2025届高考物理二轮专题导学案：第15章 第1讲原子结构和波粒二象性

第15章 第1讲　原子结构和波粒二象性 必备知识 一、普朗克黑体辐射理论 1.热辐射 (1)定义:周围的一切物体都在辐射　　　　　，这种辐射与物体的　　　　有关，所以叫热辐射.  (2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同. 2.黑体、黑体辐射的实验规律 (1)黑体:能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体. (2)黑体辐射的实验规律 ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与　　　　有关外，还与材料的　　　　及表面状况有关.  ②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的　　　　有关.随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有　　　　，另一方面，辐射强度的极大值向波长较　　　的方向移动，如图所示.  3.能量子 (1)定义:普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的　　　　　，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子.  (2)能量子大小:ε=　　　　，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量.h=6.626×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s).  考点一 普朗克黑体辐射理论 【典例1】（2020年江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　） A．I增大，增大 B．I增大，减小 C．I减小，增大 D．I减小，减小 1．（2011年江苏卷）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A．B．C． D． 2．（2024年湖南卷）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 3． (2020北京卷) 随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（　　） A. 光子能量更大 B. 衍射更明显 C. 传播速度更大 D. 波长更长 4．（2021年1月浙江卷）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（　　） A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位 C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子 5．（2021年天津卷）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（　　） A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大 6．（2022年江苏卷）上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（　　） A．频率减小 B．波长减小 C．动量减小 D．速度减小 7．（2021年浙江6月）据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的射线，能量值为，即（　　） A． B． C． D． 8．（2022年全国乙卷）一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（ ） A. 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m 9．（多选）（2023年海南）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（ ） A. 光的频率为 B. 光子的能量为 C. 光子的动量为 D. 在时间内激光器发射的光子数为 10．（北京卷2023年）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。 现象：从地面P点向上发出一束频率为的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的Q点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为。 方法一：根据光子能量（式中h为普朗克常量，m为光子的等效质量，c为真空中的光速）和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率。 方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率，式中G为引力常量，M为地球质量，R为地球半径。 下列说法正确的是（　　） A. 由方法一得到，g为地球表面附近的重力加速度 B. 由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长 C. 若从Q点发出一束光照射到P点，从以上两种方法均可知，其频率会变小 D. 通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大 11．（2023年江苏卷）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求： （1）每个光子的动量p和能量E； （2）太阳辐射硬X射线的总功率P。 考点二 光电效应 一、光电效应实验 如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。 (1)现有一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(“增大”“减小”或“不变”)。 (2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________(“有”或“无”)偏转。 1．光电效应现象 在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫 。 2．光电效应的产生条件 入射光的频率大于金属的极限频率。 3．用光电管研究光电效应 (1)电路如图所示。 (2)光电流与饱和光电流： ①入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量。可以理解为频率一定时，光强越大，光子数 （“越多”、 “越少”）。 ②光电流：指光电子在电路中形成的电流。光电流有最大值，未达到最大值以前，其大小和光强、电压都有关，达到最大值以后，光电流和光强成 （“正比”、 “反比”）。 ③饱和光电流：指在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，饱和光电流不随电路中电压的增大而增大。 4．光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 （“大于”、 “小于”）这个极限频率才能产生光电效应。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度 （“无关”、 “有关”），只随入射光频率的增大而 （“增大”、 “减小”）。 (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。 (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成 （“正比”、 “反比”）。 二、爱因斯坦光电效应方程 1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν. 2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值． 3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值． 4．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能． 【典例2】（2021年海南卷）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（　　） A． B． B． C． D． 1．如图所示．原来不带电的一块锌板与验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，这时(　　) A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电 2．（2021年辽宁卷）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是（　　） A．玻尔 B．康普顿 C．