第16章 第1讲 光电效应 波粒二象性-【优化探究】2026高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版）

第1讲　光电效应　波粒二象性 第十六章　近代物理初步 1 [学习目标]　1.知道黑体辐射的定义及其实验规律，理解能量量子化的意义。2.掌握光电效应现象及光电效应的实验规律。3.理解波粒二象性的特征，了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念。 2 基础知识　自主梳理 核心知识　典例研析 考点一　对光电效应规律的理解及应用 考点二　对光电效应图像的理解和应用 考点三　对波粒二象性、物质波的理解 分层训练　巩固提高 内容索引 3 基础知识　自主梳理 一 4 一、黑体辐射及实验规律 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__________的不同而有所不同。 电磁波 温度 温度 2.黑体、黑体辐射的实验规律 (1)黑体：能够__________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 ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除 了与__________有关，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短的方向 移动，如图所示。 完全吸收 温度 种类 温度 增加 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)。 整数倍 hν 二、光电效应 1.光电效应现象：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现 象，称为光电效应，发射出来的电子称为__________。 2.光电效应的四个规律 (1)每种金属都有一个__________。 (2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是__________的。 (3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的________增大而增大。 (4)光电流的强度与入射光的__________成正比。 光电子 极限频率 瞬时 频率 强度 3.几个名词的解释 (1)截止电压：使光电流减小到0的__________电压，用U0表示。 (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的__________频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)，用ν0表示，不同的金属对应着不同的截止频率。 (3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面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__________。 反向 最小 最大值 三、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，每一份叫作一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝________。其中h＝6.63×10－34 J·s (称为普朗克常量)。 2.逸出功W0 使电子脱离某种金属所做功的__________。 hν 最小值 3.爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：Ek＝hν－__________。 (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W，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek＝m。 W 四、光的波粒二象性 1.波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有__________性。 2.粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有__________性。 3.光既具有_________性，又具有_________性，称为光的波粒二象性。 波动 粒子 波动 粒子 五、物质波 1.概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率__________的地方，暗条纹是光子到达概率__________的地方，因此光波又叫概率波。 2.物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。 大 小 【基础检测·自我诊断】 1.(教科版选择性必修第三册[观察思考]改编)(多选)如图所示，用导线把不带电的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是 (　　) A.有光子从锌板逸出 B.有电子从锌板逸出 C.验电器指针张开一个角度 D.锌板带负电 BC 解析：用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。 15 2.(鲁科版选择性必修第三册习题改编)(多选)关于物质的波粒二象性，下 列说法正确的是(　 　) A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C.波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D.实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物粒子不具有波粒二象性 ABC 解析：德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确，D错误。运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，没有特定的运动轨道，故B正确。波动性和粒子性，在宏观现象中是有矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的，故C正确。 3.(人教版选择性必修第三册习题改编)(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 AD 解析：增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大，故A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于截止频率，则仍会发生光电效应，故C错误；根据hν－W＝Ek可知，改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，故D正确。 二 核心知识　典例研析 20 考点一　对光电效应规律的理解及应用 基础考点 21 1.对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率和金属材料的逸出功。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。 (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。 (4)光电子不是光子，而是电子。 22 2.光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 入射光强度大→单位时间内发射的光子数目多→单位时间内逸出光电子数目多→光电流大； 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 3.三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W。 (2)最大初动能与截止电压的关系：Ek＝eU0。 (3)逸出功与极限频率的关系：W＝hν0。 [典例1]　(多选)(2024·辽宁卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X 光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　　) A.该金属逸出功增大 B.X光的光子能量不变 C.逸出的光电子最大初动能增大 D.单位时间逸出的光电子数增多 BD [解析]　金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；根据光子能量公式ε＝hν可知，增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W可知，逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。 [典例2]　(2024·海南卷)利用如图所示的装置研究光电效应，单刀双掷开关S接1时，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克 常量为h，下列说法正确的是(　　) A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B.改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的 示数为零，此时电压表示数仍为U1 C.其他条件不变，使开关S接2，电流表示数仍为零 D.光电管阴极材料的截止频率ν0＝ν1－ D [解析]　当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程有eU1＝hν1－W，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；若改用比ν1更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故截止电压变大，即此时电压表示数大于U1，故B错误；其他条件不变时，使开关S接2，此时hν1＞W，可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程有eU1＝hν1－W，其中W＝hν0，联立解得，光电管阴极材料的截止频率为ν0＝ν1－，故D正确。 教科版教材选择性必修第三册P134例题，以光电管为背景(如图所示)，考查了光电效应的规律的应用，典例2命题角度与此相同，可以看成教材例题的拓展延伸。 考教衔接 考点二　对光电效应图像的理解和应用 能力考点 30 1.四类光电效应图像的对比 图像名称 图像形状 由图像直接(间接) 得到的物理量 最大初动能 Ek与入射光频率ν的关系图像(方程： Ek＝hν－W) (1)极限频率：图像与ν轴交点的横坐 标ν0； (2)逸出功：图像与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W＝|－E|＝E； (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h 31 图像名称 图像形状 由图像直接(间接) 得到的物理量 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 (1)截止电压U0：图线与横轴交点的横坐标； (2)饱和电流Im1、Im2：光电流的最大值； (3)最大初动能： Ek＝eU0 图像名称 图像形状 由图像直接(间接) 得到的物理量 颜色不同时，光电流与电压的关系 (1)截止电压：U01、U02； (2)饱和电流； (3)最大初动能： Ek1＝eU01，Ek2＝eU02 图像名称 图像形状 由图像直接(间接) 得到的物理量 截止电压U0 与入射光频 率ν的关系 图像(方程： U0＝ν－) (1)极限频率ν0：图线与横轴交点的横坐标； (2)截止电压U0：随入射光频率的增大而增大； (3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 2.光电流与电压的关系 [典例3]　(多选)如图所示，甲、乙、 丙、丁是关于光电效应的四个图像。 以下说法正确的是(　　) A.由图甲可求得普朗克常量h＝ B.由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小 C.由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 D.由图丁可知电压越高，则光电流越大 BC [解析]　根据光电效应方程，结合动能 定理可知eU0＝Ek＝hν－W＝hν－hν0，变 式可得U0＝ν－ν0，斜率k＝，解 得普朗克常量为h＝，故A错误；根据 爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W可知， 纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线 对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸 出功大，故B正确；入射光频率一定， 饱和光电流由入射光的强度决定，即光的颜色相同的情况下，入射光越强，单位时间内产生的光电子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到饱和光电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误。 考点三　对波粒二象性、物质波的理解 基础考点 38 1.对光的波粒二象性的理解 从数量 上看 个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性 从频率 上看 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强 39 从传播与 作用上看 光在传播过程中往往表现出波动性，在与物质发生作用时往往表现出粒子性 波动性与 粒子性的 统一 由光子的能量ε＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ 2.物质波 (1)任何一个运动的物体，无论大小，都有一种波与之对应。 (2)物质波的波长：λ＝，h是普朗克常量。 [典例4]　关于物质波，以下说法正确的是(　　) A.任何一个运动着的物体都有一种波与之对应 B.抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 C.动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长 D.宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波 A [解析]　根据德布罗意假设，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，A正确；绳上的波是机械波，不是物质波，B错误；动能相等时，由p＝得质子的动量大些，由λ＝知质子的物质波波长短，C错误；宏观物体物质波波长太短，难以观测到衍射或干涉现象，但具有波动性，D错误。 [典例5]　(多选)(2023·海南卷)已知一个激光发射器功率为P，发射波长 为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，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t内激光器发射的光子数为 [解析]　由波的知识可知λ＝，则光的频率为ν＝，A对；由光子说可知，光子能量E＝hν＝h，光子动量p＝，B错，C对；时间t内发射的光子的总能量为Pt，即n·h＝Pt，则n＝，D错。 AC [典例6]　(多选)(2022·浙江1月卷)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1× 10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　) A.发射电子的动能约为8.0×10－15 J B.发射电子的物质波波长约为5.5×10－11 m C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉 D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样 BD [解析]　根据p2＝2mEk可知，电子的动能为Ek＝≈7.9×10－17 J，故选项A错误；根据德布罗意波长公式λ＝可得，发射出的电子的物质波波长约为λ＝5.5×10－11 m，故选项B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，故选项C错误，选项D正确。 分层训练　巩固提高 三 47 1.(2024·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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B A 夯实基础 48 解析：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；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；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λ＝可知波长变长，故C错误；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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 49 2.黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐 射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速 发展有巨大贡献。如图所示，图中画出了四种温度 下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出(　　) A.温度越高，辐射电磁波的波长越短 B.温度越低，辐射电磁波的波长越长 C.同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强 D.不同温度时辐射强度的最大值变化无规律可循 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 50 解析：无论温度高低，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故A、B错误；同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；温度升高，辐射强度的极大值向波长短、频率高的方向移动，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 51 3.(2022·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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：根据ε＝hν可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据λ＝可知光子波长减小，故A错误，B正确；根据p＝可知光子的动量增加，又因为光子质量不变，根据p＝mv可知光子速度增加，故C、D错误。 B 52 4.(2022·全国乙卷)一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7 m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＝6.63×10－34 J·s，R约为(　　) A.1×102 m B.3×102 m C.6×102 m D.9×102 m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时间所辐射的光的能量。点光源辐射功率P＝4πR2×nE0，其中E0＝，联立解得R≈3×102 m，选项B正确。 B 53 5.(2025·四川眉山高三阶段性诊断)如图所示为研究光电效应的电路 图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流 表有示数。下列说法正确的是(　　) A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大 B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大 C.若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则 阴极K的逸出功变大 D.若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则 电流表的示数一定为零 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 54 解析：电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大，故A错误；只增加该单色光的强度，相同时间内逸出的光电子数增多，电流增大，故B正确；金属的逸出功只与阴极材料有关，与入射光无关，故C错误；改用波长大于λ0的单色光照射，虽然光子能量变小，但也有可能发生光电效应，可能有光电流，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 55 6.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图像。已知钨的逸出功是4.54 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek－ν坐标系中，用实线表示钨、虚线表示锌，则下列正确反映这一过程的图 像是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν图线应该平行；图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝，因此钨的截止频率大些。综上所述，B正确，A、C、D错误。 56 7.(多选)如图所示，甲、乙为两束光经过同一双缝干涉装置后产生的干涉条纹，丙图为光电效应实验图，实验中施加反向电压得到的光电流I 与光电管两端电压U的关系如图丁所示。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.若甲光能使丙图中产生光电流，则乙光一定能使丙图中产生光电流 B.