重难点专训58 光电效应　波粒二象性（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

重难点专训58 光电效应　波粒二象性（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 8 研判·模型总结 类型1　光电效应规律的理解和应用 1．“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。 (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。 2．“两条”关系 (1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 (2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。 3．“三个”关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0，其中Ek＝mev (2)最大初动能与遏止电压的关系：mev＝eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。 类型2　光电效应图像的理解 图像名称 图线形状 由图线直接(间接) 得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和光电流Im：光电流的最大值 ③最大初动能： Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能： Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标 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(注：此时两极之间接反向电压) 模拟·基础演练 1．现代物理学揭示了微观世界的波粒二象性，如图所示为黑体辐射的能谱密度与波长的关系图像，关于黑体辐射的这一规律，下列说法正确的是（     ） A．能谱密度与温度有关，可用粒子性解释 B．能谱密度与温度无关，可用粒子性解释 C．能谱密度与温度有关，可用波动性解释 D．能谱密度与温度无关，可用波动性解释 2．在光电效应实验中，用频率和光照强度都相同的单色光照射不同的金属，所得光电子最大初动能与金属材料逸出功的关系图像如图所示，若使用频率更高的单色光进行该实验，则得到图像的（     ） A．截距增大 B．截距减小 C．斜率增大 D．斜率减小 3．用激光照射基态氢原子所产生的大量处于激发态氢原子向低能级跃迁时产生3种光线，用3种光线分别照射光电管，只有1种光线能使光电管发生光电效应，其光电流与电压的关系图像如图甲所示，氢原子的能级图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．激光光子能量为 B．能使光电管发生光电效应的光子能量为 C．光电子最大初动能为 D．最容易发生衍射现象的光是由能级跃迁到能级时产生的 4．如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流随电压变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．通过同一装置发生双缝干涉，乙光的相邻条纹间距大 5．2024年12月13日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是因大气中的冰晶反射灯光而形成。一束复合光从左侧界面折射进入长方体冰晶，现考虑其中两束单色光，冰晶对这两种光的折射率分别为，其光路图如图所示。下列说法正确的是（　　） A． B．用同一装置做单缝衍射实验，光中央条纹宽度比光中央条纹宽度小 C．逐渐增加复合光在左侧界面的入射角（小于），在冰晶的右侧面，光先发生全反射 D．若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能使该金属发生光电效应 6．“水染青红带一条，和云和雨系天腰”是宋代释智嵩《赋虹霓》中的浪漫诗句。某同学利用特殊材质的塑料球（其折射率与水接近）模拟小水滴，探究大气光学现象虹和霓的成因。图甲和图乙分别是模拟虹和霓的形成过程，图中的出射光线分别为红光和紫光，下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是紫光 B．形成虹的主要原因是光的衍射 C．形成霓的主要原因是光的干涉 D．若用a光和b光分别照射同一金属板，a光更易发生光电效应 7．爱因斯坦这样评价普朗克的贡献：“普朗克常量的发现成为20世纪所有物理学研究的基础，并从那时起几乎完全决定了物理学的发展”，美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克常量。如图为光电效应实验中金属的遏止电压与入射光频率的关系图像，已知该图线与横轴交点的横坐标为，与纵轴交点的纵坐标绝对值为，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为（　　） A． B． C． D． 8．（多选）如图所示的实验规律对应的说法正确的是（　　） A．图甲是氢原子的能级示意图，图甲中，处于基态的氢原子能吸收能量为12.75eV的光子而发生跃迁 B．图乙是电子束穿过铝箔的衍射图样，此图样证实电子具有波动性，而质子、原子与分子由于质量较大不具有波动性 C．图丙是用多种频率的光进行光电效应实验时所得到的光电流与所加电压的关系，可知a光的频率最大 D．图丁是卢瑟福进行α粒子散射实验的图景，他通过实验分析数据后提出原子的核式结构模型 9．（多选）如图，两束单色光A和B从空气射入半圆形玻璃棱镜，均从O点射出，且合并为复色光C，两种单色光A和B照射同种金属都能发生光电效应，现在调节两束光强分别照射相同的光电管，使实验时两束光在单位时间内产生相同数量的光电子，实验所得的图像如下图，下列说法正确的是（　　） A．A光频率大于B光 B．A光在棱镜中速度较大 C．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图C规律变化 D．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图D规律变化 10．（多选）在探究光电效应的规律的实验中，金属钠的遏止电压与入射光频率的关系图像如图中的直线所示。元电荷为，金属钠的截止频率为，逸出功为，金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功。下列说法正确的是（　　） A．直线的斜率为 B．直线的斜率为 C．金属锌的图像可能为图中的直线① D．金属锌的图像可能为图中的直线② 11．（多选）如图（a）为某光电烟雾探测器的工作原理图，该探测器可用于火灾报警。当烟雾进入检测室时，光源（S）发出的光被烟雾颗粒散射，部分散射光进入光电管（M）。光照射到光电管中的钠表面时，会发生光电效应产生光电流，当光电流大于预设范围便会触发警报。已知烟雾浓度越高，散射光越强，金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图（b）所示，电子电荷量大小为，光速为。则（　　） A．产生的光电子的最大初动能与烟雾浓度无关 B．不变时，烟雾浓度越低，产生的光电流越大 C．要使钠发生光电效应，S发出的光波波长应大于 D．金属钠的逸出功为 12．（多选）雨过天晴的天空经常会出现彩虹。彩虹是因为下雨后的空气中布满了小水珠，太阳光透过水珠后经过多次的折射和反射形成的。图为一束太阳光射到水珠上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．a、b两种光分别从玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大 B．两束光通过同一缝宽的装置发生衍射，b光的中央明条纹宽度较大 C．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定可以使该金属发生光电效应 D．在真空中，a、b两种光的速度相同，在水珠中，b光的波速比a光的大 13．甲图，一群处于能级的氢原子受到动能为的自由电子碰撞________（填“能”或“不能”）跃迁至能级；从跃迁至能级释放出的谱线称为“巴尔末系”，现从、、三个能级跃迁至能级产生的光子照射至乙图的光电管，形成的图线如丙图所示，则从跃迁至所形成的图线为丙图中的________（填“a光”、“b光”或“c光”）。 14．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U与入射光频率v，作出U﹣v的图象，由此算出普朗克常量h＝_____并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．该金属的截止频率v0＝_____（图中频率v1、v2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知） 15．图甲为氢原子能级图，其中、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的。用谱线的光照射如图乙电路中光电管的阴极金属K，得到光电流与电压的关系如图丙所示。已知电子的电荷量大小为e。 (1)求从K极打出光电子的最大初动能Ekm和阴极金属K的逸出功W0； (2)若光电管所加电压，求到达阳极B处电子的最大动能。 重难·创新演练 16．如图甲所示，氢原子由较高能级向n=2能级跃迁时，发出的两种可见光a、b分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器滑片P，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长 B．测遏止电压时需将图甲所示的滑片P向左移动 C．相比可见光b，可见光a是从更高能级跃迁到n=2能级产生的 D．对应于图乙中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的多于b光产生的 17．如图甲是氢原子的能级结构，图乙是研究光电效应的实验装置，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，照射K极，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光光子能量范围约为1.6eV到3.1eV之间。下列说法正确的是（     ） A．一群氢原子从能级向低能级跃迁时，向跃迁时释放出的光子波长最短。 B．一个氢原子从能级向低能级跃迁时就能辐射出2种频率的可见光 C．如果图乙中电源右侧为正极，无论怎样调节滑动变阻器滑片都不能使光电流为零 D．b光的光子频率小于a光的光子频率 18．1914年物理学家密立根用图甲所示的电路探究光电效应规律，用同一光电管在不同光照条件下得到了三条光电流与电压的关系曲线（甲、乙、丙）如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．甲的光照强度比丙的大 B．甲的遏止电压比乙的小 C．阴极K的逸出功在乙照射时比丙照射时小 D．要测量阴极K金属的饱和光电流，a应为电源正极 19．如图甲是研究光电效应的实验装置，在光电效应实验中，滑片P初始位置处于滑动变阻器中点O。小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则（     ） A．甲光的频率小于乙光频率 B．乙光的光子数小于丙光的光子数 C．滑片P向b端移动，电流表示数会一直增大 D．乙光照射产生的光电子到达阳极的一定动能最大 20．如图甲所示，氢原子由较高能级向n=2能级跃迁时，发出的两种可见光a、b分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器滑片P，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．相比可见光b，可见光a是从更高能级跃迁到n=2能级产生的 B．测遏止电压时需将图甲所示的滑片P向右移动 C．a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长λca＞λcb D．对应于图乙中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的多于b光产生的 21．（多选）研究光电效应的实验电路图如图（a）所示，其光电流与电压的关系如图（b）所示。则下列说法中正确的是（     ） A．若电源的左端是正极，滑动变阻器的滑动触头向右滑动，光电流不一定增大 B．图线甲与乙不是同一种入射光，入射光甲的强度等于乙光的强度 C．若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小 D．由图可知，乙光的频率小于丙光的频率 22．（多选）研究光电效应的电路图如图1所示，现用不同波长的光照射光电管的阴极，发现当波长大于的光照射都不能形成光电流，用波长较短的光照射时，则能产生光电流。若有光电流产生，则将其电源的正负极反接，测得其遏止电压。经多次实验，得到遏止电压与入射光波长的关系如图2所示，其中为图像的渐近线，已知电子的质量为，所带电量的绝对值为，光速为，则（     ） A．金属的逸出功为 B．普朗克常量为 C．用波长为的光照射产生的光电子的最大初动能为 D．用波长为的光照射产生的光电子的德布罗意波长最小为 23．（多选）如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（　　） A．光子能量 B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 C．在水中的传播速度 D．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 24．（多选）如图所示是工业生产中大部分光电控制设备（如夜亮昼熄的路灯）用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是（     ）。 A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中的光电流增大 C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，电路中可能有光电流 D．改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流 25．（多选）一束包含a、b两种单色光的细光束从空气中射入顶角为的等腰三棱镜，A为入射点，经两次折射分别从C、D射出，如图所示，AC连线与底边平行。已知a光的偏向角为δ（C点出射光线与A点入射光线的夹角），三棱镜对a、b光的折射率分别用na、nb表示，则下列结论正确的是（     ） A． B． C．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距xa<xb D．若用a、b两单色光分别照射相同金属板都能发生光电效应，则逸出的光电子最大初动能Eka<Ekb 26．（多选）冰晶通常是正六边形的晶体结构，一束太阳光在面斜射入冰晶，从面射出，、是其中两束单色光，单色光照射某金属能发生光电效应，则下列说法正确的是（　　） A．单色光的频率比单色光的频率高 B．在冰晶中，单色光的传播速度比单色光的传播速度大 C．在真空中，单色光光子的动量比单色光光子的动量大 D．单色光照射该金属也一定能发生光电效应 27．另一类光电烟雾探测器的原理如图（a），当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。传感器检测到光电流大于预设范围便会触发警报。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率的变化规律如图（b）所示。 （1）光源S发出的光波波长应小于___________m。 （2）图（b）中图像的斜率为k，普朗克常量h＝___________。（电子电荷量e） 28．如图甲所示，验电器与锌板相连，在处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。使验电器指针回到零，再用黄光灯照射锌板，验电器指针无偏转。 （1）改用强度更大的黄光灯照射锌板，可观察到验电器指针________（选填“有”或“无”）偏转。 （2）为进一步研究光电效应的规律，某探究小组设计了如图乙所示的电路，用强蓝光、弱蓝光、强紫光、弱紫光分别照射同一个光电管做实验，得到四条光电流与电压的关系曲线，如图丙所示，其中有一条曲线在图中未画出，则未画出的曲线与横轴的交点位于________（选填“”或“”）处；图中曲线2对应的入射光为________（选填“强蓝光”“弱蓝光”“强紫光”或“弱紫光”）。 （3）若已知实验（2）中所用紫光的频率为，对应的遏止电压为，普朗克常量为，电子电荷量大小为，则乙图中光电管的逸出功为________（用，，，表示） 29．如图所示，玻璃砖的横截面是半径为的半圆，圆心为点，直径与轴重合。一束平行于轴的激光，从横截面上的点由空气射入玻璃砖，恰好射到轴处的光电探测器的点上。已知点到轴的距离为，、间的距离为。 (1)求玻璃砖的折射率； (2)若探测器阴极材料的逸出功为，普朗克常量，求该材料的截止频率。 30．截面为半圆形的透明体水平放置，半径R=3cm，圆心为O，直径上有一点A， 圆弧最低点为B，如图所示。用某激光笔发出的红光照射A点，当激光与直径的夹角为时，经透明体折射后激光恰好从B点射出。已知激光笔的功率为5mW，产生650 nm的红光，光在真空中的传播速度 普朗克常量 求： (1)激光在透明体内的折射率； (2)该激光笔1min内发射的光子个数（保留一位有效数字）。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训58 光电效应　波粒二象性（福建专用） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A C C B D A AD AD AD 题号 11 12 16 17 18 19 20 21 22 23 答案 AD BD B C D A C AD AD AB 题号 24 25 26 答案 BCD BD AB 模拟·基础演练 1．A 【详解】由图可知，不同温度下黑体辐射的能谱密度曲线不同，且温度越高，辐射强度越大，说明能谱密度与温度有关；黑体辐射的实验规律无法用经典的电磁理论（波动性）解释，普朗克提出了能量子假说，认为能量是不连续的，是一份一份的，成功解释了黑体辐射规律，这体现了微观粒子的粒子性。 故选A。 2．A 【详解】由爱因斯坦光电效应方程，可知，在图像中，直线的纵截距为，斜率为。换用频率更高的单色光后，增大，纵截距增大，斜率仍为。 故选A。 3．C 【详解】A．激光光子能量，A错误； B．由选项A可知能使光电管发生光电效应的光子能量为，B错误； C．根据图像可知，光电流为零时的反向电压（遏止电压）为，故光电子的最大初动能为，C正确； D．波长越长衍射现象越明显，由能级跃迁到能级时放出光子能量最大，波长最短，衍射本领最小，由能级跃迁到能级时放出光子能量最小，波长最长，最容易发生衍射，D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 解得， 乙光对应的遏止电压较大，对应的光子能量最大，A错误； B．用甲光照射时饱和光电流最大，B错误； C．根据动能定理 解得 用乙光照射时光电子的最大初动能最大，C正确； D．乙光的光子能量最大，频率最高，波长最短，通过同一装置发生双缝干涉，，乙光的相邻条纹间距小，D错误。 故选C。 5．B 【详解】A．由图可知，a光的偏折程度更大，所以a光的折射率大于b光的折射率，故A错误； B．因为a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，根据可知，a光的波长小于b光的波长，则用同一装置做单缝衍射实验，a光中央条纹宽度比b光中央条纹宽度小，故B正确； C．冰晶形状为长方体，所以两光均不能在右侧面发生全反射，故C错误； D．a光能使某金属发生光电效应，而a光的频率大于b光的频率，所以b光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．由光路图可知，塑料球对a光的偏折程度较大，可知a光的折射率较大，频率较大，即a光是紫光，b光是红光，A错误； BC．形成霓和虹的主要原因都是光的折射造成的，BC错误； D．若用a光和b光分别照射同一金属板，因a光的频率较大，可知a光更易发生光电效应，D正确。 故选D。 7．A 【详解】根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 可知图像的斜率为 则普朗克常量为 故选A。 8．AD 【详解】A．光子激发跃迁需要满足的条件是光子的能量恰好是跃迁的两个能级的能量差。图甲中，处于基态的氢原子能吸收能量为12.75eV的光子跃迁到的能级，故A正确； B．图乙是电子束穿过铝箔的衍射图样，证实电子具有波动性，质子、原子与分子同样具有波动性，故B错误； C．根据爱因斯坦的光电效应理论，不同色光的图线说明频率大的光对应的遏止电压越大，则b光的频率最大，故C错误； D．粒子散射实验示意图中绝大多数粒子基本上沿原方向前进，极少数粒子发生偏转，说明原子具有核式结构，故D正确。 故选AD。 9．AD 【详解】AB．根据折射率以及光路的可逆性可知，单色光A的偏折程度较大，其折射率较大，因此A光频率大于B光，B光在棱镜中传播速度较大。故A正确，B错误； CD．当滑片过点向端滑动，即加负向电压时，由最大初动能 以及遏止电压与最大初动能关系 联立解得遏止电压 A光频率大于B光则A光遏止电压大于B光。当滑片过点向端滑动时，即加正向电压时，由于在单位时间内产生相同数量的光电子，则饱和光电流大小相等。故C错误，D正确。 故选AD。 10．AD 【详解】AB．根据爱因斯坦光电效应方程有 可得 则所有金属的图像的斜率均为 又 联立可得，故A正确，B错误； CD．设金属锌的逸出功为，由题意可知金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功，即；根据 可知金属锌的图像的横轴截距大于金属钠的图像的横轴截距，则金属锌的图像可能为题图中的直线②，故C错误，D正确。 故选AD。 11．AD 【详解】A．根据光电效应方程 光电子的最大初动能由光子频率和金属的逸出功决定，与烟雾浓度无关，故A正确； B．不变，烟雾浓度越低，到达光电管M的散射光越弱，产生的光电流越小，故B错误； C．发生光电效应的条件为光子频率大于极限频率，根据 光波波长小于才有光电子逸出，故C错误； D．根据， 得 利用图（b）的斜率和横轴截距计算可得，故D正确。 故选AD。 12．BD 【详解】由图可知，a光的偏折程度更大，即水珠对a光的折射率更大。 A．根据 a、b两种光分别从玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小，故A错误； B．a光的折射率更大，即a光的频率大，根据可知，a光的波长短，所以，两束光通过同一缝宽的装置发生衍射，b光的中央明条纹宽度较大，故B正确； C．a光的频率大，所以，若a光能使某金属发生光电效应，则b光不一定可以使该金属发生光电效应，故C错误； D．在真空中，a、b两种光的速度相同，在水珠中，根据可知，b光的波速比a光的大，故D正确。 故选BD。 13． 能 c光 【详解】[1]自由电子 所以氢原子能跃迁至能级； [2]由光电效应方程，从跃迁至的能量最小，则遏止电压最小，应是c光。 14． 【详解】根据爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hv-W0,动能定理：eUc＝Ek,得：，结合图象知：； 解得普朗克常量：，截止频率：； 15．(1)1.8eV，1.06eV (2)9.8eV 【详解】（1）由图乙可知，其遏止电压V 光电子的最大初动能 所以 由题可知，辐射光子的能量 根据光电效应方程有 解得 （2）根据题意可知，若光电管加电压V时，为正向电压，由动能定理有 解得 重难·创新演练 16．B 【详解】A．a、b产生的光电子在K处，b的最大初动能比a大，根据 可知a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长，故A错误； B．测遏止电压时，应使K板电势高于A板电势，需将图甲所示的滑动变阻器滑片向左移动，故B正确； C．根据光电效应方程和动能定理可得 因b的遏止电压大于a的遏止电压，可知b的频率大于a的频率。 根据，知可见光b是从更高能级跃迁到n=2能级产生的，故C错误； D．对应于图乙中的M点，a和b的光电流相等，可知单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的等于b光产生的，故D错误。 故选B。 17．C 【详解】A．氢原子跃迁释放光子的能量等于能级差，由 可知能级差越小，光子能量越小，波长越长。向跃迁的能级差仅为 是所有跃迁中能级差最小的，因此释放的光子波长最长，故A错误； B．大量激发态的氢原子跃迁，共产生6种能量的光子，分别为： ：（红外，非可见光） ：（可见光） ：（紫外，非可见光） ：（可见光） ：（紫外，非可见光） ：（紫外，非可见光） 可见光共2种。但一个氢原子从向低能级跃迁，跃迁路径是随机的，比如路径为时只有可辐射1种可见光，路径为时只有可辐射1种可见光，路径为和路径为没有可见光，并不能辐射出2种可见光，故B错误； C．若图乙电源右侧为正极，则光电管阳极A接正、阴极K接负，光电管加的是正向电压，电场会驱动光电子向阳极运动，光电流只会随正向电压增大逐渐饱和，无法通过调节滑片加反向遏止电压让光电流为零，只要光子都能产生光电效应，正向电压下光电流不可能调为零，故C正确； D．根据光电效应方程 其中 可知遏止电压越大，对应光子频率越高。由图丙可知的遏止电压最大，的遏止电压最小，因此光的光子频率大于光的光子频率，故D错误。 故选C。 18．D 【详解】A．由图乙可知，甲光对应的饱和光电流小于丙光对应的饱和光电流，则甲的光照强度比丙的小，故A错误； B．由图乙可知，甲的遏止电压比乙的大，故B错误； C．同一光电管，金属材料的逸出功是不变的，与入射光无关，故C错误； D．要测量饱和光电流，应加正向电压，即a应为电源正极，故D正确。 故选D。 19．A 【详解】A．图乙是光电流随光电管两极间电压变化的曲线。乙光的遏止电压绝对值大于甲光，说明乙光产生的光电子最大初动能更大。由光电效应方程，同一光电管的逸出功相同，故A正确； B．乙光对应的饱和光电流大于丙光，表明乙光照射时单位时间内逸出的光电子更多，不能据此认为乙光的入射光子数更少，故B错误； C．图甲中电源右端为正极，阴极与变阻器中点等电势。滑片由向端移动时，阳极相对阴极的电压升高，光电流增大后会趋于饱和，故C错误； D．乙光产生的光电子最大初动能较大，但不同光电子的初动能不一定相同；到达阳极后也并非每个光电子的动能都最大，故D错误。 故选A。 20．C 【详解】A．根据光电效应方程和动能定理可得 因b的遏止电压大于a的遏止电压，可知b的频率大于a的频率，根据 可知可见光b是从更高能级跃迁到n=2能级产生的，故A错误； B．测遏止电压时，应使K板电势高于A板电势，需将图甲所示的滑动变阻器滑片向左移动，故B错误； C．同理可知a、b产生的光电子在K处，b的最大初动能比a较大，根据 可知a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长，故C正确； D．对应于图乙中的M点，a和b的光电流相等，可知单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的等于b光产生的，故D错误。 故选C。 21．AD 【详解】A．由图可知光电管的A板与电源左端一侧相连，若电源左端是正极，则A板电势高于K板，光电管所加为正向加速电压；滑动触头向右滑动时分压电路输出的正向电压增大，若光电流尚未达到饱和值则光电流增大，若已达到饱和光电流则光电流不再增大，所以光电流不一定增大，故A正确； B．由图可知甲、乙两条曲线的遏止电压相同，均为，根据爱因斯坦光电效应方程 可知甲、乙两光的频率相同，属于同一种入射光；而甲的饱和光电流大于乙的饱和光电流，说明甲光的强度大于乙光的强度，故B错误； C．金属的逸出功由金属材料本身决定，与入射光的种类和强度无关，将甲光换成丙光照射锌板，锌板的逸出功不变，故C错误； D．由图可知丙光的遏止电压为，乙光的遏止电压为，且，由可知遏止电压绝对值越大入射光频率越高，故丙光频率大于乙光频率，即乙光的频率小于丙光的频率，故D正确。 故选AD。 22．AD 【详解】AB．光电效应方程是基本规律，写为，其中为金属逸出功。对本题光电管，且，所以对象方程为 在极限波长处刚好发生光电效应，，由前述对象方程得 由图像渐近线可知 故金属的逸出功为，普朗克常量为，故A正确，B错误； C．对波长为的光，光电子最大初动能满足 由前述对象方程和逸出功结论，得到光电管的遏止电压满足 代入 光电子最大初动能为，故C错误； D．电子的德布罗意波长满足基本关系，对该波长入射光产生的电子有 所以 由前述计算得 再结合前述关系得 代入德布罗意关系，得，故D正确。 故选AD。 23．AB 【详解】A．从题图可知，b光的偏折程度大于a光，说明三棱镜对b光的折射率更大，即 根据折射率与频率的关系，可得光的频率 光子能量，能量与频率成正比，结合，可得，故A正确； B．由​，结合，可得波长 双缝干涉条纹间距公式为，间距与波长成正比，因为，所以，故B正确； C．光在介质中的传播速度满足，速度与折射率成反比，因为，所以，故C错误； D．根据光电效应方程，同一金属逸出功相同，频率越大最大初动能越大，因为，所以光电子最大初动能，故D错误。 故选AB。 24．BCD 【详解】A．光电效应满足爱因斯坦光电效应方程 其中，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光照强度无关。 故A错误； B．绿光已经能发生光电效应，增大绿光照射强度，单位时间逸出的光电子数增多，所以光电流增大。 故B正确； C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，该光的频率虽然比绿光低，但是如果仍然不低于极限频率，则仍然满足光电效应发生的条件，所以电路中仍然可能有光电流。 故C正确； D．绿光已经能发生光电效应，说明绿光的频率已经大于极限频率，那么改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，则一定满足光电效应发生的条件，所以电路中一定有光电流。 故D正确。 故选BCD。 25．BD 【详解】AB．由题意知，该三棱镜为顶角为的等腰三棱镜，两底角均为 对于a光，光线AC与底边平行，根据几何关系可知，光线在左侧界面的折射角 由于光路平行于底边，在此等腰三棱镜中光路具有对称性，即在右侧界面的入射角，出射角等于左侧的入射角。总偏向角为两次偏折角度之和，即 解得 根据折射定律，三棱镜对a光的折射率为 故A错误，B正确； C．由图可知，包含a、b两种单色光的细光束以相同的入射角射入三棱镜时，b光的偏折程度更大，说明三棱镜对b光的折射率更大，即 折射率越大，光的频率越高、波长越短，因此 根据双缝干涉条纹间距公式可知，在同一双缝干涉装置中，波长越长，条纹间距越大，故屏上的条纹间距，故C错误； D．由上述分析可知，b光的频率大于a光的频率，即 根据爱因斯坦光电效应方程分，别用a、b单色光照射相同金属板，由于，则逸出的光电子最大初动能b大于a，故D正确。 故选BD。 26．AB 【详解】A．光从冰晶（光密介质）射向空气（光疏介质），折射角大于入射角。频率越高的光，在冰晶中的折射率越大，折射角也越大，的折射角小于，说明的折射率小，频率低，故A正确； B．折射率，由得，故B正确； C．光子动量，与频率成正比，频率低，动量小，故C错误； D．光电效应需要入射光频率大于等于金属的极限频率能发生，但频率比低，不一定能发生，故D错误； 故选AB。 27． 【详解】[1]由图可知极限频率为，光源S发出的光波波长应小于 [2]根据光电效应方程 根据动能定理 整理得 图像的斜率为 解得普朗克常量为 28． 无 弱蓝光 【详解】（1）[1]用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，增大光强也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转。 （2）[2]由光电效应方程和动能定理可得 可知入射光频率越大，遏止电压越大，所以曲线1、2对应同一种入射光，且该光的频率小于曲线3对应入射光的频率，则曲线1、2对应入射光为蓝光，曲线3与未画出曲线对应入射光为紫光，则未画出的曲线与横轴的交点位于处。 [3]同种频率的入射光越强，饱和光电流越大，所以曲线2对应的入射光为弱蓝光。 （3）[4]根据光电效应方程可知，根据动能定理有 则乙图中光电管的逸出功 29．(1) (2) 【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示 根据几何知识和折射定律有 （2）根据光电效应方程有 解得截止频率 30．