第4章 第1、2节 普朗克黑体辐射理论 光电效应（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件围绕普朗克黑体辐射理论、光电效应及光的波粒二象性展开，通过“课前预知教材-课堂精析重难-课时跟踪检测”结构，以情境思考（如紫外线与红光照射锌板验电器实验）和质疑辨析（诺贝尔物理学奖案例）衔接经典物理与量子理论，搭建从宏观到微观的认知支架。 其亮点在于聚焦科学思维与科学探究，通过典例分析（如光电管I-U图像、Ek-ν图像）和题点全练清，强化模型建构与科学推理能力。例如结合爱因斯坦光电效应方程计算遏止电压，以康普顿效应阐释光子动量，助力学生深化粒子性观念，教师可依托此资料高效突破重难，提升教学效果。

第四章　原子结构和波粒二象性 选择性必修第三册 普朗克黑体辐射理论 光电效应 (赋能课——精细培优科学思维) 第1、2节 课标要求 学习目标 1.通过实验，了解光电效应现象。 2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。 3.能根据实验结论说明光的波粒二象性。 1.知道黑体辐射、能量子、光电效应、康普顿效应、光子的概念以及光电效应的规律，能解释相关现象，树立粒子性观念。 2.掌握黑体辐射的规律、光电效应的实验规律并能应用爱因斯坦光电效应方程解释相关规律。提高分析问题、解决问题的能力。 3.学会解释光电效应的规律，实事求是，理解能量子、光子，培养探索科学的兴趣。 课前预知教材 课堂精析重难 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 课前预知教材 一、普朗克黑体辐射理论 1.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生_____的物体。 2.黑体辐射：黑体向外辐射________的现象。 3.黑体辐射的实验规律 (1)随着温度的升高，各种波长的电磁波的辐射强度 都有增加。 (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短 的方向移动。 反射 电磁波 4.能量子 (1)定义：普朗克认为，组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值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=hν，其中ν是带电微粒的振动频率，h称为______常量，其值为h=6.626 070 15×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。 (3)能量的量子化：微观粒子的能量是________的，或者说微观粒子的能量是______的。 整数倍 普朗克 量子化 分立 [质疑辨析] 美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特由于发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性而获得诺贝尔物理学奖。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。 请对以下说法作出判断： (1)黑体能够完全吸收各种电磁波，但不辐射电磁波。 ( ) (2)黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关。 ( ) (3)量子化假说与黑体辐射的实验规律相当符合。 ( ) (4)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。( ) × √ √ √ 二、光电效应 1.定义：照射到金属表面的光，能使金属中的_____从表面逸出的现象。 2.光电子：光电效应中逸出的_______。 3.光电效应的实验规律 (1)存在截止频率：当入射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，不发生光电效应，νc称为截止频率。 (2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的______，光电流趋于一个饱和值——饱和光电流，而且在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和光电流_______。 电子 电子 增大 越大 (3)存在遏止电压：在光电管上施加反向电压，使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。由me=eUc可知，遏止电压越大，光电子的最大初动能越大。实验表明，对于同一种金属，光电子的能量只与入射光的_______有关，而与入射光的强弱无关。 (4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流，光电效应几乎是______发生的。 频率 瞬时 4.逸出功：要使电子脱离某种金属，所需外界对它做功的________。不同种类的金属，逸出功的大小也不相同。 5.爱因斯坦的光电效应理论 (1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子被称为______。 最小值 光子 (2)爱因斯坦光电效应方程 ①表达式：____=Ek+W0或Ek=____-W0。 ②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为_____的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能Ek。 hν hν W0 [情境思考] 如图所示，若利用紫外线灯照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器都有张角；而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么? 提示：金属能否发生光电效应，取决于照射光的频率，与照射光的强度无关。照射光包括可见光和不可见光，其中紫外线的频率大于红光的频率。 三、康普顿效应和光子的动量　光的波粒二象性 1.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长_______λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 2.光子的动量 康普顿为了解释康普顿效应，提出光子除了具有能量之外，还具有动量。 大于 (1)表达式：p=____。 (2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能会变小。因此，有些光子散射后波长_______。 3.光的波粒二象性 (1)在麦克斯韦的电磁理论建立之后，人们认识到光是一种_______。 (2)光电效应和康普顿效应揭示了光的______性。 (3)光既具有_______性，又具有_______性，光具有波粒二象性。 变大 电磁波 粒子 波动 粒子 [情境思考] 假如一个光子与一个静止的电子碰撞而被散射，散射光子的频率ν'与原来光子的频率ν相比哪个大?为什么? 提示：散射光子的频率比原来光子的频率小。入射光子与一个静止电子碰撞，要把一部分动量转移给电子，因而光子动量变小。从p=看，动量p减小意味着波长λ变大，因此散射后光子波长变大，频率变小，即ν>ν'。 课堂精析重难 1.一般物体与黑体的比较 强化点(一)　对黑体辐射理论的理解 要点释解明 项目 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 2.黑体辐射的实验规律 (1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。 (2)随着温度的升高 ①各种波长的辐射强度都有增加； ②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 3.普朗克对黑体辐射实验规律的解释 在能量量子化假设的基础上，普朗克得出了 黑体辐射的强度按照波长分布的公式，根据公式 得出的理论结果与实验结果吻合得非常完美。如 图所示，曲线是根据普朗克公式得出黑体辐射强 度按照波长分布的函数图像，小圆圈代表黑体辐射的实验值。从图像看出，两者符合性非常好。 4.普朗克的能量量子化假说的意义 (1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点。 (2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征。 [典例]　(2025·江苏无锡高二阶段练习)关于热辐射，下列说法正确的是 (　　) A.一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 B.一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 C.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 D.温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动 √ [解析]　根据黑体辐射实验规律可知，一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，故A正确；一般物体的热辐射，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况等因素有关，故B错误；黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，但黑体不一定是黑的，故C错误；温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故D错误。 1.1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法不属于能量子假说内容的是 (　　) A.物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B.能量子假说中将不可再分的最小能量值，称为“能量子” C.能量子假说中的能量子ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的 题点全练清 √ 解析：能量子假说认为，物体发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份不可再分的最小能量值，称为“能量子”，它的表达式为ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故选D。 2.(2025·江苏无锡高二阶段练习)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.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关 √ 解析：根据题图可知，在同一温度下，随波长的增大，辐射强度先增大后减小，故A错误；根据题图可知，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误；根据题图可知，随着温度升高，各种波长的辐射强度均增大，故C错误；黑体只能够发生热辐射，不能够发生热反射，黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关，故D正确。 如图所示，把一块锌板连接在验电器上，并使 锌板带负电，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板。 (1)观察到验电器指针如何变化? 强化点(二)　对光电效应的理解 任务驱动 　提示：指针张角变小。 (2)这个现象说明什么? 提示：说明紫外线会让电子从锌板表面逸出。 1.光电效应的五组概念 (1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。 (2)光电子的初动能与光电子的最大初动能： ①光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能。 要点释解明 ②只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，光电子才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 (3)光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε=hν (ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积，即光强等于nhν。 (4)光电流和饱和光电流：金属板逸出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 (5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。 2.光电效应与经典电磁理论的矛盾 (1)矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关 按照光的经典电磁理论，光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光的强弱有关。而实验表明：遏止电压由入射光的频率决定，与光强无关。 (2)矛盾之二：存在截止频率 按照光的经典电磁理论，不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够的能量从而逸出金属表面，不应存在截止频率。而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入射光频率大于截止频率时才会发生光电效应。 (3)矛盾之三：具有瞬时性 按照光的经典电磁理论，如果光很弱，电子需经几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的。 [典例]　如图所示是一种典型的光电管示意图，抽成真空 的玻璃管内部密闭有阴极和阳极，当受到光照时，就会发生光 电效应，将其与灵敏电流计相连，关于此光电管以下说法正 确的是 (　　) A.图中A为阳极，B为阴极 B.当光照射在A极，会从其表面逸出光子打在B极上 C.只提高照射光频率时，会使得电路中光电流变大 D.只提高光照强度时，会使得电路中光电流变大 √ [解析]　由光电效应的基本知识可知，题图中A为阴极，B为阳极，A错误；光照射在A上会从其表面逸出光电子，而非光子，B错误；提高照射光频率并不会增加单位时间逸出的光电子数目，所以光电流不会变大，C错误；提高光照强度可以增加单位时间逸出的光电子数目，会使得电路中的光电流变大，D正确。 [误区警示] 关于光电效应的三个理解误区 误区1：认为只要光强足够大，就能发生光电效应。 产生该误区的原因是对发生光电效应的条件认识不清，实际上能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关。 误区2：认为在光的频率不变时，光电流的强度与入射光的强度一定成正比。 出现该误区是由于混淆了光电流和饱和光电流。实际上，在光的频率不变时，光电流达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有饱和光电流的强度才与入射光的强度成正比。 误区3：认为入射光越强，产生的光电子数一定越多。 这是对光强的概念理解不全面造成的。实际上，入射光强度指的是单位时间内入射到金属单位面积上的光子的总能量，是由入射的光子数和入射光子的频率共同决定的，可用E=nhν表示，其中n为单位时间内入射的光子数。在入射光频率不变的情况下，入射光强度与光子数成正比。换用不同频率的光，即使入射光强度相同，光子数目也不同，因而逸出的光电子数目也不同。 1.(2025·盐城高二检测)如图所示，电路中所有元 件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中并没有 电流通过，其原因可能是 (　　) A.入射光强度太弱　　　 B.光照时间太短 C.入射光波长太长 D.入射光频率太大 题点全练清 √ 解析：电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中并没有电流通过，其原因可能是入射光的波长太长，即入射光频率太小，使得入射光的光子能量小于光电管的逸出功，无法产生光电效应现象，故C正确，A、B、D错误。 2.某实验小组用如图所示的实验装置探究某金属发生 光电效应的实验规律。当用频率为ν的入射光照射金属板K 时，电流表示数不为零，向右调节滑动变阻器的滑片P， 直到电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数为Uc。 下列说法中正确的是 (　　) A.实验时电源的左端为正极 B.实验时电源的右端为正极 C.若不改变入射光频率和电路，增大入射光强度，Uc将会变大 D.调换电源的极性(同时调整电压表)，保持光照不变，向右滑动滑片P的过程中，电流表示数一定一直增大 √ 解析：根据题意可知，当向右调节滑动变阻器的滑片P时，可使电流表的示数为零，说明此时光电管两端的电压为反向电压，则电源的右端为正极，故A错误，B正确；对于同一种金属，若不改变入射光频率和电路，增大入射光强度，Uc将保持不变，故C错误；调换电源的极性(同时调整电压表)，保持光照不变，向右滑动滑片P的过程中，当电流达到饱和光电流后，电压增大，电流将保持不变，故D错误。 1.对光电效应方程的三点理解 (1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0~Ek范围内的任何数值。 (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程 ①能量为ε=hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。 强化点(三)　光电效应方程及其应用 要点释解明 ②如果克服吸引力做功最少，为W0，则电子离开金属表面时动能最大，为Ek，根据能量守恒定律可知，Ek=hν-W0。 (3)光电效应方程包含了发生光电效应的条件 若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek=hν -W0>0，亦即hν>W0，ν>=νc，而νc=恰好是光电效应的截止频率。 2.四类图像 图像名称 图线形状 读取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率(极限频率)：横轴截距；②逸出功：纵轴截距的绝对值W0= |-E|=E；③普朗克常量：图线的斜率k=h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率νc：横轴截距；②遏止电压Uc：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 图像名称 图线形状 读取信息 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：横轴截距； ②饱和光电流Im：电流的最大值；③最大初动能：Ekm=eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1=eUc1，Ek2=eUc2 [典例]　在研究光电效应的实验中，光电管的阴极 材料为铯(Cs)，用某一频率的光照射，实验测得光电流 随电压变化的图像如图所示。已知铯的逸出功为3.0× 10-19 J，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，元电荷e=1.60× 10-19 C。(结果均保留3位有效数字) (1)铯发生光电效应的极限频率是多少? [答案]　4.52×1014 Hz　 [解析]　已知铯的逸出功W0=3.0×10-19 J，从题图可知遏止电压Uc=2.5 V。 设铯的极限频率为νc，有W0=hνc 解得νc=≈4.52×1014 Hz。 (2)本次实验的入射光频率是多少? [答案]　1.06×1015 Hz [解析]　当光电管加遏止电压时，光电流为零， 有eUc=m， 设入射光频率为ν，根据爱因斯坦光电效应方程， 有hν=W0+m，解得ν=≈1.06×1015 Hz。 [变式拓展]　上述[典例]中，若用频率相同、强度不同的光分别照射光电管的阴极形成光电流，那么在下列光电流与电压的关系图像中，正确的是 (　　) √ 解析：用频率相同的光照射光电管时，光电子的最大初动能相等，由eUc=m可知，加在光电管上的遏止电压相同，A、B错误；因入射光强度不同，光电流饱和值也不相同，光强越大，入射光子越多，饱和光电流越大，故C正确，D错误。 1.