当UAK小于0，但UAK没有达到截止电压时，流经电流表的电流方向为从上到下 C.若甲光对应丁图中曲线b，则乙光可能对应丁图中曲线c D.a光照射光电管产生的光电子动能一定小于b光照射光电管产生的光电子动能 AB 57 解析：根据Δx＝λ可知甲光波长比乙光长，甲光频率小于乙光，若甲光能使题图丙中产生光电流，则乙光一定能使题图丙中产生光电流，选项A正确；UAK没有达到截止电压时，光电子在光电管中的运动方向由右至左，电流流经电流表方向由上至下，选项B正确；根据题图丁可知，b、c两种光射向同一光电管，反向截止电压是一样的，说明b、c是同一种频率的光，但是由题图甲和题图乙可知甲、乙两束光通过同一双缝干涉装置的条纹间距不同，说明波长不同，即频率不同，两者是矛盾的，选项C错误；根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理得Ek＝eUc＝hν－W0，由题图丁可知，a光截止电压小于b光截止电压，说明a光频率比b光频率低，由爱因斯坦光电效应方程可知，a光照射光电管产生的光电子的最大初动能一定小于b光照射光电管产生的光电子的最大初动能，但是a光照射光电管产生的光电子动能不一定小于b光照射光电管产生的光电子动能，选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 58 8.(2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的截止电压U0与入射光频率ν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hν0 B.钠的截止频率为8.5×1014 Hz C.图中直线的斜率为普朗克常量h D.截止电压U0与入射光频率ν成正比 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A B 能力提升 59 解析：根据截止电压与最大初动能的关系有 eU0＝Ekmax 根据光电效应方程有 Ekmax＝hν－W 结合图像可知，当U0为0时 W＝hν0 A正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 60 由A项的分析知，钠的截止频率为ν0，根 据图像可知，截止频率小于8.5×1014Hz， B错误； 结合截止电压与光电效应方程可解得 U0＝ν－，由此可知，图中直线的斜 率表示，C错误； 根据截止电压与入射光的频率关系式可知，截止电压U0与入射光频率ν呈线性关系，不成正比，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 61 9.某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C中。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为c，钠的极限频率为ν0，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 62 A.要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长应大于 B.若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作 C.若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为η，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是 D.若S发出的光能使光电管发生光电效应，则光波的频率越高，光电烟雾探测器灵敏度越高 答案：C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 63 解析：根据c＝λν可知，要使该探测器正常工作，光源S发出的光频率最小为ν0，波长则小于，故A错误；根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要该材料的极限频率小于光源S发出的光的频率，则该探测器就能正常工作，故B错误；光电流最小为I时，报警系统报警，则t时间内产生的光电子的个数最少为n＝，t时间内射向光电管钠表面的光子数最少为N＝，故C正确；光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 64 10.(多选)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电荷量为 e。以下说法正确的是(　　) A.光电子到达A时的最大动能为hν－W＋Ue B.光电子到达A时的最大动能为hν－W－Ue C.若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电 子都能到达A，则回路的电流强度为 D.若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电 子都能到达A，则回路的电流强度为 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AC 65 解析：根据光电效应方程，可得光电子从阴极K逸 出时的最大初动能Ek＝hν－W，从K到A电场力做 正功，可得光电子到达A时的最大动能为Ekm＝ Ek＋eU＝hν－W＋eU，故A正确，B错误；已知激 光器发射激光的功率为P，每个光子的能量为hν， 则单位时间内照射到阴极K的光子数量为n＝，单位时间内产生的光电子数目为n1＝，由电流的定义得I＝n1e＝，故C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 66 11.(12分)研究光电效应的装置如下图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出I－U图像如图乙所示，图中U0、I0、Im均为已知。已知入射光的频率为ν，普朗克常量为h，电子电荷量为e，求： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 67 (1)时间t内从阴极K表面射出的光电子数n； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：已知饱和电流为Im， 又Im＝，q＝ne， 解得时间t内阴极K表面射出的光电子数n＝。 答案：　 68 (2)该光电管阴极K的极限频率ν0。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：设光电子最大初动能为Ek，由动能定理得－eU0＝0－Ek， 设该金属逸出功为W，由光电效应 方程 hν＝Ek＋W， 该金属的截止频率为ν0，则W＝hν0， 解得ν0＝ν－。 答案：ν－ 69 12.(12分)(2023·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λ。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 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：根据德布罗意波长公式可得，每个光子的动量为p＝ 每个光子的频率为ν＝ 每个光子的能量为E＝hν 联立可得E＝h。 答案：　h　 70 (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析：卫星离太阳中心的距离为R，离太阳中心距离为R的球面的表面积为S球＝4πR2 单位面积上的功率为P0＝ 太阳辐射硬X射线的总功率P＝S球P0 联立解得P＝。 答案： 71 $$