爱因斯坦 D．德布罗意 3．（多选）(2017年全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是(　　) A．若νa>νb，则一定有Ua<Ub B．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb C．若Ua<Ub，则一定有Eka<Ekb D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 4．（2018年新课标II）用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为。已知普朗克常量为，真空中的光速为，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（　　） A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz 三．对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子． 2. 光电效应方程 (1)电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，Ek＝hν－W0.如图所示． (2)若入射光子的能量恰等于金属的逸出功W0，则光电子的最大初动能为零，入射光的频率就是金属的截止频率．此时有hνc ＝W0，即νc＝，可求出截止频率． (3)Ek－ν曲线：如图所示，由Ek＝hν－W0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h. 3．用光电管研究光电效应 常见电路(如图所示) 甲图是光电管正常工作的电路，光电流有最大值，未达到最大值之前其大小与光强、电压有关，达到最大值后，光电流与光强成正比． 乙图是光电管加上反向电压，可以研究光电管的遏止电压． 遏止电压与频率的关系 1)遏止电压：在光电管的两个极上加上反向电压，在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压。 2)遏止电压与光电子最大初动能的关系为Ekm＝mv＝eU0。 3)探究思路：只改变入射光的强度或频率，测量遏止电压的值。 4)实验结果： a：用相同频率不同强度的光去照射阴极时，遏止电压是相同的。这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。 b：用相同强度不同频率的光去照射阴极，频率愈高，遏止电压愈大。 c：如图所示，频率ν与遏止电压U0呈线性关系，图中的ν0为极限入射光频率。 4.光电效应的研究思路 (1)两条线索： (2) 两条对应关系： ①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． ②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)光电流与电压的关系 给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电流逐渐减小，当电压大于或等于遏止电压时，光电流为0.如图所示，给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到饱和值，再增大电压，光电流不再增加． 【典例3】（2024年1月浙江卷）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大 B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能 C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为 D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 1．（多选）在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　) A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 2．（2017年海南卷）三束单色光1、2和3的波长分别为1、2和3（），分别用这三束光照射同一种金属，已知用光束2照射时，恰能产生光电子，下列说法正确的是（　　） A. 用光束1照射时，能产生光电子 B. 用光束3照射时，不能产生光电子 C. 用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大 D. 用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多 3．（多选）（2016年全国新课标I）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是（  ） A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 4．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实． 光电效应实验装置如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 5．（多选）（2023浙江卷1月份）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示．氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ．用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹．用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应．下列说法正确的是（ ） A．图1中的对应的是Ⅰ B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大 【典例4】（2022年河北卷）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（　　） A．钠的逸出功为 B．钠的截止频率为 C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压与入射光频率成正比 1．[2015·新课标全国Ⅰ]在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________。 2．（多选）（2018年海南卷）对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示．用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（ ） A. 钠的逸出功小于钙的逸出功 B. 图中直线的斜率为 C. 在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同 D. 若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高 3．（2021年江苏卷）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（　　） A．B．C．D． 4．研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　) 5．（2019年天津卷）如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系．由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（    ） A．B． C．D． 6．如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路，阴极K受到光照时可以发射光电子，电源正负极可以对调．实验中得到如图乙所示的实验规律，下列表述错误的是(　　) A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值 B．在光的频率不变的情况下，入射光越强饱和电流越大 C．一定频率的光照射光电管，不论光的强弱如何，遏止电压不变 D．蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度 六、电磁理论解释的困难 1．电磁波动理论的观点 光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关 2．电磁理论解释光电效应的三个困难 项目 波动理论 光电效应实验结果 困难1 按照光的波动理论，不论入射光的频率是多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够的能量从而发生光电效应 如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都没有光电效应 困难2 光强越大，电子可获得越多的能量，光电子的最大初动能也应该越大，遏止电压也越大，即出射电子的动能应该由入射光的能量即光强来决定 遏止电压与光强无关，与频率有关 困难3 光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长 当入射光照射到光电管的阴极时，无论光强怎样微弱，几乎在一开始就产生了光电子 3．