2026届高考物理一轮复习考点练习：光电效应 波粒二象性

光电效应　波粒二象性 基础巩固 1．(5分)(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．(5分) (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 3．(5分)四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是(　　) A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 B．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小 D．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符 4．(5分)(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 5．(5分)(多选)(2024·贵州卷)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子(　　) A．频率更大 B．能量更小 C．动量更小 D．传播速度更大 6．(5分)金属钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。用频率为2.5×1015 Hz的单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示。普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，则下列说法正确的是(　　) A．钛的截止频率为2.5×1015 Hz B．钛的逸出功为6.63×10-19 J C．随着入射光频率的升高，钛的逸出功增大 D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 7．(5分)某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则下列有关这两个光电管的说法正确的是(　　) A．a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大 B．照射光电管b时产生光电子的最大初动能大 C．照射两光电管时光电管b产生光电子需要的时间较长 D．光电管a阴极所用金属的截止频率小 综合提升 8．(5分) (2023·浙江1月选考)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η(η＜1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为ν光子的功率为(　　) A． B． C． D． 9．(5分) (2025·湖北武汉高三检测)用如图所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零。移动滑动变阻器的滑片P，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为零，则在该实验中(　　) A．光电子的最大初动能为1.05 eV B．光电管阴极的逸出功为1.7 eV C．开关S断开，电流表G示数为零 D．当滑动变阻器的滑片P由b端向a端滑动时，电压表示数增大 10．(5分) (2024·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vm。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mv＋eU C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 11．(5分)某实验小组研究光电效应的规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知(　　) A．普朗克常量h＝ B．光电管的K极材料的逸出功为 C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 12．(10分)某点光源以功率P向外均匀辐射某频率的光子，点光源正对图中的光电管窗口，窗口的有效接收面积为S，每个光子照射到阴极K都能激发出一个光电子。已知闭合开关时电压表示数为U，阴极K的逸出功为W0，光速为c，电子电荷量为e，光子能量为E，光电管每秒接收到N个光子。求： (1)光子的动量大小p和光电子到达阳极A时的最大动能Ekm； (2)微安表的最大电流I和光电管窗口距点光源的距离R。 学科网（北京）股份有限公司 $ 光电效应　波粒二象性 基础巩固 1．(5分)(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(　B　) 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 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或等于金属的截止频率，紫光的频率大于红光的，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定律，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．(5分) (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(　BC　) 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 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。 3．(5分)四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是(　D　) A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 B．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小 D．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符 解析：由题图可知，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，B错误；随着温度升高，各种波长的辐射强度都增大，C错误；在同一温度下，随着波长变短，电磁波辐射强度先增大后减小，A错误；德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符，D正确。 4．(5分)(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(　BD　) 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 解析：金属的逸出功是金属的固有属性，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；根据爱因斯坦光电方程Ekm＝hν－W0，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。 5．(5分)(多选)(2024·贵州卷)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子(　BC　) A．频率更大 B．能量更小 C．动量更小 D．传播速度更大 解析：所有光波在真空中传播的速度相同，都是c，D错误；由光子频率与波长公式ν＝，能量公式E＝hν，动量与波长公式p＝可知，波长更长，频率更小，能量更小，动量更小，A错误，B、C正确。 6．(5分)金属钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。用频率为2.5×1015 Hz的单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示。普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，则下列说法正确的是(　B　) A．钛的截止频率为2.5×1015 Hz B．钛的逸出功为6.63×10-19 J C．随着入射光频率的升高，钛的逸出功增大 D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 解析：由题图可知，当最大初动能等于零时，入射光的频率等于金属的截止频率，则有νc＝1.0×1015 Hz，可知钛的逸出功W0＝hνc＝6.63×10-34×1.0×1015 J＝6.63×10-19 J，A错误，B正确；逸出功由金属本身的性质决定，与入射光频率无关，C错误；由题图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，D错误。 7．(5分)某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则下列有关这两个光电管的说法正确的是(　B　) A．a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大 B．照射光电管b时产生光电子的最大初动能大 C．照射两光电管时光电管b产生光电子需要的时间较长 D．光电管a阴极所用金属的截止频率小 解析：照射两个光电管所用的是同一种光，光子能量相同，A错误；根据动能定理有－eUc＝0－Ek，可知最大初动能与遏止电压成正比，根据题图可知Uca<Ucb，所以照射光电管b时产生光电子的最大初动能大，B正确；发生光电效应的过程是瞬时的，C错误；a对应的遏止电压小，说明对应的最大初动能小，根据光电效应方程Ek＝hν－hνc，可知光电管a阴极所用金属的截止频率大，D错误。 综合提升 8．(5分) (2023·浙江1月选考)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η(η＜1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为ν光子的功率为(　A　) A． B． C． D． 解析：以天体为球心，在天眼处对应的球形的表面积为S1＝4πL2，天眼接收光子的横截面的面积为S2＝πR2，天眼接收光子的功率为P1＝Nhν，该天体发射频率为ν光子的功率P＝·P1＝，故A正确，B、C、D错误。 9．(5分) (2025·湖北武汉高三检测)用如图所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零。移动滑动变阻器的滑片P，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为零，则在该实验中(　D　) A．光电子的最大初动能为1.05 eV B．光电管阴极的逸出功为1.7 eV C．开关S断开，电流表G示数为零 D．当滑动变阻器的滑片P由b端向a端滑动时，电压表示数增大 解析：由题意可知，遏止电压Uc＝1.7 V，光电子的最大初动能Ek＝eUc＝1.7 eV，A错误；根据光电效应方程可知，逸出功W0＝E－Ek＝1.05 eV，B错误；断开开关S，依然发生光电效应，产生光电流，光电管、电流表、滑动变阻器构成闭合回路，电流表中电流不为零，C错误；电源电压为反向电压，当滑动变阻器的滑片P由b端向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，D正确。 10．(5分) (2024·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vm。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(　C　) 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mv＋eU C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 解析：根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到达N板时有eU＝Ekm－mv，则到达N板时的动能为Ekm＝eU＋mv，与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，A、B错误；沿y方向射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中在y方向最大位移为y＝vmt，d＝·t2，解得y＝vmd，C正确；M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时，有eUc＝mv，解得Uc＝，D错误。 11．(5分)某实验小组研究光电效应的规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知(　A　) A．普朗克常量h＝ B．光电管的K极材料的逸出功为 C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 解析：光电效应方程Ek＝hν－W0，根据动能定理可得－eUc＝0－Ek，联立可得Uc＝－，可知Uc－ν图像的斜率为k＝＝，解得h＝，故A正确；根据Uc＝－，由Uc－ν图像可知当Uc＝0时ν＝ν0，则有0＝－，解得该实验所用光电管的K极材料的逸出功为W0＝hν0＝，故B错误；入射光频率越大，遏止电压越大，所以a、b为同一种光，且a、b的频率小于c的频率，则a、b为绿光，c为紫色弱光，而入射光越强，饱和电流越大，所以a为绿色强光，故C、D错误。 12．(10分)某点光源以功率P向外均匀辐射某频率的光子，点光源正对图中的光电管窗口，窗口的有效接收面积为S，每个光子照射到阴极K都能激发出一个光电子。已知闭合开关时电压表示数为U，阴极K的逸出功为W0，光速为c，电子电荷量为e，光子能量为E，光电管每秒接收到N个光子。求： (1)光子的动量大小p和光电子到达阳极A时的最大动能Ekm； (2)微安表的最大电流I和光电管窗口距点光源的距离R。 解析：(1)每个光子的能量E＝hν， 每个光子的动量p＝＝， 光电子从阴极K逸出时的最大初动能Ek＝E－W0， 光电子到达阳极A时的最大动能 Ekm＝Ek＋eU＝E－W0＋eU。 (2)通过微安表的电流I＝＝Ne， 设t秒发射总光子数为n，则·S＝Nt， t秒辐射光子的总能量E′＝nE＝·t， 点光源辐射光子的功率P＝＝， 解得光电管窗口距点光源的距离R＝。 答案：(1)　E－W0＋eU (2)Ne　 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