(1) (2) 【详解】（1）激光在A点折射的光路图如图所示 由几何关系可知， 由折射定律有 （2）该红光的光子能量 激光笔1min内释放出来的能量 解得该激光笔1min内发射的光子个数 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训58 光电效应　波粒二象性（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 12 研判·模型总结 类型1　光电效应规律的理解和应用 1．“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。 (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。 2．“两条”关系 (1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 (2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。 3．“三个”关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0，其中Ek＝mev (2)最大初动能与遏止电压的关系：mev＝eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。 类型2　光电效应图像的理解 图像名称 图线形状 由图线直接(间接) 得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和光电流Im：光电流的最大值 ③最大初动能： Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能： Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标 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(注：此时两极之间接反向电压) 模拟·基础演练 1．现代物理学揭示了微观世界的波粒二象性，如图所示为黑体辐射的能谱密度与波长的关系图像，关于黑体辐射的这一规律，下列说法正确的是（     ） A．能谱密度与温度有关，可用粒子性解释 B．能谱密度与温度无关，可用粒子性解释 C．能谱密度与温度有关，可用波动性解释 D．能谱密度与温度无关，可用波动性解释 【答案】A 【详解】由图可知，不同温度下黑体辐射的能谱密度曲线不同，且温度越高，辐射强度越大，说明能谱密度与温度有关；黑体辐射的实验规律无法用经典的电磁理论（波动性）解释，普朗克提出了能量子假说，认为能量是不连续的，是一份一份的，成功解释了黑体辐射规律，这体现了微观粒子的粒子性。 故选A。 2．在光电效应实验中，用频率和光照强度都相同的单色光照射不同的金属，所得光电子最大初动能与金属材料逸出功的关系图像如图所示，若使用频率更高的单色光进行该实验，则得到图像的（     ） A．截距增大 B．截距减小 C．斜率增大 D．斜率减小 【答案】A 【详解】由爱因斯坦光电效应方程，可知，在图像中，直线的纵截距为，斜率为。换用频率更高的单色光后，增大，纵截距增大，斜率仍为。 故选A。 3．用激光照射基态氢原子所产生的大量处于激发态氢原子向低能级跃迁时产生3种光线，用3种光线分别照射光电管，只有1种光线能使光电管发生光电效应，其光电流与电压的关系图像如图甲所示，氢原子的能级图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．激光光子能量为 B．能使光电管发生光电效应的光子能量为 C．光电子最大初动能为 D．最容易发生衍射现象的光是由能级跃迁到能级时产生的 【答案】C 【详解】A．激光光子能量，A错误； B．由选项A可知能使光电管发生光电效应的光子能量为，B错误； C．根据图像可知，光电流为零时的反向电压（遏止电压）为，故光电子的最大初动能为，C正确； D．波长越长衍射现象越明显，由能级跃迁到能级时放出光子能量最大，波长最短，衍射本领最小，由能级跃迁到能级时放出光子能量最小，波长最长，最容易发生衍射，D错误。 故选C。 4．如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流随电压变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．通过同一装置发生双缝干涉，乙光的相邻条纹间距大 【答案】C 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 解得， 乙光对应的遏止电压较大，对应的光子能量最大，A错误； B．用甲光照射时饱和光电流最大，B错误； C．根据动能定理 解得 用乙光照射时光电子的最大初动能最大，C正确； D．乙光的光子能量最大，频率最高，波长最短，通过同一装置发生双缝干涉，，乙光的相邻条纹间距小，D错误。 故选C。 5．2024年12月13日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是因大气中的冰晶反射灯光而形成。一束复合光从左侧界面折射进入长方体冰晶，现考虑其中两束单色光，冰晶对这两种光的折射率分别为，其光路图如图所示。下列说法正确的是（　　） A． B．用同一装置做单缝衍射实验，光中央条纹宽度比光中央条纹宽度小 C．逐渐增加复合光在左侧界面的入射角（小于），在冰晶的右侧面，光先发生全反射 D．若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能使该金属发生光电效应 【答案】B 【详解】A．由图可知，a光的偏折程度更大，所以a光的折射率大于b光的折射率，故A错误； B．因为a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，根据可知，a光的波长小于b光的波长，则用同一装置做单缝衍射实验，a光中央条纹宽度比b光中央条纹宽度小，故B正确； C．冰晶形状为长方体，所以两光均不能在右侧面发生全反射，故C错误； D．a光能使某金属发生光电效应，而a光的频率大于b光的频率，所以b光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。 故选B。 6．“水染青红带一条，和云和雨系天腰”是宋代释智嵩《赋虹霓》中的浪漫诗句。某同学利用特殊材质的塑料球（其折射率与水接近）模拟小水滴，探究大气光学现象虹和霓的成因。图甲和图乙分别是模拟虹和霓的形成过程，图中的出射光线分别为红光和紫光，下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是紫光 B．形成虹的主要原因是光的衍射 C．形成霓的主要原因是光的干涉 D．若用a光和b光分别照射同一金属板，a光更易发生光电效应 【答案】D 【详解】A．由光路图可知，塑料球对a光的偏折程度较大，可知a光的折射率较大，频率较大，即a光是紫光，b光是红光，A错误； BC．形成霓和虹的主要原因都是光的折射造成的，BC错误； D．若用a光和b光分别照射同一金属板，因a光的频率较大，可知a光更易发生光电效应，D正确。 故选D。 7．爱因斯坦这样评价普朗克的贡献：“普朗克常量的发现成为20世纪所有物理学研究的基础，并从那时起几乎完全决定了物理学的发展”，美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克常量。如图为光电效应实验中金属的遏止电压与入射光频率的关系图像，已知该图线与横轴交点的横坐标为，与纵轴交点的纵坐标绝对值为，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 可知图像的斜率为 则普朗克常量为 故选A。 8．（多选）如图所示的实验规律对应的说法正确的是（　　） A．图甲是氢原子的能级示意图，图甲中，处于基态的氢原子能吸收能量为12.75eV的光子而发生跃迁 B．图乙是电子束穿过铝箔的衍射图样，此图样证实电子具有波动性，而质子、原子与分子由于质量较大不具有波动性 C．图丙是用多种频率的光进行光电效应实验时所得到的光电流与所加电压的关系，可知a光的频率最大 D．图丁是卢瑟福进行α粒子散射实验的图景，他通过实验分析数据后提出原子的核式结构模型 【答案】AD 【详解】A．光子激发跃迁需要满足的条件是光子的能量恰好是跃迁的两个能级的能量差。图甲中，处于基态的氢原子能吸收能量为12.75eV的光子跃迁到的能级，故A正确； B．图乙是电子束穿过铝箔的衍射图样，证实电子具有波动性，质子、原子与分子同样具有波动性，故B错误； C．根据爱因斯坦的光电效应理论，不同色光的图线说明频率大的光对应的遏止电压越大，则b光的频率最大，故C错误； D．粒子散射实验示意图中绝大多数粒子基本上沿原方向前进，极少数粒子发生偏转，说明原子具有核式结构，故D正确。 故选AD。 9．（多选）如图，两束单色光A和B从空气射入半圆形玻璃棱镜，均从O点射出，且合并为复色光C，两种单色光A和B照射同种金属都能发生光电效应，现在调节两束光强分别照射相同的光电管，使实验时两束光在单位时间内产生相同数量的光电子，实验所得的图像如下图，下列说法正确的是（　　） A．A光频率大于B光 B．A光在棱镜中速度较大 C．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图C规律变化 D．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图D规律变化 【答案】AD 【详解】AB．根据折射率以及光路的可逆性可知，单色光A的偏折程度较大，其折射率较大，因此A光频率大于B光，B光在棱镜中传播速度较大。故A正确，B错误； CD．当滑片过点向端滑动，即加负向电压时，由最大初动能 以及遏止电压与最大初动能关系 联立解得遏止电压 A光频率大于B光则A光遏止电压大于B光。当滑片过点向端滑动时，即加正向电压时，由于在单位时间内产生相同数量的光电子，则饱和光电流大小相等。故C错误，D正确。 故选AD。 10．（多选）在探究光电效应的规律的实验中，金属钠的遏止电压与入射光频率的关系图像如图中的直线所示。元电荷为，金属钠的截止频率为，逸出功为，金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功。下列说法正确的是（　　） A．直线的斜率为 B．直线的斜率为 C．金属锌的图像可能为图中的直线① D．金属锌的图像可能为图中的直线② 【答案】AD 【详解】AB．根据爱因斯坦光电效应方程有 可得 则所有金属的图像的斜率均为 又 联立可得，故A正确，B错误； CD．设金属锌的逸出功为，由题意可知金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功，即；根据 可知金属锌的图像的横轴截距大于金属钠的图像的横轴截距，则金属锌的图像可能为题图中的直线②，故C错误，D正确。 故选AD。 11．（多选）如图（a）为某光电烟雾探测器的工作原理图，该探测器可用于火灾报警。当烟雾进入检测室时，光源（S）发出的光被烟雾颗粒散射，部分散射光进入光电管（M）。光照射到光电管中的钠表面时，会发生光电效应产生光电流，当光电流大于预设范围便会触发警报。已知烟雾浓度越高，散射光越强，金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图（b）所示，电子电荷量大小为，光速为。则（　　） A．产生的光电子的最大初动能与烟雾浓度无关 B．不变时，烟雾浓度越低，产生的光电流越大 C．要使钠发生光电效应，S发出的光波波长应大于 D．金属钠的逸出功为 【答案】AD 【详解】A．根据光电效应方程 光电子的最大初动能由光子频率和金属的逸出功决定，与烟雾浓度无关，故A正确； B．不变，烟雾浓度越低，到达光电管M的散射光越弱，产生的光电流越小，故B错误； C．发生光电效应的条件为光子频率大于极限频率，根据 光波波长小于才有光电子逸出，故C错误； D．根据， 得 利用图（b）的斜率和横轴截距计算可得，故D正确。 故选AD。 12．（多选）雨过天晴的天空经常会出现彩虹。彩虹是因为下雨后的空气中布满了小水珠，太阳光透过水珠后经过多次的折射和反射形成的。图为一束太阳光射到水珠上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．a、b两种光分别从玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大 B．两束光通过同一缝宽的装置发生衍射，b光的中央明条纹宽度较大 C．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定可以使该金属发生光电效应 D．在真空中，a、b两种光的速度相同，在水珠中，b光的波速比a光的大 【答案】BD 【详解】由图可知，a光的偏折程度更大，即水珠对a光的折射率更大。 A．根据 a、b两种光分别从玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小，故A错误； B．a光的折射率更大，即a光的频率大，根据可知，a光的波长短，所以，两束光通过同一缝宽的装置发生衍射，b光的中央明条纹宽度较大，故B正确； C．a光的频率大，所以，若a光能使某金属发生光电效应，则b光不一定可以使该金属发生光电效应，故C错误； D．在真空中，a、b两种光的速度相同，在水珠中，根据可知，b光的波速比a光的大，故D正确。 故选BD。 13．甲图，一群处于能级的氢原子受到动能为的自由电子碰撞________（填“能”或“不能”）跃迁至能级；从跃迁至能级释放出的谱线称为“巴尔末系”，现从、、三个能级跃迁至能级产生的光子照射至乙图的光电管，形成的图线如丙图所示，则从跃迁至所形成的图线为丙图中的________（填“a光”、“b光”或“c光”）。 【答案】 能 c光 【详解】[1]自由电子 所以氢原子能跃迁至能级； [2]由光电效应方程，从跃迁至的能量最小，则遏止电压最小，应是c光。 14．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U与入射光频率v，作出U﹣v的图象，由此算出普朗克常量h＝_____并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．该金属的截止频率v0＝_____（图中频率v1、v2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知） 【答案】 【详解】根据爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hv-W0,动能定理：eUc＝Ek,得：，结合图象知：； 解得普朗克常量：，截止频率：； 15．图甲为氢原子能级图，其中、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的。用谱线的光照射如图乙电路中光电管的阴极金属K，得到光电流与电压的关系如图丙所示。已知电子的电荷量大小为e。 (1)求从K极打出光电子的最大初动能Ekm和阴极金属K的逸出功W0； (2)若光电管所加电压，求到达阳极B处电子的最大动能。 【答案】(1)1.8eV，1.06eV (2)9.8eV 【详解】（1）由图乙可知，其遏止电压V 光电子的最大初动能 所以 由题可知，辐射光子的能量 根据光电效应方程有 解得 （2）根据题意可知，若光电管加电压V时，为正向电压，由动能定理有 解得 重难·创新演练 16．如图甲所示，氢原子由较高能级向n=2能级跃迁时，发出的两种可见光a、b分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器滑片P，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长 B．测遏止电压时需将图甲所示的滑片P向左移动 C．相比可见光b，可见光a是从更高能级跃迁到n=2能级产生的 D．对应于图乙中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的多于b光产生的 【答案】B 【详解】A．a、b产生的光电子在K处，b的最大初动能比a大，根据 可知a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长，故A错误； B．测遏止电压时，应使K板电势高于A板电势，需将图甲所示的滑动变阻器滑片向左移动，故B正确； C．根据光电效应方程和动能定理可得 因b的遏止电压大于a的遏止电压，可知b的频率大于a的频率。 