光的波粒二象性 实验基础 表现 光的波 动性 干涉和 衍射 ①光是概率波，即光子在空间各点出现的概率可用波动规律来描述； ②足够数量的光子(大量光子)在传播时，表现出波的性质. 说明：光的波动性不同于宏观概念的波 光的粒 子性 光电效应 和康普顿 效应 ①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质； ②少量或个别光子显示出光的粒子性. 说明：光子不同于宏观概念的粒子 波动性 和粒子 性的对 立与统一 ①大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性； ②波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强； ③光子说并未否定波动性，光子能量E＝hν＝中，ν 和 λ 就是与波有关的物理量； ④波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的 5.物质波(德布罗意波) 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ＝. 【典例5】（2022年湖南卷）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（   ） A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征 B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律 C．光电效应揭示了光的粒子性 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性 1．（多选）（2022年天津卷）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B. 若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C. 若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高 D. 若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大 2．（多选） 实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是(　　) A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 【典例6】（多选）（2023年6月浙江卷）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ） A. 电子的动量 B. 电子的动能 C. 光子的能量 D. 光子的动量 1．（2020年浙江7月选考）下列说法正确的是（　　） A．质子的德布罗意波长与其动能成正比 B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线 C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 2．（2021年浙江6月）已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（　　）（） A． B． C． D． 第15章 第1讲　原子结构和波粒二象性 参考答案 考点一 普朗克黑体辐射理论 【典例1】【答案】B 【详解】黑体辐射的实验规律如图 特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。 1．【答案】A【详解】黑体辐射的特点是：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 故选A。 2．【答案】B【详解】A．普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误； B．产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确； C．石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据可知波长变长，故C错误； D．德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。故选B。 3．【答案】A【解析】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确； B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误； C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为 5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误； D．因5G使用的电磁波频率更高，根据可知波长更短，故D错误。故选A。 4．【答案】C 【详解】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。故选C。 5．【答案】A【详解】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据 可知波长变短；根据可知，光子能量不变。故选A。 6．【答案】B【详解】AB．根据可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据可知光子波长减小，故A错误，B正确； CD．根据可知光子的动量增加；又因为光子质量不变，根据可知光子速度增加，故C错误，D错误。故选B。 7．【答案】D 【详解】故选D。 8．【答案】B【解析】一个光子的能量为E = hν ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系c = λν 光源每秒发出的光子的个数为 P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个，那么此处的球面的表面积为S = 4πR2 则 联立以上各式解得R ≈ 3 × 102m 故选B。 9．【答案】AC【解析】A．光的频率选项A正确；B．光子的能量选项B错误； C．光子的动量选项C正确；D．在时间t内激光器发射的光子数选项D错误。 故选AC。 10．【答案】B【解析】A．由能量守恒定律可得 解得选项A错误； B．由表达式可知即接收器接受到的光的波长大于发出的光的波长，选项B正确； C．若从地面上的P点发出一束光照射到Q点，从以上两种方法均可知，其频率变小，若从Q点发出一束光照射到P点，其频率变大，选项C错误； D．由上述分析可知，从地球表面向外辐射的光在传播过程中频率变小；通过类比可知，从太阳表面发出的光的频率在传播过程中变小，选项D错误。故选B。 11．【答案】（1），；（2） 【解析】（1）由题意可知每个光子的动量为 每个光子的能量为 （2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则 可得 所以t秒辐射光子的总能量 太阳辐射硬X射线的总功率 考点二 光电效应 【典例2】【答案】D【详解】根据爱因斯坦的光电效应方程可知解得该单色光的频率为 故选D。 1【答案】B【解析】锌板受弧光灯照射，吸收紫外线的光子，发生光电效应．放出光电子，中性的锌板因失去电子而带正电，与锌板连在一起的静电计指针也带正电． 2．【答案】C【详解】A．玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，与题意不符，A错误； B．康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒子性，与题意不符，B错误； C．爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，符合题意，C正确； D．德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，与题意不符，D错误。故选C。 3．【答案】BC[解析]　光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，若νa>νb，则Eka>Ekb，Ua>Ub，选项A错误，B正确；若Ua<Ub，则Eka<Ekb，选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－Ek，则hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项D错误． 4．【答案】B【详解】根据爱因斯坦光电效应方程 当最小时 代入数值可得 故B正确，ACD错误。 故选B。 【典例3】C【详解】AB．根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到到达N板时 则到达N板时的动能为 与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项AB错误； C．平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为 解得选项C正确； D．M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时，则解得选项D错误。故选C。 1．【答案】AD【解析】　光电流的大小与入射光的强度成正比，A正确．若发生光电效应，入射光的频率必须大于某个特定频率，与光照强度无关，B错误．题中并未说明ν是否是极限频率，因此减小入射光的频率仍有可能发生光电效应，C错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，D正确．. 2．【答案】D【解析】AB．依据波长与频率的关系=依题意，有 所以单色光的频率 根据光电效应方程可知由于用光束2照射金属时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而用光束3照射时，一定能产生光电子，故AB错误； CD．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程Ekm=h﹣W 可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C错误；D正确。故选D。 3．【答案】ACE【详解】AB．根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确； DE．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没有光电流产生，故D错误，E正确．故选ACE． 【点睛】本题主要考查光电效应．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识． 4．【答案】B　同频率的光照射K极，普通光不能使其发生光电效应，而强激光能使其发生光电效应，说明一个电子吸收了多个光子．设吸收的光子个数为n，光电子逸出的最大初动能为Ek，由光电效应方程知Ek＝nhν－W(n≥2)①；光电子逸出后克服减速电场做功，由动能定理知Ek＝eU②，联立上述两式得U＝－，当n＝2时，B正确，其他选项均不可能． 5．【答案】CD【命题意图】本题考查能级、光电效应、光子动量及其相关知识点。 【名师解析】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得 可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。可知，图1中的对应的是可见光Ⅱ，故A错误；由公式有，干涉条纹间距为，由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；根据题意，由公式可得，光子动量为，可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；根据光电效应方程及动能定理可得，可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。 【典例4】【答案】A【详解】A．根据遏止电压与最大初动能的关系有根据电效应方程有 当结合图像可知，当为0时，解得 A正确； B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误； C．结合遏止电压与光电效应方程可解得可知，图中直线的斜率表示，C错误； D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。故选A。 1．【答案】　ek　－eb 解析　光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压eUc＝hν－W0，整理得Uc＝ν－，斜率即＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb。 2．【答案】AB【解析】根据，即 ，则由图像可知钠逸出功小于钙的逸出功，选项A正确；图中直线的斜率为，选项B正确；在得到这两条直线时，与入射光的强度无关，选项C错误；根据，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D错误． 3．【答案】C【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C正确，ABD错误。故选C。 4．【答案】C【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理－eUc＝0－Ek可得Uc＝ν－，遏止电压Uc与入射光的频率有关，与光强无关．由发生光电效应的规律可知，光电流与光的强度有关，光越强，光电流越强，所以选项C正确． 5．【答案】C【详解】由光电效应的方程，动能定理，两式联立可得，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率，则可知三种光的折射率的关系为，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误． 6．【答案】　D[解析]　在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，从K极发射出的电子射到阳极的电子越来越多，则光电流趋于一个饱和值，选项A正确，不符合题意；在光的频率不变的情况下，入射光越强，则单位时间射出的光电子数越多，则饱和电流越大，选项B正确，不符合题意；一定频率的光照射光电管，不论光的强弱如何，根据光电效应的规律可知射出的光电子的最大初动能不变，则遏止电压不变，选项C正确，不符合题意；因为蓝光的频率大于黄光，蓝光逸出的光电子最大初动能大于黄光的，则蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压，故选项D错误，符合题意． 【典例5】C【详解】A．波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误； B．玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，B错误； C．光电效应揭示了光的粒子性，C正确； D．电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误。 故选C。 1．【答案】BD【解析】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长大于b光的波长，a光的频率小于b光的频率。 A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件 可知产生a光的能级能量差小，故A错误； B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确； C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 可知a光的遏止电压低，故C错误； D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹中心间距 可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。故选BD。 2．【答案】ACD　电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确．β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误．衍射体现的是波动性，C正确．电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确．光电效应体现的是光的粒子性，E错误． 【典例6】【答案】AD【解析】根据条纹间距公式 可得 A．根据可得故A正确； B．根据动能和动量的关系结合A选项可得故B错误； C．光子的能量故C错误； D．光子的动量光子的能量联立可得 则光子的动量故D正确。 故选AD。 1．【答案】D【详解】A．由公式可知质子的德布罗意波长，，故A错误； B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误； C．由当，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误； D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。故选D。 2．【答案】C【详解】根据德布罗意波长公式 解得 由题意可知，电子与油滴的动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有 代入数据解得 所以C正确；ABD错误； 故选C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$