第4章 2 第2课时 光电效应的四类图像 康普顿效应 光的波粒二象性-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

(2)电子聚集在A电极后，使A极带负电，因此会在球内部 建立一个从K指向A的反向电场，阻碍电子继续往A聚集。 当A、K之间达到最大电压U,最大动能为E的电子都无法 到达A极。 根据动能定理有-eU=0-E 可得U=。 E 练案[19] 基础巩固练 L.A遏止电压与最大初动能的关系eU。=Emm,根据光电效应 方程有Ema=hw-W。,当U。=0时，v=ve,则W。=hv。,A正 确：钠的截止频率为。，小于8.5×10“业，B错误；U.=么，- e ，题图中直线的斜率为：，C错误：遏止电压(.与人射光 e 频率v成线性关系，不是成正比，D错误。 2.D由题图可知，该金属的截止频率是。，再结合爱因斯坦光 电效应方程E=hw-W。可知，该金属的逸出功W。=hv。=E, 故A、B正确：当入射光的频率为2。时，由爱因斯坦光电效应 方程E,=h-W。可知，产生的光电子的最大初动能E=2ho -W。=2E-E=E,故C正确；当入射光的频率为0.5v。时不 能发生光电效应，故D错误。 3.ABC由题图2可知，甲光的遏止电压小于乙光的遏止电压， 由E=hw-W。=eU。,可知甲光的频率小于乙光的频率，A正 确；甲光和丙光的遏止电压相同，频率相同，都小于乙光的频 率，根据c=Av可知，丙光的波长大于乙光的波长，B正确；由 题图可知，甲光、丙光的遏止电压相同，由E=eU。知，甲光 和丙光产生的光电子最大初动能相同，C正确；同一光电管， 逸出功W。相同，又甲光、丙光的遏止电压相同，结合光电效应 方程E=hw-W。=eU。,由题图2可知，甲光的饱和光电流大 于丙光的饱和光电流，而饱和光电流由光的强弱决定，且光照 越强，饱和光电流越大，可见甲光较强，D错误。 4.B在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把 部分动量转移给电子，则光子动量减小，但速度仍为光速c,根 据刀=亿，知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量 而且具有动量，故A、C、D错误，B正确。 5AC光的频率，=六，选项A正确；光子的能量E=m=。 入 选项B错误：光子的动量刀=六，迹项C正确：在时间1内激光 器发射的光子数a=会处选项D错误。 6.C康普顿效应说明光具有粒子性，而且光子不但具有能量， 还有动量，故A错误；在光的干涉、衍射现象中，光体现波动 性，故B错误：由于光具有波粒二象性，则在任何情况下，光都 既具有波动性、同时又具有粒子性，故C正确：光的波粒二象 性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一 的，故D错误。 -23 7.ABC光的频率越高，波长越短，衍射现象越不容易看到，故 A正确；光的频率越高，粒子性越显著，故B正确；大量光子产 生的效果往往显示波动性，故C正确：光的波粒二象性没有否 定光的电磁说，故D错误。故选ABC。 8.A光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显，所以A正 确；光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显，所以B错 误；光既具有粒子性，也具有波动性，光具有波粒二象性，所以 C、D错误。 综合提升练 9.AC根据光速c=Av和光子的能量E=hv可得光的速度为 名AC正确。 10.D如果题图乙、题图丙中研究的是同一金属的光电效应规 律，则由题图乙可得该金属的逸出功W逸=a,由题图丙可得 该金属的逸出功W遍=ec,故有a=ec,故A错误；如果研究不 同金属光电效应的规律，则根据Em=hm-W,可判断不同 金属的W不同，则当E=0时，对应的v不同，故在题图 乙中将得不到经过(b,0)点的一系列直线，故B错误：如果研 究不同金属光电效应的规律，则根据U。=hm-W,可判断 直线的斜率k=。,故在题图丙中将得到一系列平行的倾斜 直线，放C错误；由题图乙可得普朗克常量h=k=分，由题 图丙可得，直线斜率k= 分色，所以联立求得么=分=学 d 故D正确。 11.B E=hv-Wo Em=eU+hp-Wo,则EmU的 图线斜率表示电子电荷量e, eU=Exm-Ex A错误，B正确 材料a对应的逸出功 E=hy-W. →w。=-E。 W。 hv-Eo 1 w。hw-2E于2 2E=hv-W W。=hm-2Eo C、D错误 材料b对应的逸出功 12.A由p=久=把得，ab两种光子的动量之比为2：1。又 c 因为公=加-那，所以E=h(2,之）=受： 方(，兰）=受，则a,6两种光子的最大初动能之比为 3:1。故选A。 13.BC光电管的极限频率与照射光的频率无关，故A错误；由 光电流I与电压U的关系图可知，a光的遏止电压大于b光 的遏止电压，结合E=hv-W。,E=eU。,可知a光光子的频 率大于b光光子的频率，故水对a光的折射率大于对b光的 折射率，根据n=,可知a光在水中的传播速度更小，故B 正确：根据a光光子的频率大于b光光子的频率，可得入。< ,根据刀=人可得，a光的光子动量大于b光的光子动量， 故C正确；由光电流I与电压U的关系图像可知，当滑动变 阻器的滑片滑到最左端时，电压U为零，但光电流I不为零， 故D错误。 练案[20] 基础巩固练 1.BCD发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但人们意 识到电子应该是原子的组成部分，A错误，B正确；在电子被 人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，C正确； 原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到，原子中应 该还有其他带正电的部分，D正确。 2.AC实验证明，阴极射线是高速电子流，它在电场中偏转时 应偏向带正电的极板一侧，C正确，B错误：加上磁场时，电子 在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，D错误；当不加电场 和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A 正确。 3.B实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正 电荷，占有原子体积的极小部分，证实了原子的核式结构，但 是该实验不能表明原子核是由质子和中子组成的。该实验否 定了汤姆孙的原子模型，故选B。 4.A由题意可知原子的半径是原子核半径的10°倍，如果把原 子放大为直径为100m的球，同比放大后原子核的直径为r= 10m=103m=1mm,相当于一粒小米的大小。故选A。 100 5.B粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实 验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型，B正确 6.B电子虽然很小，但数量很多，α粒子仍能碰到，α粒子的质 量是电子质量的7300倍，电子对α粒子运动的影响可以忽 略，选项B正确。 7.C粒子散射实验 ①绝大多数α粒子沿原方向前进 台A、B错误 ②少数粒子有大角度散射 实验选用金箔的原因 ①金的延展性好 ②金原子核质量较大尸 粒子受金原子核库仑斥力是发生散射的主要原因，C正确， D错误。 8.B当粒子进人原子区域后，离带正电的原子核远的受到的 库仑斥力小，运动方向改变小，只有极少数α粒子在穿过时距 离正电体很近，受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，故A 错误，B正确；由库仑定律和原子核式结构模型可知，电子的 质量约只有α粒子的730，它对a粒子速度的大小和方向的 影响完全可以忽略，α粒子偏转主要是带正电的原子核造成 的，故C、D错误。 23 综合提升练 9.Aα粒子带正电，原子核也带正电，原子核对靠近它的粒 子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域， α粒子会向①区域偏转；如原子核在①区域，可能会出现题图 所示的轨迹，故选A。 10.Bα粒子先靠近原子核，然后又远离原子核，库仑力对a粒 子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，动能先 减小后增大，B正确，A、D错误；粒子受到的库仑力先增大 后减小，由牛顿第二定律知，加速度先增大后减小，C错误。 1.(品(2品B,+2 2Ud 解析：(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线 运动， 有emB=eE=eb, U 可得v= Bb 即打到荧光屏0点的电子速度的大小为两 (2)由题意得 mb v 代入品解得 2Ud m B2bL (L +2L2) 练案[21] 基础巩固练 1.B把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，只有b 元素的谱线在该线状谱中不存在，说明该矿物中缺少b元素， 与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元 素，故B正确。 2.A在巴耳末系中，根据入=R.(（分-)知当n=3时，光 子能量最小，入最大；当n=6时，光子能量最大，波长最小。 则有站=R(位)-器亡北（宁存） 2R,所以=，放A正确，B.CD错误。 3.AD由轨道量子化假设知A正确：根据能级假设和频率条件 知不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有 从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以 B、C错误，D正确。 4.D氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级需要向外辐射光子， 故该氢原子的能量减小，故A错误：氢原子从n=3能级跃迁 到n=4能级，该氢原子需要吸收光子，故B错误：氢原子从 n=3能级跃迁到n=1能级放出光子的能量E=(-1.51eV) -(-13.6eV)=12.09eV,故C错误，D正确。 5.C一个氢原子处于n=4能级，当它向基态跃迁时，发出光子 的频率种数最多的情况为n=4→n=3→n=2n=1,可知最 5练案[19] 第四章2.[第2课时 康普顿效应光 基础巩固练 知识点一光电效应的四类图像 1.（2022·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U。与入射光频 率v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( ↑U/V 3.5 3.0 年 2.0 1.5 0.5E 0 5.6789101112x104H A.钠的逸出功为hw B.钠的截止频率为8.5×1014Hz C.图中直线的斜率为普朗克常量h D.遏止电压U。与入射光频率v成正比 2.如图所示是某金属在光的 E↑ 照射下产生的光电子的最 大初动能E与入射光频率 v的关系图像。下述错误的 -EY 是 A.该金属的逸出功等于hwo B.该金属的逸出功等于E C.入射光的频率为2v。时，产生的光电子的最 大初动能为E D.入射光的频率为0.5o时，产生的光电子的 最大初动能为0.5E 3.（多选)(2025·济南高二检测)光电管是应用 光电效应原理实现光信号转化为电信号的一 种传感器，主要应用于各种自动化控制、光纤 通信、太阳能电池等，现用如图1所示装置研 究光电效应现象，分别用同一光电管在不同光 照条件下进行三次实验，记录微安表的示数1 随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三 条光电流与电压之间的关系曲线（如图2所 示)。下列说法正确的是 () 18 光电效应的四类图像 的波粒二象性] ,单色光 K 人 ① 甲 P 乙 丙 U.U2o 市 图1 图2 A.甲光的频率小于乙光的频率 B.丙光的波长大于乙光的波长 C.甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同 D.甲光和丙光的强弱程度相同 知识点二康普顿效应和光子的动量 4.物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射 时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电 子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会 发生相应的改变。下列说法正确的是() A.当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部 分动量转移给电子，因此光子散射后频率 变大 B.康普顿效应表明光子除了具有能量之外还 具有动量 C.X光散射后与散射前相比，速度变小 D.散射后的光子虽然改变原来的运动方向， 但频率保持不变 5.(多选)(2023·海南等级考)已知一个激光发 射器功率为P,发射波长为入的光，光速为c, 普朗克常量为h,则 人光的颜率为分 B.光的能放为号 C光子的动最为号 D.在时间1内激光器发射的光子数为Pc h入 知识点三光的波粒二象性 6.关于光的本质下列说法正确的是 A.康普顿效应说明光具有波动性 B.光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性 C.在任何情况下，光都既具有波动性、同时又 具有粒子性 D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的 0 7.（多选)关于光的波粒二象性，下列说法中正 确的是 A.光的频率越高，衍射现象越不容易看到 B.光的频率越高，粒子性越显著 C.大量光子产生的效果往往显示波动性 D.光的波粒二象性否定了光的电磁说 8.关于光的波粒二象性，下列说法正确的是 ( A.光的频率越高，光的能量越大，粒子性越 明显 B.光的波长越长，光的能量越大，波动性越 明显 C.频率高的光只具有粒子性，不具有波动性 D.波长长的光不具有粒子性 综合提升练 9.（多选)(2025·河南安阳高二月考)频率为v 的光子，波长入=人，能量为E,则光的速度为 D A. B.pE C.E 03 h Ep 10.某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电效 应的规律。根据实验数据，小刚同学作出了 光电子的最大初动能与入射光频率的关系图 线如图乙所示，小明同学作出了遏止电压与 入射光频率的关系图线如图丙所示。已知光 电子的电荷量为e,则下列说法正确的是 光频率v 光电流 甲 A.如果图乙、图丙中研究的是同一金属的光 电效应规律，则a=C B.如果研究不同金属光电效应的规律，在图 乙中将得到经过(b,0)点的一系列直线 C.如果研究不同金属光电效应的规律，在图 丙中将得到不平行的倾斜直线 D普朗克希量h=分-货 181 1.（2025·四川成都联考)如图甲所示，分别用 a、b两种材料作为K极进行光电效应实验研 究，用频率为v的入射光照射K极，保持入射 光不变，则光电子到达A极时动能的最大值 E随电压U变化的关系图像如图乙所示，且 两图线平行，已知普朗克常量h。则下列说 法正确的是 窗口 光束 Em (UA 2E0 甲 乙 A.图线a、b的斜率k是普朗克常量h B.图线a、b的斜率k是电子的电荷量e C.材料a的逸出功W=hv+E, D.材料a、b的逸出功之比为1：2 2.（2025·北京市海淀区高二月考)a、b两种光 的频率之比为v。:v,=2:1,将两种光分别 照射到截止频率为宁的金属上，则a,b两种 光子的动量之比及产生的光电子的最大初动 能之比分别为 A.2:13:1 B.1:23:1 C.2:11:3 D.1:21:3 3.（多选)如图所示，图甲为光电效应实验的电 路图（电源正负极可对调），用一定强度的单 色光a、b分别照射阴极K,用电流表A测量 流过光电管的电流I,用电压表V测量光电 管两极间的电压U,调节滑动变阻器，得到如 图乙所示的1与U的关系图像。则() 光束 窗口 eK A ① a光 b光 甲 乙 A.用α光照射时光电管的极限频率高于用b 光照射时光电管的极限频率 B.a光在水中的传播速度比b光小 C.a光的光子动量大于b光的光子动量 D.滑动变阻器滑片滑到最左端时，光电流I 为零