根据，知可见光b是从更高能级跃迁到n=2能级产生的，故C错误； D．对应于图乙中的M点，a和b的光电流相等，可知单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的等于b光产生的，故D错误。 故选B。 17．如图甲是氢原子的能级结构，图乙是研究光电效应的实验装置，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，照射K极，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光光子能量范围约为1.6eV到3.1eV之间。下列说法正确的是（     ） A．一群氢原子从能级向低能级跃迁时，向跃迁时释放出的光子波长最短。 B．一个氢原子从能级向低能级跃迁时就能辐射出2种频率的可见光 C．如果图乙中电源右侧为正极，无论怎样调节滑动变阻器滑片都不能使光电流为零 D．b光的光子频率小于a光的光子频率 【答案】C 【详解】A．氢原子跃迁释放光子的能量等于能级差，由 可知能级差越小，光子能量越小，波长越长。向跃迁的能级差仅为 是所有跃迁中能级差最小的，因此释放的光子波长最长，故A错误； B．大量激发态的氢原子跃迁，共产生6种能量的光子，分别为： ：（红外，非可见光） ：（可见光） ：（紫外，非可见光） ：（可见光） ：（紫外，非可见光） ：（紫外，非可见光） 可见光共2种。但一个氢原子从向低能级跃迁，跃迁路径是随机的，比如路径为时只有可辐射1种可见光，路径为时只有可辐射1种可见光，路径为和路径为没有可见光，并不能辐射出2种可见光，故B错误； C．若图乙电源右侧为正极，则光电管阳极A接正、阴极K接负，光电管加的是正向电压，电场会驱动光电子向阳极运动，光电流只会随正向电压增大逐渐饱和，无法通过调节滑片加反向遏止电压让光电流为零，只要光子都能产生光电效应，正向电压下光电流不可能调为零，故C正确； D．根据光电效应方程 其中 可知遏止电压越大，对应光子频率越高。由图丙可知的遏止电压最大，的遏止电压最小，因此光的光子频率大于光的光子频率，故D错误。 故选C。 18．1914年物理学家密立根用图甲所示的电路探究光电效应规律，用同一光电管在不同光照条件下得到了三条光电流与电压的关系曲线（甲、乙、丙）如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．甲的光照强度比丙的大 B．甲的遏止电压比乙的小 C．阴极K的逸出功在乙照射时比丙照射时小 D．要测量阴极K金属的饱和光电流，a应为电源正极 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，甲光对应的饱和光电流小于丙光对应的饱和光电流，则甲的光照强度比丙的小，故A错误； B．由图乙可知，甲的遏止电压比乙的大，故B错误； C．同一光电管，金属材料的逸出功是不变的，与入射光无关，故C错误； D．要测量饱和光电流，应加正向电压，即a应为电源正极，故D正确。 故选D。 19．如图甲是研究光电效应的实验装置，在光电效应实验中，滑片P初始位置处于滑动变阻器中点O。小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则（     ） A．甲光的频率小于乙光频率 B．乙光的光子数小于丙光的光子数 C．滑片P向b端移动，电流表示数会一直增大 D．乙光照射产生的光电子到达阳极的一定动能最大 【答案】A 【详解】A．图乙是光电流随光电管两极间电压变化的曲线。乙光的遏止电压绝对值大于甲光，说明乙光产生的光电子最大初动能更大。由光电效应方程，同一光电管的逸出功相同，故A正确； B．乙光对应的饱和光电流大于丙光，表明乙光照射时单位时间内逸出的光电子更多，不能据此认为乙光的入射光子数更少，故B错误； C．图甲中电源右端为正极，阴极与变阻器中点等电势。滑片由向端移动时，阳极相对阴极的电压升高，光电流增大后会趋于饱和，故C错误； D．乙光产生的光电子最大初动能较大，但不同光电子的初动能不一定相同；到达阳极后也并非每个光电子的动能都最大，故D错误。 故选A。 20．如图甲所示，氢原子由较高能级向n=2能级跃迁时，发出的两种可见光a、b分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器滑片P，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．相比可见光b，可见光a是从更高能级跃迁到n=2能级产生的 B．测遏止电压时需将图甲所示的滑片P向右移动 C．a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长λca＞λcb D．对应于图乙中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的多于b光产生的 【答案】C 【详解】A．根据光电效应方程和动能定理可得 因b的遏止电压大于a的遏止电压，可知b的频率大于a的频率，根据 可知可见光b是从更高能级跃迁到n=2能级产生的，故A错误； B．测遏止电压时，应使K板电势高于A板电势，需将图甲所示的滑动变阻器滑片向左移动，故B错误； C．同理可知a、b产生的光电子在K处，b的最大初动能比a较大，根据 可知a、b产生的光电子在K处最小德布罗意波长，故C正确； D．对应于图乙中的M点，a和b的光电流相等，可知单位时间到达阳极A的光电子数目，a光产生的等于b光产生的，故D错误。 故选C。 21．（多选）研究光电效应的实验电路图如图（a）所示，其光电流与电压的关系如图（b）所示。则下列说法中正确的是（     ） A．若电源的左端是正极，滑动变阻器的滑动触头向右滑动，光电流不一定增大 B．图线甲与乙不是同一种入射光，入射光甲的强度等于乙光的强度 C．若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小 D．由图可知，乙光的频率小于丙光的频率 【答案】AD 【详解】A．由图可知光电管的A板与电源左端一侧相连，若电源左端是正极，则A板电势高于K板，光电管所加为正向加速电压；滑动触头向右滑动时分压电路输出的正向电压增大，若光电流尚未达到饱和值则光电流增大，若已达到饱和光电流则光电流不再增大，所以光电流不一定增大，故A正确； B．由图可知甲、乙两条曲线的遏止电压相同，均为，根据爱因斯坦光电效应方程 可知甲、乙两光的频率相同，属于同一种入射光；而甲的饱和光电流大于乙的饱和光电流，说明甲光的强度大于乙光的强度，故B错误； C．金属的逸出功由金属材料本身决定，与入射光的种类和强度无关，将甲光换成丙光照射锌板，锌板的逸出功不变，故C错误； D．由图可知丙光的遏止电压为，乙光的遏止电压为，且，由可知遏止电压绝对值越大入射光频率越高，故丙光频率大于乙光频率，即乙光的频率小于丙光的频率，故D正确。 故选AD。 22．（多选）研究光电效应的电路图如图1所示，现用不同波长的光照射光电管的阴极，发现当波长大于的光照射都不能形成光电流，用波长较短的光照射时，则能产生光电流。若有光电流产生，则将其电源的正负极反接，测得其遏止电压。经多次实验，得到遏止电压与入射光波长的关系如图2所示，其中为图像的渐近线，已知电子的质量为，所带电量的绝对值为，光速为，则（     ） A．金属的逸出功为 B．普朗克常量为 C．用波长为的光照射产生的光电子的最大初动能为 D．用波长为的光照射产生的光电子的德布罗意波长最小为 【答案】AD 【详解】AB．光电效应方程是基本规律，写为，其中为金属逸出功。对本题光电管，且，所以对象方程为 在极限波长处刚好发生光电效应，，由前述对象方程得 由图像渐近线可知 故金属的逸出功为，普朗克常量为，故A正确，B错误； C．对波长为的光，光电子最大初动能满足 由前述对象方程和逸出功结论，得到光电管的遏止电压满足 代入 光电子最大初动能为，故C错误； D．电子的德布罗意波长满足基本关系，对该波长入射光产生的电子有 所以 由前述计算得 再结合前述关系得 代入德布罗意关系，得，故D正确。 故选AD。 23．（多选）如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（　　） A．光子能量 B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 C．在水中的传播速度 D．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 【答案】AB 【详解】A．从题图可知，b光的偏折程度大于a光，说明三棱镜对b光的折射率更大，即 根据折射率与频率的关系，可得光的频率 光子能量，能量与频率成正比，结合，可得，故A正确； B．由​，结合，可得波长 双缝干涉条纹间距公式为，间距与波长成正比，因为，所以，故B正确； C．光在介质中的传播速度满足，速度与折射率成反比，因为，所以，故C错误； D．根据光电效应方程，同一金属逸出功相同，频率越大最大初动能越大，因为，所以光电子最大初动能，故D错误。 故选AB。 24．（多选）如图所示是工业生产中大部分光电控制设备（如夜亮昼熄的路灯）用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是（     ）。 A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中的光电流增大 C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，电路中可能有光电流 D．改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流 【答案】BCD 【详解】A．光电效应满足爱因斯坦光电效应方程 其中，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光照强度无关。 故A错误； B．绿光已经能发生光电效应，增大绿光照射强度，单位时间逸出的光电子数增多，所以光电流增大。 故B正确； C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，该光的频率虽然比绿光低，但是如果仍然不低于极限频率，则仍然满足光电效应发生的条件，所以电路中仍然可能有光电流。 故C正确； D．绿光已经能发生光电效应，说明绿光的频率已经大于极限频率，那么改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，则一定满足光电效应发生的条件，所以电路中一定有光电流。 故D正确。 故选BCD。 25．（多选）一束包含a、b两种单色光的细光束从空气中射入顶角为的等腰三棱镜，A为入射点，经两次折射分别从C、D射出，如图所示，AC连线与底边平行。已知a光的偏向角为δ（C点出射光线与A点入射光线的夹角），三棱镜对a、b光的折射率分别用na、nb表示，则下列结论正确的是（     ） A． B． C．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距xa<xb D．若用a、b两单色光分别照射相同金属板都能发生光电效应，则逸出的光电子最大初动能Eka<Ekb 【答案】BD 【详解】AB．由题意知，该三棱镜为顶角为的等腰三棱镜，两底角均为 对于a光，光线AC与底边平行，根据几何关系可知，光线在左侧界面的折射角 由于光路平行于底边，在此等腰三棱镜中光路具有对称性，即在右侧界面的入射角，出射角等于左侧的入射角。总偏向角为两次偏折角度之和，即 解得 根据折射定律，三棱镜对a光的折射率为 故A错误，B正确； C．由图可知，包含a、b两种单色光的细光束以相同的入射角射入三棱镜时，b光的偏折程度更大，说明三棱镜对b光的折射率更大，即 折射率越大，光的频率越高、波长越短，因此 根据双缝干涉条纹间距公式可知，在同一双缝干涉装置中，波长越长，条纹间距越大，故屏上的条纹间距，故C错误； D．由上述分析可知，b光的频率大于a光的频率，即 根据爱因斯坦光电效应方程分，别用a、b单色光照射相同金属板，由于，则逸出的光电子最大初动能b大于a，故D正确。 故选BD。 26．（多选）冰晶通常是正六边形的晶体结构，一束太阳光在面斜射入冰晶，从面射出，、是其中两束单色光，单色光照射某金属能发生光电效应，则下列说法正确的是（　　） A．单色光的频率比单色光的频率高 B．在冰晶中，单色光的传播速度比单色光的传播速度大 C．在真空中，单色光光子的动量比单色光光子的动量大 D．单色光照射该金属也一定能发生光电效应 【答案】AB 【详解】A．光从冰晶（光密介质）射向空气（光疏介质），折射角大于入射角。频率越高的光，在冰晶中的折射率越大，折射角也越大，的折射角小于，说明的折射率小，频率低，故A正确； B．折射率，由得，故B正确； C．光子动量，与频率成正比，频率低，动量小，故C错误； D．光电效应需要入射光频率大于等于金属的极限频率能发生，但频率比低，不一定能发生，故D错误； 故选AB。 27．另一类光电烟雾探测器的原理如图（a），当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。传感器检测到光电流大于预设范围便会触发警报。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率的变化规律如图（b）所示。 （1）光源S发出的光波波长应小于___________m。 （2）图（b）中图像的斜率为k，普朗克常量h＝___________。（电子电荷量e） 【答案】 【详解】[1]由图可知极限频率为，光源S发出的光波波长应小于 [2]根据光电效应方程 根据动能定理 整理得 图像的斜率为 解得普朗克常量为 28．如图甲所示，验电器与锌板相连，在处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。使验电器指针回到零，再用黄光灯照射锌板，验电器指针无偏转。 （1）改用强度更大的黄光灯照射锌板，可观察到验电器指针________（选填“有”或“无”）偏转。 （2）为进一步研究光电效应的规律，某探究小组设计了如图乙所示的电路，用强蓝光、弱蓝光、强紫光、弱紫光分别照射同一个光电管做实验，得到四条光电流与电压的关系曲线，如图丙所示，其中有一条曲线在图中未画出，则未画出的曲线与横轴的交点位于________（选填“”或“”）处；图中曲线2对应的入射光为________（选填“强蓝光”“弱蓝光”“强紫光”或“弱紫光”）。 （3）若已知实验（2）中所用紫光的频率为，对应的遏止电压为，普朗克常量为，电子电荷量大小为，则乙图中光电管的逸出功为________（用，，，表示） 【答案】 无 弱蓝光 【详解】（1）[1]用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，增大光强也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转。 （2）[2]由光电效应方程和动能定理可得 可知入射光频率越大，遏止电压越大，所以曲线1、2对应同一种入射光，且该光的频率小于曲线3对应入射光的频率，则曲线1、2对应入射光为蓝光，曲线3与未画出曲线对应入射光为紫光，则未画出的曲线与横轴的交点位于处。 [3]同种频率的入射光越强，饱和光电流越大，所以曲线2对应的入射光为弱蓝光。 （3）[4]根据光电效应方程可知，根据动能定理有 则乙图中光电管的逸出功 29．如图所示，玻璃砖的横截面是半径为的半圆，圆心为点，直径与轴重合。一束平行于轴的激光，从横截面上的点由空气射入玻璃砖，恰好射到轴处的光电探测器的点上。已知点到轴的距离为，、间的距离为。 (1)求玻璃砖的折射率； (2)若探测器阴极材料的逸出功为，普朗克常量，求该材料的截止频率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示 根据几何知识和折射定律有 （2）根据光电效应方程有 解得截止频率 30．截面为半圆形的透明体水平放置，半径R=3cm，圆心为O，直径上有一点A， 圆弧最低点为B，如图所示。用某激光笔发出的红光照射A点，当激光与直径的夹角为时，经透明体折射后激光恰好从B点射出。已知激光笔的功率为5mW，产生650 nm的红光，光在真空中的传播速度 普朗克常量 求： (1)激光在透明体内的折射率； (2)该激光笔1min内发射的光子个数（保留一位有效数字）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）激光在A点折射的光路图如图所示 由几何关系可知， 由折射定律有 （2）该红光的光子能量 激光笔1min内释放出来的能量 解得该激光笔1min内发射的光子个数 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $