不改变入射光的 容器右侧极板的带电情况和入射光的频率 频率，则光电子的最大初动能将增大 v,以下判断正确的是 3.(2024·湖北期末)（多选）如图甲为研究光电 A.带正电，，+ Ch 效应的实验装置，图乙为入射光频率v与光电 Qe 管A、K两极电势差U的图像，已知电子电荷 B.带正电，o+Chd 量-e,直线AB的斜率的绝对值为k,且该直线 C带负电， Ch 对应的灵敏电流计的读数恰好均为0，直线 D.带负电，vo+Chd Qe AD平行于横轴，B点坐标为(0，。)，D点坐标 为(U1,,),下列说法正确的是 ( 进阶突破拔高练P1d 选择性必修第三册·RJ黑白题54