某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，其中νc为极限频率。下列说法正确的是 (　　) A.逸出功随入射光频率的增大而减小 B.最大初动能Ek与入射光强度成正比 C.最大初动能Ek与入射光频率成正比 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 题点全练清 √ 解析：逸出功是金属的固有属性，只与金属本身有关，与入射光的频率无关，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知，最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，但最大初动能与入射光的频率不是成正比关系，故B、C错误；根据Ek=hν-W0并结合图像可知，Ek⁃ν图线的斜率表示普朗克常量，故D正确。 2.用如图所示的装置研究光电效应现象。用光子能量为 2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应；移动滑动变 阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.5 V时，电流 表G示数为零，则 (　　) A.改用光子能量为2.0 eV的光照射到光电管上时，不能发生光电效应 B.光电子的最大初动能为1.5 eV C.光电管阴极的逸出功为1.5 eV D.开关S断开后，无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表G的示数总为零 √ 解析：题图中电源所加电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于1.5 V时，电流表G示数为零，则遏止电压为Uc=1.5 V，光电子的最大初动能为Ekmax=eUc=1.5 eV，故B正确；根据光电效应方程有Ekmax=hν-W0，解得阴极的逸出功W0=hν-Ekmax=2.5 eV-1.5 eV=1.0 eV，故C错误；改用光子能量为2.0 eV的光照射到光电管上时，由2.0 eV>1.0 eV可知，仍然能发生光电效应，故A错误；用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管时，根据上述分析可知，光电子具有一定的初动能，当开关S断开后，无论怎么移动滑动变阻器的滑片，光电子均能够达到阳极，电流表G的示数不为零，故D错误。 1.康普顿效应与经典物理理论的矛盾 (1)按照经典物理学的理论，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒进而再次产生电磁波，并向四周辐射，这就是散射光。 (2)散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)。因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光。 (3)经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系。 强化点(四)　康普顿效应与光的波粒二象性 要点释解明 2.对康普顿效应的理解 在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子动量可能会变小。 由光子动量p=知，p变小，则光的波长变长。 3.对光的波粒二象性的理解   实验基础 表现 说明 光的 波动性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述 (2)足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的 (2)光的波动性不同于宏观观念的波 光的 粒子性 光电效应、 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)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续” “一份一份”的 (2)光子不同于宏观观念的粒子 1.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.能量更大 C.动量更小 D.传播速度更大 题点全练清 √ 解析：所有电磁波在真空中传播的速度相等，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，中性氢辐射的光子波长更长，频率更小，能量更小，动量更小，A、B错误，C正确。 2.美国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.康普顿效应揭示了光的粒子性，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 √ 解析：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p=，可知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，揭示了光的粒子性，故A、C、D错误，B正确。 3.光子有能量，也有动量，动量p=，它也遵守有关动量的规律。如图所示，真空中有“∞”形装置可绕通过横杆中点的竖直轴O O'在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量都相同的圆形白纸片(反射光子)。当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时的转动情况(俯视)，下列说法中正确的是(　　) A.顺时针方向转动 B.逆时针方向转动 C.顺时针或逆时针方向转动都有可能 D.不会转动 √ 解析：根据动量定理Ft=mvt-mv0，由光子的动量变化可知，黑纸片和光子之间的作用力小于白纸片和光子之间的作用力，所以装置开始时逆时针方向转动，B正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1.(2025·江苏镇江高二期中)普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是 (　　) A.人所受的重力 B.人的个数 C.人的身高 D.人的速度 √ 解析：人所受的重力、人的身高和人的速度值都是可以连续的值，不具有“量子化”特征；而人的个数是不连续的值，具有“量子化”特征。故选B。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 2.关于黑体辐射，下列说法正确的是 (　　) A.黑体吸收了绝大部分电磁波 B.黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 C.黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D.普朗克提出能量子假说，完美解释了黑体辐射实验规律 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：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，A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料及表面状况无关，B错误；黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，C错误；普朗克提出能量子假说，完美解释了黑体辐射实验规律，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 3.中国天眼的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳 系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意 义。如果为天眼配备一部发射功率为P的发射机，其发 射的无线电波波长为λ。那么该发射机每秒钟发射的光子数量是 (　　) A.h B.phcλ C. D. √ 解析：光子能量为ε=hν=，设该发射机每秒钟发射的光子数量是n，则有Pt=nεt，可得n=，故选C。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 4.(2025·山东高考)在光电效应实验中，用频率 和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的 金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初 动能Ek的大小关系正确的是 (　　) A.Ek1>Ek2>Ek3 B.Ek2>Ek3>Ek1 C.Ek3>Ek2>Ek1 D.Ek3>Ek1>Ek2 √ 解析：光电子的最大初动能与遏止电压的关系为Ek=eUc，由题图可知Uc2>Uc3>Uc1，则有Ek2>Ek3>Ek1，故B正确，A、C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 5.太阳光含有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光，下列对这七种色光的认识正确的是 (　　) A.紫光的波长最长 B.红光的能量子最大 C.七种色光的能量子均相同 D.紫光的能量子最大 √ 解析：由电磁波谱可知，紫光的波长最短、频率最大，由ε=hν可知，紫光的能量子最大，A、B、C错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 6.如图所示为两种不同金属A、B用光照射发生光电效 应时，最大初动能Ek与入射光频率ν之间的函数关系图像， 则金属A、B可发生光电效应的截止波长λA∶λB为 (　　) A.2∶3 B.4∶9 C.1∶2 D.3∶2 √ 解析：根据光电效应方程Ek=hν-W0可得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功；当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为ν0=，结合λ=，可知金属A、B发生光电效应的截止波长λA∶λB=3∶2，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 7.(2025·江苏无锡高二期末)光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，实验发现，用紫外线照射金属锌能发生光电效应，而用红光照射时不能使金属锌发生光电效应，这是因为 (　　) A.红光的频率小于金属锌的截止频率 B.红光光子能量大于紫光光子能量 C.红光照射的时间不够长 D.红光的强度小于紫光的强度 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：只有当入射光的频率大于或等于金属的截止频率时，才能发生光电效应，红光照射时不能使金属锌发生光电效应，这是因为红光的频率小于金属锌的截止频率，与红光照射的时间和强度无关，故A正确，C错误；红光频率小于紫外线的频率，则红光光子能量小于紫光光子能量，故B错误；根据题意无法比较红光的强度与紫光的强度的大小关系，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 8.(2025·江苏扬州高二期末)如图甲所示的光电 管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可 将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛 应用，其基本工作原理如图乙所示，当金属极K上 发生光电效应时，电路导通。下列说法正确的是 (　　) A.只要照射到金属极K上的光足够强，电路就能导通 B.照射光频率越大，逸出的光电子动能一定越大 C.电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上 D.电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电流越大 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：只有照射光的频率大于或等于金属极K的截止频率时，金属极K才能发生光电效应，电路才能导通，故A错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知，照射光频率越大，逸出的光电子的最大初动能越大，故B错误；由题图可知，电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从上向下，故C错误；电路导通情况下，光照越强，单位时间内通过导体横截面积的光电子越多，电阻R上的电流越大，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 9.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.该金属的逸出功增大 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不变 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：金属的逸出功是金属本身的特性，与照射光的强度无关，A错误；根据ε=hν可知，X光的光子能量与其强度无关，B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0，结合以上分析可知，逸出的光电子最大初动能与照射光的强度无关，C错误；若增加此X光的强度，则单位时间入射到金属表面的光子数增多，单位时间逸出的光电子数增多，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 10.(2025·江苏新沂高二期末)物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，部分波长发生改变，这个现象称为康普顿效应，我国物理学家吴有训证实了该效应的普遍性。如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一个方向散射出去，下列说法正确的是 (　　) A.散射光子的速度变小 B.散射光子的速度可能变大 C.散射光子的频率变小 D.散射光子的波长变短 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：散射后的光子速度不变，但能量减小，根据ε=hν可知光子的频率变小，根据c=λν可知，光子的波长变长。故选C。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 11.如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置，图乙为在a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是 (　　) A.a、b、c三种光的频率各不相同 B.b、c两种光的光强可能相同 C.若b光为绿光，a光可能是紫光 D.图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：由光电效应方程及动能定理可得eUc=Ek=hν-W0，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；光的频率不变时，最大光电流与光强成正比，对比题图乙可知，b光较c光强，B错误；由以上分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；题图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和电流，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 12.(12分)如图甲所示，一验电器与锌板相连，在O处用一频率为ν1的紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。现使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的频率为ν2的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (1)若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 _____(选填“有”或“无”)偏转。(3分)  解析：已知用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明锌板的截止频率大于黄光的频率，而红外线的频率比黄光的频率更小，则不能发生光电效应，验电器指针无偏转。 无 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)若锌板的截止频率为νc，则ν1、ν2、νc的大小关系为________。(3分)  ν1>νc>ν2　 解析：用ν1的紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角，说明ν1>νc 用频率为ν2的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明ν2<νc 所以ν1>νc>ν2。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (3)为了进一步研究光电效应的规律，某同学设计了如图乙所示的电路，图中A和K为光电管的两极，K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为6.4 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的示数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1 V，则光电管阴极材料的逸出功为_____eV，该阴极材料的截止频率为___________Hz。(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，元电荷e=1.6×10-19 C，结果保留两位有效数字)(6分)  4.3 1.0×1015 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0 当滑动变阻器的滑片P滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1 V，说明eUc=Ek 解得W0=hν-eUc=6.4 eV-2.1 eV=4.3 eV 该阴极材料的截止频率νc== Hz≈1.0×1015 Hz。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 13.(12分)如图所示，阴极K用极限波长λ0=0.66 μm的 金属铯制成，用波长λ=0.50 μm的绿色光照射阴极K，调 整两极板间电压，当A极板电压比阴极K高出2.5 V时，光 电流达到饱和，电流表示数为0.64 μA。已知普朗克常量 h= 6.63×10-34 J·s，e=1.6×10-19 C。(结果保留两位有效数字) (1)求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；(6分) 答案：4.0×1012个　9.6×10-20 J　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：光电流达到饱和时，阴极K发射的光电子全部到达阳极A，根据电流定义式可知q=IΔt=ne，则阴极K每秒发射的光电子的个数为 n==(个)=4.0×1012(个) 根据光电效应方程有Ek=hν-W0=h-h≈9.6×10-20 J。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)如果把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒钟阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能。(6分) 答案：8.0×1012个　9.6×10-20 J 解析：如果照射光的频率不变，光强加倍，则阴极K每秒发射的光电子数加倍，即n'=2n=8.0×1012(个) 光电子的最大初动能与照射光的光照强度无关，所以仍然是Ek≈9.6×10-20 J。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $