第48讲 光电效应和波粒二象性（高效培优讲义）2027年高考物理一轮复习高效培优系列

第48讲 光电效应和波粒二象性（培优复习讲义） 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 基础・知识梳理（专题线索 知识导图 知识梳理） 知识01 黑体辐射　能量子 知识02 光电效应规律的理解及应用 知识03 光电效应的图像问题 知识04 波粒二象性　物质波 重难・核心突破（技法点拨 典例突破 变式研析） 重难01 光电效应现象及其解释 重难02 光电效应方程定量计算 重难03 光电效应图像问题 重难04 波粒二象性、德布罗意波辨析与计算 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1．理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、最大初动能、截止频率等物理量。 2．会分析光电效应的图像问题。 3．理解物质波的概念，理解光的波粒二象性。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 光电效应和波粒二象性（5年50考） 海南卷T3、重庆卷T6、浙江卷T11、12、北京卷T13、河南卷T8、湖北卷T2、贵州卷T4、陕晋青宁卷T4、云南卷T1 天津卷T5、海南卷T9、浙江卷T1、4、重庆卷T6、四川卷T2、广东卷T3、河北卷T13、陕晋青宁卷T5、山东卷T1、广西卷T1、江苏卷T12 天津卷T1、贵州卷T8、浙江卷T10、海南T8、北京卷T13、江西卷T2、湖南卷T1、新课标卷T4、江苏卷T5、黑吉辽卷T8、上海卷T6 考情解读 1．考查频次：高考热学、近代物理板块高频考点，多以选择题形式出现，属于必考基础小题，难度偏低，每年均有考查或轮换考查。 2．考查要点：光电效应实验现象、光电效应方程、截止频率、遏止电压、饱和光电流；光子能量；光的波粒二象性；德布罗意波，区分波动性与粒子性对应的实验证据。 3．命题情境：多结合光电管示意图、光谱、科技前沿（光子探测、光电传感器），以文字信息题为主，少量结合图像（I-U图像）命题。 备考策略 1．理清概念：区分遏止电压、截止频率、饱和光电流的决定因素，熟记光电效应方程。 2．抓牢图像：看懂光电效应I-U图像，能从图像提取遏止电压，求解最大初动能。 3．辨析属性：清哪些现象体现光的波动性、哪些体现粒子性，记住德布罗意波长公式。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识1 黑体辐射　能量子 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。 2．黑体及其辐射的实验规律 （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）一般物体和黑体辐射的实验规律 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　 的方向移动，如图所示。 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）。 知识2 光电效应规律的理解及应用 1．光电效应及其规律 （1）光电效应现象：照射到金属表面的光，能使金属中的　 从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为　 　。 （2）光电效应的产生条件：入射光的频率　 　金属的截止频率。 （3）光电效应规律 ①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须　 　这个截止频率才能产生光电效应。 ②光电子的最大初动能与入射光的强度　 　，只随入射光　 　的增大而增大。 ③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。 ④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越 ，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成 。 2．爱因斯坦光电效应方程 （1）光电效应方程 ①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝ 。 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W0，剩下的表现为逸出后电子的 。 （2）逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的　 　，W0＝hνc＝h。 （3）最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的　 　吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。 3．光电效应的两种决定关系 4．光电效应中三个重要关系式 （1）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 （2）光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc。 （3）逸出功W0与截止频率νc的关系：W0＝hνc。 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。 知识3 光电效应的图像问题 图像名称 图线形状 获取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系 （1）截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐 （2）逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝｜－E｜＝E （3）普朗克常量h：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 （1）截止频率νc：图线与横轴交点的横坐标 （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） 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：图线与横轴交点的横坐标 （2）饱和电流：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 （1）遏止电压Uc1、Uc2 （2）饱和电流 （3）最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 知识4 波粒二象性　物质波 1．康普顿效应 （1）概念：当X射线入射到物质上被散射后，在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长比入射波长更长的成分。人们把这种现象叫作康普顿效应。 （2）光子的动量：。 推导：由动量的定义有p＝mc，结合光子能量E＝hv、爱因斯坦的质能方程E＝mc2及c＝λv，可得。 （3）意义 ①证明了爱因斯坦光子说的正确性； ②揭示了光子不仅具有能量，还具有动量； ③揭示了光具有粒子性； ④证实了光子和微观粒子的相互作用过程也严格遵循动量守恒定律和能量守恒定律。 2．光的波粒二象性 （1）光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 。 （2）光电效应说明光具有　 。 （3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的　 。 3．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。 重难・核心突破 重难01 光电效应现象及其解释 【技法点拨】与光电效应有关的五组概念 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。光子是因，光电子是果。 2．光电子的动能与光电子的最大初动能金属表面的电子克服原子核的束缚做功后的动能即为光电子的动能；光电子的最大动能是光电子逸出时所具有的动能的最大值，该值与入射光频率和金属的逸出功有关，与光的强弱无关。 3．光电流与饱和光电流：从金属板飞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，这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 4．入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hv。 5．入射光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属发生光电效应时入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。 【典例突破】（2026·云南·高考真题）云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为和，若用光子能量为的紫外线分别照射这两种金属，则（     ） A．只有锡能发生光电效应 B．只有铟能发生光电效应 C．锡和铟都能发生光电效应 D．锡和铟都不能发生光电效应 【变式研析】 1．（2026·海南海口·一模）在光电效应的实验中，某同学发现使用较弱的黄光照射某金属时不能发生光电效应，使用蓝光照射该金属时能发生光电效应。下列操作中一定能使该金属发生光电效应的是（　　） A．使用红光照射 B．使用绿光照射 C．使用紫光照射 D．使用更强的黄光照射 2．（2026·广东佛山·一模）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信号，下列说法正确的是（     ） A．若光照时间足够长，阴极一定能逸出光电子 B．入射光光强减弱，光电子的最大初动能会减小 C．若换用频率更高的光照射阴极，光电效应的截止频率会增大 D．逸出的光电子在光电倍增管的高压电场中加速，其电势能减小 重难02 光电效应方程定量计算 【典例突破】（2026·重庆·高考真题）科学研究中，通过“角分辨光电子能谱仪”测量光电效应中光电子的动能和出射角，可了解样品的相关特性。若一束频率为的紫外光照射在样品表面产生光电子，某具有最大初动能的光电子，其速度方向与样品表面法线的夹角为，光电子质量为mc，普朗克常量为h，则（     ） A．样品的逸出功为 B．该光电子的德布罗意波长为 C．该光电子的速度沿样品表面法线方向的分量大小为 D．当入射光的频率变为时，光电子的最大初动能变为 【变式研析】 1．（2026·福建·三模）如图所示，用某一频率的单色激光持续照射金属钨表面，发生了双光子光电效应，即一个电子一次吸收两个相同频率的光子后，逸出金属表面成为光电子。已知该激光单个光子能量为2.8 eV，金属钨的逸出功，不考虑电子热运动能量，则逸出光电子的最大初动能为（　　） A．1.1 eV B．2.8 eV C．5.6 eV D．10.1 eV 2．（2026·湖南·一模）图甲是研究光电效应的实验装置，图乙所示为氢原子的能级图。大量氢原子处于激发态，氢原子从激发态直接跃迁到基态发出的光子照射到图甲光电管阴极上时，电流表有示数，闭合开关，滑片缓慢向端移动，当电压表示数为时，电流表示数恰好为零。下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能 B．处于激发态的大量氢原子跃迁时共发出6种频率的光 C．制作阴极的金属材料的逸出功 D．氢原子从激发态跃迁时发出的光子照射阴极上都有光电子射出 3．（2026·四川广安·模拟预测）用频率为的光照射某金属的表面，当遏止电压取时，光电流恰好为零；当光的频率改为后，遏止电压增大到。已知电子的电荷量为，普朗克常量为，原入射光的频率为（     ） A． B． C． D． 重难03 光电效应图像问题 【典例突破】如图甲所示，a、b、c三种单色光照射阴极K时发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，三种光的频率分别为、、，光子的动量大小分别为、、，下列关系正确的是（   ） A． B． C． D． 【变式研析】 1．（2026·山东潍坊·模拟预测）在研究光电效应实验中，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，普朗克常量。则（　　） A．铯发生光电效应的极限频率是 B．产生的饱和光电流与入射光的频率成正比 C．逸出的光电子的最大初动能为 D．本次实验入射光的频率为 2．某课题小组研究光电效应规律时，分别用1、2、3三种光束照射同一光电管的阴极，得到了如图所示的三条光电流随电压变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．光束1和3的强度相同 B．光束1的波长大于3的波长 C．光束1照射时产生光电子的最大初动能最大 D．光束2照射时产生光电子的最大初动能最大 3．（2026·广西桂林·二模）（多选）爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。图甲是某次光电效应实验电路图，图乙是a、b两束入射光照射同种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．在图甲实验中，滑动变阻器的滑片向N端移动过程中电流表示数一直增大 B．由图乙可知，a光的频率等于b光的频率 C．由图丙可知，金属P的逸出功小于金属Q的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率大小等于普朗克常量h 重难04 波粒二象性、德布罗意波辨析与计算 【典例突破】（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经电压加速后，其德布罗意波长为，若加速电压为，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（　　） A． B． C． D． 【变式研析】 1．（2026·浙江·一模）如图所示，一束波长为、功率为的光垂直射向锌板，锌板表面有电子逸出。已知电子质量为、电量为，光速为，普朗克常量为，锌的逸出功为。假设锌板完全吸收所有照射到它上面的能量。下列说法正确的是（     ） A．光子的动量为 B．逸出电子的最大动能 C．逸出电子的德布罗意波长最大为 D．锌板受到光的平均压力大小 2．（2026·四川南充·一模）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 3．（2026·江苏·模拟预测）一个静止的电子，在经过电压U加速后，其德布罗意波长为λ。若要让另一同样的静止电子的德布罗意波长为，则加速电压值为（    ） A． B． C．3U D．9U 拔高・分层集训 基础演练 1．2021年，我国的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，简称“拉索”）在银河系内探测到能量高达1.4的伽马光子，这是当时人类观测到的最高能量光子，1.4PeV的能量相当于（　　） A． B． C． D． 2．用一束蓝光照射某金属时不能发生光电效应，则（     ） A．改用紫光照射该金属可能发生光电效应 B．改用红光照射该金属可能发生光电效应 C．改用强度更大的蓝光照射该金属一定能发生光电效应 D．光电效应现象说明光具有波动性 3．用a、b、c三束光照射图甲中的实验装置，移动滑片P，电流表示数随电压表示数变化的关系如乙图所示。则（　　） A．若P在O点的左侧，三种光照射时电流表均有示数 B．若P在O点的右侧同一位置，a光照射时电流表示数一定最大 C．用同一装置做双缝干涉实验，b光产生的条纹间距最大 D．a、b两束光的光子动量之比为 4．某些原子处于磁场中，能级会发生劈裂，有的能级会变成近似连续的能带。如图所示，某种原子能量为的能级在磁场作用下形成能量最小值为、最大值为的能带，，相应能级跃迁发出的光a、b、c的波长分别为、、。若用a光照射某金属表面时能发生光电效应，下列说法正确的是（     ） A． B． C．用b光照射该金属一定不能发生光电效应 D．用c光照射该金属一定不能发生光电效应 5．某激光器能发射波长为的激光，真空中光速为，普朗克常量为，则该激光器所发射的光子的能量为（     ） A． B． C． D． 6．用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示，用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压与入射光频率v的关系图像如图乙所示。已知普朗克常量。下列说法正确的是（     ） A．要测量遏止电压，电源右端为正极 B．要测量饱和电流，电源右端为正极 C．由图像乙可知，铷的截止频率为 D．由图像乙计算可得金属铷的逸出功为 7．如图所示，金属板M受到频率为的紫外线照射时，会持续向各个方向发射不同速率的电子，其中最大速率为v，已知电子质量为m。则金属板M的逸出功为（     ） A． B． C． D． 8．如图所示，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是（    ） A．电流方向为a→R→b B．增大电源电压，电流不一定增大 C．光照时间越长，光电子的最大初动能越大 D．入射光光强增大，光电子的最大初动能增大 9．用如图所示的装置研究光电效应现象，某同学用光子能量为2.75eV的光照射光电管时发生了光电效应，电流表的示数不为0，移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0。则下列说法正确的是（     ） A．该光电子的遏止电压为2.75V B．该光电管阴极的逸出功为2.75eV C．滑动变阻器向左移动电流表示数减小 D．仅增加入射光的强度，电流表的示数变大 10．如图所示为研究光电效应的实验装置，光电管的阴极K用某种金属制成。闭合开关S，用某种单色光照射阴极K时，微安表有示数。若只减弱该单色光的强度，则下列说法正确的是（　　） A．微安表的示数变大 B．该金属的逸出功变小 C．逸出的光电子的最大初动能不变 D．从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 11．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．逸出光电子的最大初动能为 B．跃迁到放出的光子频率最大 C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D．用的光子照射，氢原子跃迁到激发态 12．探究光电效应规律的电路如图甲所示，用两种频率分别为v1、v2的光照射光电管的阴极K，测得光电流随电压变化的图像分别如图乙中的a（频率为v₁的光照射时）、b（频率为v2的光照射时）所示，图中，，阴极K金属的逸出功为2.29eV。已知普朗克常量，则（　　） A． B．频率为v₁的光的波长为 C．频率为v₂的光子的动量为 D．两图像的交点表示在该电压下两种频率的光在单位时间内打出的光电子一样多 13．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 14．若有一质量为m的氦原子，其德布罗意波长为λ，则氦原子的速度为（     ） A． B． C． D． 15．在科学研究中，电子显微镜因电子的物质波波长比可见光波长更短而具有重要作用。已知电子的质量为，普朗克常量为。现通过用某一频率的光照射光电管阴极材料来获得电子，若要使所获得电子的物质波波长不超过，且该阴极材料的逸出功为，则该光的频率至少为（     ） A． B． C． D． 16．（多选）我国“天宫”空间站使用了新一代的三结砷化镓太阳能电池阵列，其光电转换效率远高于传统的硅基电池。用一定能量的光子照射该电池阴极时，能够产生光电子。已知该电池阴极材料的逸出功为 W0，普朗克常量为h，下列说法正确的是（     ） A．该材料的截止频率为 B．若仅将入射光频率加倍，遏止电压将变为原来的2倍 C．若入射光频率加倍且光强减半，光电子的最大初动能变为原来的2倍 D．若入射光频率加倍且光强减半，饱和光电流将变为原来的 17．（多选）用频率为v的紫外光照射某金属，产生光电子的最大初动能为。同频率的紫外光照射基态氢原子时，恰能使其跃迁至的激发态，其中为基态能量。已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（     ） A．增加紫外光的频率，光电子的最大初动能增加 B．增加紫外光的频率，氢原子一定能跃迁至更高的能级 C．若要使基态氢原子电离，紫外光的频率至少为 D．具有最大初动能的光电子，其德布罗意波长为 18．（多选）氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路中的阴极K，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。则下列说法正确的是（     ） A．题述氢原子跃迁一共能发出3种不同频率的光子 B．题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子 C．阴极金属的逸出功为12.15eV D．阴极金属的逸出功为12.75eV 19．（多选）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、水平放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为，导轨的间距为，导轨两端通过定值电阻、电流表A与平行金属板、相连，平行金属板的电容为。质量为的金属棒垂直导轨以初速度水平向左运动，金属棒达到稳定状态后，一束频率为的单色光照射在K极板上，光电子恰好到达极板的右侧边缘，电子的电荷量为，整个电路中其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．金属棒达到稳定状态时，电流表的示数为 B．金属棒达到稳定状态时的速度大小为 C．金属板、的遏止电压为 D．金属板的逸出功为 20．（多选）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬射线。硬射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到个该种光子。已知探测仪镜头面积为，卫星离太阳中心的距离为，普朗克常量为，光速为，下列说法正确的是（　　） A．该光子的动量为 B．该光子的能量为 C．太阳辐射硬射线的总功率为 D．太阳辐射硬射线的总功率为 能力进阶 1．如图所示，金属极板受到紫外线照射会向空间各方向逸出光电子，最大速率为。正对放置一金属网，在、之间加恒定电压。已知、间距为（远小于板长），电子的质量为，电荷量为，不计电子重力，沿板方向为轴建立的位置坐标系如图所示，则（　　） A．、间距离增大时电子到达的动能也增大 B．、间加反向电压时电流表示数恰好为零 C．电子从到过程中方向位移大小最大为 D．沿方向逸出的电子到达时的最大动能为 2．下列说法正确的是（　　） A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度 B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C．由图乙可知，甲的光照强度比乙强 D．图乙中，若甲光和丙光照射某物质都能发生光电效应，甲光产生的光电子的最大初动能更大 3．图甲为氢原子的能级图，现用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，只能发射出频率为、、的三种光，现用这三种频率的光去照射图乙中光电效应实验装置，其中只有a、b两种光能得到图丙所示的电流与电压的关系曲线，已知。以下说法正确的是（　　） A．一定有 B．图乙中滑片P从O向b端移动过程中，电流表示数减小 C．图丙中a光照射阴极，光电流达到饱和时，阴极每秒射出的光电子数大约个 D．图丙中 4．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、水平放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为，导轨的间距为，导轨两端通过定值电阻、电流表A与平行金属板、相连，平行金属板的电容为。质量为的金属棒垂直导轨以初速度水平向左运动，金属棒达到稳定状态后，一束频率为的单色光照射在极板上，光电子恰好到达极板的右侧边缘，电子的电荷量为，整个电路中其余电阻不计。下列说法正确的是（     ） A．金属棒达到稳定状态时，电流表的示数不为 B．金属棒达到稳定状态时的速度大小为 C．金属板、的遏止电压为 D．金属板的逸出功为 5．某同学利用图甲所示实验装置研究光电效应，换用多组不同频率的入射光对同一种金属进行照射，测出对应的遏止电压Uc，并绘制出Uc随入射光频率v变化的图像，如图乙所示。该同学查找资料得知：在K、A间施加电压时，会在金属表面附近产生场强为E的电场，该电场使逸出功发生改变，改变量，其中k为常量、e为元电荷。下列说法正确的是（    ） A．测量Uc时，图甲中滑片P应当位于O点右侧 B．利用图乙中图像的横截距v0可求出普朗克常量 C．常量k的单位可用国际单位制基本单位表示为 D．依据图线为一条直线，可判断实验中可忽略 6．如图甲所示为氢原子能级示意图，图乙为探究光电效应的电路图，现有大量处于能级的氢原子自发地向低能级跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子跃迁过程中最多可辐射出4种频率的光子 B．能级的氢原子电离至少需要吸收的能量 C．图丙中与的差值为 D．光照射阴极产生的光电子的最大初动能大于光 7．太阳帆航天器是一种利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，如图所示。在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆，使太阳帆获得动力从而产生加速度。有人设想使探测器上的太阳帆始终正对太阳，若每平方米太阳帆上太阳辐射的功率为P0，太阳帆的面积为S，探测器和太阳帆的总质量为m，且入射到太阳帆上的光子一半被反射，一半被吸收，则此时探测器的加速度大小为（     ） A． B． C． D． 8．（多选）氢原子能级如图甲所示，大量处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有2种不同频率的光a、b，照射到图乙电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图丙所示，则下列推断正确的是（     ） A．测量Uc1、Uc2时，滑动变阻器的滑动触头P处于c点的右侧 B．阴极金属的逸出功一定大于10.2eV C．图丙中a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光 D．图丙中2条图线对应的遏止电压，一定有 9．（多选）某种光伏电池如图甲所示，其中透明导电的球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K，现用理想电压表连接阴极K和阳极A。图乙为氢原子能级图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中，辐射光照射图甲中阴极K，只有频率为和的光能发生光电效应，电压表最大示数分别为Ua和Ub，其中Ua>Ub。已知光速c。下列说法正确的是（     ） A．该群氢原子向低能级跃迁能辐射2种不同频率的光 B．光的光子能量为12.75 eV C．、两种光的光子动量之差为 D．阴极K吸收光产生的光电子初动能一定大于吸收光产生的光电子初动能 10．（多选）如图甲为研究光电效应的实验电路图，图乙中横坐标为入射光的频率，纵坐标为电压，阴影部分表示能产生光电流的区域；点坐标为，边界与轴平行，直线的斜率绝对值为。现有大量氢原子处于某激发态，在向低能级跃迁时只能放出1种可见光，且该可见光恰好能使实验所用的金属材料发生光电效应。已知氢原子各能级关系为，其中为基态能级值，量子数；巴耳末系的可见光是从能级跃迁到产生的。电子电量为，光速为，则（　　） A．滑片P从中点向左移动，电流表示数始终在变化 B．若换用逸出功较小的金属，阴影部分将向右平移 C．普朗克常量 D．氢原子基态的能级值为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第48讲 光电效应和波粒二象性（培优复习讲义） 参考答案 基础・知识梳理 核心梳理 知识1 黑体辐射　能量子 1．（1）电磁波 温度 （2）温度 2．（1）完全吸收（2）①温度 种类 ②温度 增加 短 3．（1）整数倍（2）hν 知识2 光电效应规律的理解及应用 1．（1）电子 光电子 （2）大于或等于 （3）①大于或等于 ②无关 频率 ④多 正比 2．（1）①hν－W0 ②最大初动能 （2）最小值 （3）电子 知识4 波粒二象性　物质波 2．（1）波动性 （2）粒子性 （3）波粒二象性 3．（1）大 小 重难・核心突破 重难01 光电效应现象及其解释 【典例突破】 B 【变式研析】1．C 2．D 重难02 光电效应方程定量计算 【典例突破】 B 【变式研析】1．A 2．B 3．A 重难03 电效应图像问题 【典例突破】 D 【变式研析】1．D 2．D 3．BC 重难04 波粒二象性、德布罗意波辨析与计算 【典例突破】 C 【变式研析】1．D 2．A 3．C 拔高・分层集训 基础演练 1．A 2．A 3．B 4．B 5．D 6．A 7．C 8．B 9．D 10．C 11．B 12．B 13．B 14．D 15．A 16．AD 17．AC 18．BC 19．AC 20．AD 能力进阶 1．C 2．C 3．D 4．C 5．D 6．C 7．C 8．BD 9．BD 10．BD 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第48讲 光电效应和波粒二象性（培优复习讲义） 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 基础・知识梳理（专题线索 知识导图 知识梳理） 知识01 黑体辐射　能量子 知识02 光电效应规律的理解及应用 知识03 光电效应的图像问题 知识04 波粒二象性　物质波 重难・核心突破（技法点拨 典例突破 变式研析） 重难01 光电效应现象及其解释 重难02 光电效应方程定量计算 重难03 光电效应图像问题 重难04 波粒二象性、德布罗意波辨析与计算 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1．理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、最大初动能、截止频率等物理量。 2．会分析光电效应的图像问题。 3．理解物质波的概念，理解光的波粒二象性。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 光电效应和波粒二象性（5年50考） 海南卷T3、重庆卷T6、浙江卷T11、12、北京卷T13、河南卷T8、湖北卷T2、贵州卷T4、陕晋青宁卷T4、云南卷T1 天津卷T5、海南卷T9、浙江卷T1、4、重庆卷T6、四川卷T2、广东卷T3、河北卷T13、陕晋青宁卷T5、山东卷T1、广西卷T1、江苏卷T12 天津卷T1、贵州卷T8、浙江卷T10、海南T8、北京卷T13、江西卷T2、湖南卷T1、新课标卷T4、江苏卷T5、黑吉辽卷T8、上海卷T6 考情解读 1．考查频次：高考热学、近代物理板块高频考点，多以选择题形式出现，属于必考基础小题，难度偏低，每年均有考查或轮换考查。 2．考查要点：光电效应实验现象、光电效应方程、截止频率、遏止电压、饱和光电流；光子能量；光的波粒二象性；德布罗意波，区分波动性与粒子性对应的实验证据。 3．命题情境：多结合光电管示意图、光谱、科技前沿（光子探测、光电传感器），以文字信息题为主，少量结合图像（I-U图像）命题。 备考策略 1．理清概念：区分遏止电压、截止频率、饱和光电流的决定因素，熟记光电效应方程。 2．抓牢图像：看懂光电效应I-U图像，能从图像提取遏止电压，求解最大初动能。 3．辨析属性：清哪些现象体现光的波动性、哪些体现粒子性，记住德布罗意波长公式。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识1 黑体辐射　能量子 1．热辐射 （1）定义：周围的一切物体都在辐射　电磁波　，这种辐射与物体的　温度　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　温度　的不同而有所不同。 2．黑体及其辐射的实验规律 （1）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的物体。 （2）一般物体和黑体辐射的实验规律 ①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与　温度　有关，还与材料的　种类　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　温度　有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有　增加　，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。 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　整数倍　，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）。 知识2 光电效应规律的理解及应用 1．光电效应及其规律 （1）光电效应现象：照射到金属表面的光，能使金属中的　电子　从表面逸出，这个现象称为光电效应，这种电子常称为　光电子　。 （2）光电效应的产生条件：入射光的频率　大于或等于　金属的截止频率。 （3）光电效应规律 ①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须　大于或等于　这个截止频率才能产生光电效应。 ②光电子的最大初动能与入射光的强度　无关　，只随入射光　频率　的增大而增大。 ③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。 ④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越　多　，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成　正比　。 2．爱因斯坦光电效应方程 （1）光电效应方程 ①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝　hν－W0　。 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W0，剩下的表现为逸出后电子的　最大初动能　。 （2）逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的　最小值　，W0＝hνc＝h。 （3）最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的　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最大值。 3．光电效应的两种决定关系 4．光电效应中三个重要关系式 （1）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 （2）光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc。 （3）逸出功W0与截止频率νc的关系：W0＝hνc。 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。 知识3 光电效应的图像问题 图像名称 图线形状 获取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系 （1）截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐 （2）逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝｜－E｜＝E （3）普朗克常量h：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 （1）截止频率νc：图线与横轴交点的横坐标 （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） 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：图线与横轴交点的横坐标 （2）饱和电流：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 （1）遏止电压Uc1、Uc2 （2）饱和电流 （3）最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 知识4 波粒二象性　物质波 1．康普顿效应 （1）概念：当X射线入射到物质上被散射后，在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长比入射波长更长的成分。人们把这种现象叫作康普顿效应。 （2）光子的动量：。 推导：由动量的定义有p＝mc，结合光子能量E＝hv、爱因斯坦的质能方程E＝mc2及c＝λv，可得。 （3）意义 ①证明了爱因斯坦光子说的正确性； ②揭示了光子不仅具有能量，还具有动量； ③揭示了光具有粒子性； ④证实了光子和微观粒子的相互作用过程也严格遵循动量守恒定律和能量守恒定律。 2．光的波粒二象性 （1）光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有　波动性　。 （2）光电效应说明光具有　粒子性　。 （3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的　波粒二象性　。 3．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　大　的地方，暗条纹是光子到达概率　小　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。 重难・核心突破 重难01 光电效应现象及其解释 【技法点拨】与光电效应有关的五组概念 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。光子是因，光电子是果。 2．光电子的动能与光电子的最大初动能金属表面的电子克服原子核的束缚做功后的动能即为光电子的动能；光电子的最大动能是光电子逸出时所具有的动能的最大值，该值与入射光频率和金属的逸出功有关，与光的强弱无关。 3．光电流与饱和光电流：从金属板飞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，这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 4．入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hv。 5．入射光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属发生光电效应时入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。 【典例突破】（2026·云南·高考真题）云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为和，若用光子能量为的紫外线分别照射这两种金属，则（     ） A．只有锡能发生光电效应 B．只有铟能发生光电效应 C．锡和铟都能发生光电效应 D．锡和铟都不能发生光电效应 【答案】B 【解析】光电效应的发生条件为：入射光子的能量大于等于金属的逸出功，即时可发生光电效应。 锡的逸出功，不满足光电效应发生条件，锡不能发生光电效应； 铟的逸出功，满足光电效应发生条件，只有铟能发生光电效应。 故选B。 【变式研析】 1．（2026·海南海口·一模）在光电效应的实验中，某同学发现使用较弱的黄光照射某金属时不能发生光电效应，使用蓝光照射该金属时能发生光电效应。下列操作中一定能使该金属发生光电效应的是（　　） A．使用红光照射 B．使用绿光照射 C．使用紫光照射 D．使用更强的黄光照射 【答案】C 【解析】A．光电效应的发生条件是入射光频率大于等于金属的截止频率，由题意可知金属截止频率满足，由于红光频率小于黄光的，因此使用红光照射时无法发生光电效应，故A错误； B．绿光频率满足，故无法判定绿光的频率与金属的截止频率大小关系，因此使用绿光照射时，不一定能发生光电效应，故B错误； C．紫光频率，使用紫光照射时，一定满足光电效应发生条件，故C正确； D．光电效应的发生条件是入射光频率大于等于金属的截止频率，与入射光强度无关，故使用更强的黄光照射，无法发生光电效应，故D错误。故选C。 2．（2026·广东佛山·一模）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信号，下列说法正确的是（     ） A．若光照时间足够长，阴极一定能逸出光电子 B．入射光光强减弱，光电子的最大初动能会减小 C．若换用频率更高的光照射阴极，光电效应的截止频率会增大 D．逸出的光电子在光电倍增管的高压电场中加速，其电势能减小 【答案】D 【解析】A．阴极能否逸出光电子取决于入射光频率是否达到阴极材料的截止频率，与光照时间无关；若入射光频率低于截止频率，即使延长光照时间也不能发生光电效应，故A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能由入射光频率和阴极材料的逸出功决定，与入射光光强无关，故B错误； C．光电效应的截止频率是阴极材料的固有属性，与照射阴极的入射光频率无关，故C错误； D．光电子在高压电场中加速，电场力对光电子做正功，所以其电势能减小，故D正确。故选D。 重难02 光电效应方程定量计算 【典例突破】（2026·重庆·高考真题）科学研究中，通过“角分辨光电子能谱仪”测量光电效应中光电子的动能和出射角，可了解样品的相关特性。若一束频率为的紫外光照射在样品表面产生光电子，某具有最大初动能的光电子，其速度方向与样品表面法线的夹角为，光电子质量为mc，普朗克常量为h，则（     ） A．样品的逸出功为 B．该光电子的德布罗意波长为 C．该光电子的速度沿样品表面法线方向的分量大小为 D．当入射光的频率变为时，光电子的最大初动能变为 【答案】B 【解析】A．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能仅与入射光频率和逸出功有关，和出射方向无关，因此逸出功，故A错误； B．德布罗意波长满足，光电子的动能与动量关系为 联立得，故B正确； C．光电子速度方向与样品表面法线夹角为，因此法线方向速度分量为，结合得 故法线分量大小为，故C错误； D．当入射光频率变为时，新的最大初动能 代入得，故D错误。故选B。 【变式研析】 1．（2026·福建·三模）如图所示，用某一频率的单色激光持续照射金属钨表面，发生了双光子光电效应，即一个电子一次吸收两个相同频率的光子后，逸出金属表面成为光电子。已知该激光单个光子能量为2.8 eV，金属钨的逸出功，不考虑电子热运动能量，则逸出光电子的最大初动能为（　　） A．1.1 eV B．2.8 eV C．5.6 eV D．10.1 eV 【答案】A 【解析】本题为双光子光电效应，类比普通光电效应方程，一个电子吸收两个光子，获得的总能量为2倍单个光子能量 根据能量守恒，逸出光电子的最大初动能满足 代入已知条件， 可得 故选A。 2．（2026·湖南·一模）图甲是研究光电效应的实验装置，图乙所示为氢原子的能级图。大量氢原子处于激发态，氢原子从激发态直接跃迁到基态发出的光子照射到图甲光电管阴极上时，电流表有示数，闭合开关，滑片缓慢向端移动，当电压表示数为时，电流表示数恰好为零。下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能 B．处于激发态的大量氢原子跃迁时共发出6种频率的光 C．制作阴极的金属材料的逸出功 D．氢原子从激发态跃迁时发出的光子照射阴极上都有光电子射出 【答案】B 【解析】A．由题意可知，当反向电压U=10V时，光电流恰好为零，可知该电压为遏止电压，则光电子的最大初动能，故A错误； B．处于激发态的大量氢原子跃迁时共发出种频率的光，故B正确； C．氢原子从n=4向n=1跃迁时释放光子能量为 根据 联立解得逸出功，故C错误； D．只有光子能量大于逸出功时才能产生光电效应，氢原子从跃迁到能级时发出的光子能量为，故D错误。 故选B。 3．（2026·四川广安·模拟预测）用频率为的光照射某金属的表面，当遏止电压取时，光电流恰好为零；当光的频率改为后，遏止电压增大到。已知电子的电荷量为，普朗克常量为，原入射光的频率为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】假设金属的逸出功为，根据爱因斯坦光电效应方程，可得光电子的初动能 当光的频率为，遏止电压为时，根据动能定理有 联立解得 当光的频率改为后，遏止电压增大到，同理可得 联立解得 故选A。 重难03 光电效应图像问题 【典例突破】如图甲所示，a、b、c三种单色光照射阴极K时发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，三种光的频率分别为、、，光子的动量大小分别为、、，下列关系正确的是（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】AB．由图乙可知遏制电压绝对值的大小为，则入射光光子的能量，光子的能量满足，可知，故A、B错误； CD．光子的动量为 与光子的能量关系为 可知光子能量越大动量越大，因此，故C错误，D正确。 故选D。 【变式研析】 1．（2026·山东潍坊·模拟预测）在研究光电效应实验中，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，普朗克常量。则（　　） A．铯发生光电效应的极限频率是 B．产生的饱和光电流与入射光的频率成正比 C．逸出的光电子的最大初动能为 D．本次实验入射光的频率为 【答案】D 【解析】A．根据逸出功与极限频率关系，故A错误； B．饱和光电流与单位时间入射光子数，与入射光频率无关，故B错误； C．由图可知遏止电压，则最大初动能，故C错误； D．根据光电效应方程 解得入射光的频率，故D正确。 故选D。 2．某课题小组研究光电效应规律时，分别用1、2、3三种光束照射同一光电管的阴极，得到了如图所示的三条光电流随电压变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．光束1和3的强度相同 B．光束1的波长大于3的波长 C．光束1照射时产生光电子的最大初动能最大 D．光束2照射时产生光电子的最大初动能最大 【答案】D 【解析】A．根据光电效应规律可知，1产生的饱和光电流大，其强度要大于3的强度，A错误； B．图像中的光束1、3对应的遏止电压相同，故其波长相同，B错误； CD．光束2对应的遏止电压大，入射光的频率最大，根据爱因斯坦光电效应方程，照射光电管产生光电子的最大初动能大，C错误，D正确。 故选D。 3．（2026·广西桂林·二模）（多选）爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。图甲是某次光电效应实验电路图，图乙是a、b两束入射光照射同种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．在图甲实验中，滑动变阻器的滑片向N端移动过程中电流表示数一直增大 B．由图乙可知，a光的频率等于b光的频率 C．由图丙可知，金属P的逸出功小于金属Q的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率大小等于普朗克常量h 【答案】BC 【解析】A．图甲中滑动变阻器滑片向移动时，光电管反向电压增大，光电流逐渐减小，当电压达到遏制电压时，光电流为0，故A错误； B．由光电效应关系可得 为遏止电压。本题中、照射同种金属，逸出功相同；由图乙可知、的遏止电压相同，因此光频率等于光频率，饱和电流不同仅说明光强度更大，故B正确； C．根据爱因斯坦光电效应方程 当时，截止频率 即逸出功 由图丙可知，金属的截止频率小于金属的截止频率，因此的逸出功小于的逸出功，故C正确； D．整理遏止电压与频率的关系：由 得 因此图线的斜率为，不是普朗克常量，故D错误； 故选BC。 重难04 波粒二象性、德布罗意波辨析与计算 【典例突破】（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经电压加速后，其德布罗意波长为，若加速电压为，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】设电子经过电压加速后速度大小为，由动能定理得 电子的动量大小为 电子的德布罗意波长为 联立解得 因为 可解得 C正确，ABD错误。 故选C。 【变式研析】 1．（2026·浙江·一模）如图所示，一束波长为、功率为的光垂直射向锌板，锌板表面有电子逸出。已知电子质量为、电量为，光速为，普朗克常量为，锌的逸出功为。假设锌板完全吸收所有照射到它上面的能量。下列说法正确的是（     ） A．光子的动量为 B．逸出电子的最大动能 C．逸出电子的德布罗意波长最大为 D．锌板受到光的平均压力大小 【答案】D 【解析】A．由可知，光子的动量为，故A错误； B．由光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能为，故B错误； C．光电子的动量，德布罗意波长为，动能越小波长越大，而是动能最大时的德布罗意波长，即最短的德布罗意波长，故C错误； D．光被锌板完全吸收，由可知每秒钟光传递给锌板的动量为，由动量定理得锌板受到光的平均压力大小，故D正确。 故选D。 2．（2026·四川南充·一模）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 【解析】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。 3．（2026·江苏·模拟预测）一个静止的电子，在经过电压U加速后，其德布罗意波长为λ。若要让另一同样的静止电子的德布罗意波长为，则加速电压值为（    ） A． B． C．3U D．9U 【答案】C 【解析】电子在加速电场中，由动能定理得 解得动量 结合德布罗意波长公式 联立得 可知德布罗意波长与加速电压的平方根成反比，即 将已知条件， 解得 故选C。 拔高・分层集训 基础演练 1．2021年，我国的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，简称“拉索”）在银河系内探测到能量高达1.4的伽马光子，这是当时人类观测到的最高能量光子，1.4PeV的能量相当于（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】 故选 A。 2．用一束蓝光照射某金属时不能发生光电效应，则（     ） A．改用紫光照射该金属可能发生光电效应 B．改用红光照射该金属可能发生光电效应 C．改用强度更大的蓝光照射该金属一定能发生光电效应 D．光电效应现象说明光具有波动性 【答案】A 【解析】A．紫光频率大于蓝光的频率，所以改用紫光照射该金属可能发生光电效应，A正确； B．红光频率小于蓝光的频率，所以改用红光照射该金属一定不能发生光电效应，B错误； C．用一束蓝光照射某金属时不能发生光电效应，可知蓝光的频率小于该金属的极限频率，能否发生光电效应与入射光的强度无关，C错误； D．光电效应现象说明光具有粒子性，D错误； 故选A。 3．用a、b、c三束光照射图甲中的实验装置，移动滑片P，电流表示数随电压表示数变化的关系如乙图所示。则（　　） A．若P在O点的左侧，三种光照射时电流表均有示数 B．若P在O点的右侧同一位置，a光照射时电流表示数一定最大 C．用同一装置做双缝干涉实验，b光产生的条纹间距最大 D．a、b两束光的光子动量之比为 【答案】B 【解析】A．若在点的左侧，光电管所加的是遏止电压（反向电压），如果电压超过其中一种光的遏止电压，那么这种光照射时不会有光电流产生，电流表示数为零，故A错误； B．若在点的右侧同一位置，则光电管所加的是加速电压（正向电压），且电压相等，由图乙可知，a光照射时电流最大，即电流表示数最大，故B正确； C．根据光电效应方程和公式可得，光电子频率为 由图乙可知，光的遏止电压最大，则光的光电子频率最大，光波波长最短，根据双缝干涉相邻亮条纹间距公式可知，光产生的条纹间距最小，故C错误； D．由以上分析可知光子能量为 则光子动量为 、两束光的光子动量之比为，故D错误； 故选B。 4．某些原子处于磁场中，能级会发生劈裂，有的能级会变成近似连续的能带。如图所示，某种原子能量为的能级在磁场作用下形成能量最小值为、最大值为的能带，，相应能级跃迁发出的光a、b、c的波长分别为、、。若用a光照射某金属表面时能发生光电效应，下列说法正确的是（     ） A． B． C．用b光照射该金属一定不能发生光电效应 D．用c光照射该金属一定不能发生光电效应 【答案】B 【解析】AB．由于原子能级跃迁放出的光子能量等于原子的能级差，则有，， 因为，可知，则，故A错误，B正确； C．发生光电效应的条件是入射光频率大于金属截止频率，用a光照射某金属表面时能发生光电效应，说明a光的频率大于该金属截止频率，但b光频率小于a光频率，因此b光频率可能大于或小于该金属截止频率，即用b光照射该金属可能发生光电效应，故C错误； D．由于a光的频率大于该金属截止频率，且c光频率大于a光频率，故用c光照射该金属一定能发生光电效应，故D错误。 故选B。 5．某激光器能发射波长为的激光，真空中光速为，普朗克常量为，则该激光器所发射的光子的能量为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】设激光的频率为，光子的能量为。由真空中光的波长与频率的关系，有；根据爱因斯坦光子说，有。联立得光子的能量为 故选D。 6．用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示，用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压与入射光频率v的关系图像如图乙所示。已知普朗克常量。下列说法正确的是（     ） A．要测量遏止电压，电源右端为正极 B．要测量饱和电流，电源右端为正极 C．由图像乙可知，铷的截止频率为 D．由图像乙计算可得金属铷的逸出功为 【答案】A 【解析】A．图甲中，光电子向左移动，可知光电管右端为阴极。要测量遏止电压，应施加反向电压，因此电源右端为正极，故A正确； B．要测量饱和电流，应施加正向电压，电源右端为负极，故B错误； C．由爱因斯坦光电效应方程 得时的为截止频率，即，故C错误； D．由 得 解得金属铷的逸出功为，故D错误。 故选A。 7．如图所示，金属板M受到频率为的紫外线照射时，会持续向各个方向发射不同速率的电子，其中最大速率为v，已知电子质量为m。则金属板M的逸出功为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据爱因斯坦光电方程 可得金属板M的逸出功为故选C。 8．如图所示，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是（    ） A．电流方向为a→R→b B．增大电源电压，电流不一定增大 C．光照时间越长，光电子的最大初动能越大 D．入射光光强增大，光电子的最大初动能增大 【答案】B 【解析】A．电流方向规定为正电荷定向移动的方向，本题中电流方向应为b→R→a，故A错误； B．若没有达到饱和光电流，增加电压，电流会随之增加；若已经达到饱和光电流，电压增加电流不会发生变化，故B正确； CD．发生光电效应时光电子的最大初动能，即由入射光子能量和逸出功决定，与光照时间无关，与入射光强度无关，故C、D错误； 故选B。 9．用如图所示的装置研究光电效应现象，某同学用光子能量为2.75eV的光照射光电管时发生了光电效应，电流表的示数不为0，移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0。则下列说法正确的是（     ） A．该光电子的遏止电压为2.75V B．该光电管阴极的逸出功为2.75eV C．滑动变阻器向左移动电流表示数减小 D．仅增加入射光的强度，电流表的示数变大 【答案】D 【解析】A．当电压表的示数大于或等于时电流为0，遏止电压就是使光电流减小到0的反向电压，即1.7V，故A错误； B．光电子最大初动能 根据爱因斯坦光电效应方程 可得逸出功，故B错误； C．当滑动变阻器向左移动，即滑片向端滑动，反向电压减小，光电流变大，故C错误； D．入射光频率不变时，光强越大，单位时间内逸出的光电子数越多，相同电压下单位时间到达阳极的光电子数增加，饱和光电流变大，电流表示数变大，故D正确。 故选D。 10．如图所示为研究光电效应的实验装置，光电管的阴极K用某种金属制成。闭合开关S，用某种单色光照射阴极K时，微安表有示数。若只减弱该单色光的强度，则下列说法正确的是（　　） A．微安表的示数变大 B．该金属的逸出功变小 C．逸出的光电子的最大初动能不变 D．从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 【答案】C 【解析】A．减弱该单色光的强度，单位时间内入射光的光子数目减少，从金属表面逸出的光电子数目将减少，微安表的示数变小，故A错误； B．金属的逸出功由金属本身决定，所以保持不变，故B错误； C．根据光电效应方程 因为入射光的频率不变，可知光电子的最大初动能不变，故C正确； D．发生光电放应时，光电子的逸出几乎是瞬时的，与光照强度无关，故 D错误。 故选C。 11．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．逸出光电子的最大初动能为 B．跃迁到放出的光子频率最大 C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D．用的光子照射，氢原子跃迁到激发态 【答案】B 【解析】A．大量处于激发态的氢原子跃迁时，共释放3种频率的光子： ： ： ： 从跃迁到放出的光子能量最大，根据光电效应方程​ 能量最大的光子为，逸出功，因此光电子最大初动能为，故A错误； B．从跃迁到的能级差最大，对应光子能量最大，由，可知其频率最高，故B正确； C．3种光子中，仅（12.09eV）、（10.2eV）的光子能量大于钠的逸出功，共2种光子可使钠产生光电效应，（1.89eV）的光子能量小于逸出功，无法发生光电效应，故C错误； D．处于能级的氢原子跃迁到，需要吸收的能量为 无法吸收能量为0.85eV的光子完成该跃迁，故D错误。 故选B。 12．探究光电效应规律的电路如图甲所示，用两种频率分别为v1、v2的光照射光电管的阴极K，测得光电流随电压变化的图像分别如图乙中的a（频率为v₁的光照射时）、b（频率为v2的光照射时）所示，图中，，阴极K金属的逸出功为2.29eV。已知普朗克常量，则（　　） A． B．频率为v₁的光的波长为 C．频率为v₂的光子的动量为 D．两图像的交点表示在该电压下两种频率的光在单位时间内打出的光电子一样多 【答案】B 【解析】A．由光电效应方程得光电子最大初动能 光电子从阴极到对阴极有 联立解得 代入数据得，故A错误； B．频率为的光有 代入数据得，故B正确； C．频率为的光子的动量，故C错误； D．光电流的大小相等是在单位时间内打出的光电子到达阳极的数目相等，并不是在单位时间内从阴极打出的光电子数相等，仅代表单位时间内到达阳极的光电子数相等，故D错误。 故选B。 13．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 【解析】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。 14．若有一质量为m的氦原子，其德布罗意波长为λ，则氦原子的速度为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据德布罗意波长公式（其中为普朗克常量，为粒子动量），低速运动的氦原子动量满足 联立可得速度表达式为 故选D。 15．在科学研究中，电子显微镜因电子的物质波波长比可见光波长更短而具有重要作用。已知电子的质量为，普朗克常量为。现通过用某一频率的光照射光电管阴极材料来获得电子，若要使所获得电子的物质波波长不超过，且该阴极材料的逸出功为，则该光的频率至少为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据德布罗意波长公式，得电子最小动量 电子最小初动能为 根据光电效应方程 代入最小动能整理得最小频率 故选A。 16．（多选）我国“天宫”空间站使用了新一代的三结砷化镓太阳能电池阵列，其光电转换效率远高于传统的硅基电池。用一定能量的光子照射该电池阴极时，能够产生光电子。已知该电池阴极材料的逸出功为 W0，普朗克常量为h，下列说法正确的是（     ） A．该材料的截止频率为 B．若仅将入射光频率加倍，遏止电压将变为原来的2倍 C．若入射光频率加倍且光强减半，光电子的最大初动能变为原来的2倍 D．若入射光频率加倍且光强减半，饱和光电流将变为原来的 【答案】AD 【解析】A．由 得截止频率，故A正确； B．由光电效应方程 得 频率加倍后，故B错误； C．原来 频率加倍后，故C错误； D．光强，频率加倍、光强减半，则光子数率 饱和光电流与单位时间入射光子数成正比，饱和光电流变为原来，故D正确。 故选AD。 17．（多选）用频率为v的紫外光照射某金属，产生光电子的最大初动能为。同频率的紫外光照射基态氢原子时，恰能使其跃迁至的激发态，其中为基态能量。已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（     ） A．增加紫外光的频率，光电子的最大初动能增加 B．增加紫外光的频率，氢原子一定能跃迁至更高的能级 C．若要使基态氢原子电离，紫外光的频率至少为 D．具有最大初动能的光电子，其德布罗意波长为 【答案】AC 【解析】A．由爱因斯坦光电效应方程可知，增加紫外光的频率，光电子的最大初动能增加，故A正确； B．氢原子吸收光子发生跃迁，光子能量必须恰好等于两能级之差（或大于等于电离能），增加紫外光的频率，若光子能量不等于任意两能级差且小于电离能，则氢原子不能吸收该光子，不能跃迁至更高的能级，故B错误； C．基态氢原子电离至少需要吸收的能量为 由题意知 解得 设使基态氢原子电离的紫外光最小频率为，则 解得，故C正确； D．具有最大初动能的光电子，其动量 根据德布罗意波长公式 解得，故D错误。 故选AC。 18．（多选）氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路中的阴极K，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。则下列说法正确的是（     ） A．题述氢原子跃迁一共能发出3种不同频率的光子 B．题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子 C．阴极金属的逸出功为12.15eV D．阴极金属的逸出功为12.75eV 【答案】BC 【解析】AB．一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中一共能发出种不同频率的光子，故A错误，B正确； CD．只有1种频率的光能使之发生光电效应，可知一定对应于从4→1的跃迁，辐射光子的能量为 由图可知遏止电压为0.6V，可知最大初动能为0.6eV，根据 解得阴极金属的逸出功为，故C正确，D错误； 故选BC。 19．（多选）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、水平放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为，导轨的间距为，导轨两端通过定值电阻、电流表A与平行金属板、相连，平行金属板的电容为。质量为的金属棒垂直导轨以初速度水平向左运动，金属棒达到稳定状态后，一束频率为的单色光照射在K极板上，光电子恰好到达极板的右侧边缘，电子的电荷量为，整个电路中其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．金属棒达到稳定状态时，电流表的示数为 B．金属棒达到稳定状态时的速度大小为 C．金属板、的遏止电压为 D．金属板的逸出功为 【答案】AC 【解析】A．金属棒向左运动时产生感应电动势，电容器不断充电，电容器两端电压逐渐增大，金属棒所受安培力阻碍其运动。设稳定状态下金属棒的速度为，此时电容器两端电压与金属棒产生的感应电动势大小相等，即 回路中的合电动势为零，因此电流表的示数为零，故A正确； B．在电容器充电过程中，设通过回路的电荷量为，根据动量定理 又 根据电容定义有 联立，解得，故B错误； C．稳定状态下，金属板A、K间的电压等于电容器两端电压，根据 解得 光电子从金属板K射出后恰好到达金属板A，因此该电压即为遏止电压，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程有 光电子恰好到达金属板时，根据动能定理有 解得。故D错误。 故选AC。 20．（多选）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬射线。硬射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到个该种光子。已知探测仪镜头面积为，卫星离太阳中心的距离为，普朗克常量为，光速为，下列说法正确的是（　　） A．该光子的动量为 B．该光子的能量为 C．太阳辐射硬射线的总功率为 D．太阳辐射硬射线的总功率为 【答案】AD 【解析】A．光子动量公式，故A正确； B．光子能量，故B错误； CD．探测器每秒接收N个光子，探测器接收功率 太阳向空间球面均匀辐射，球面面积。太阳辐射硬射线的总功率为。故C错误，D正确。 故选AD。 能力进阶 1．如图所示，金属极板受到紫外线照射会向空间各方向逸出光电子，最大速率为。正对放置一金属网，在、之间加恒定电压。已知、间距为（远小于板长），电子的质量为，电荷量为，不计电子重力，沿板方向为轴建立的位置坐标系如图所示，则（　　） A．、间距离增大时电子到达的动能也增大 B．、间加反向电压时电流表示数恰好为零 C．电子从到过程中方向位移大小最大为 D．沿方向逸出的电子到达时的最大动能为 【答案】C 【解析】A．到达的动能由电场力做功决定，，与、间距离无关，所以距离增大，动能不变，故A错误； B．加反向电压使电流为零，需要让初动能最大的电子也刚好不能到达。最大初动能为 反向电压应满足 即，故B错误； C．电子从到，电场方向沿轴负方向。电子在方向做匀加速运动，在方向做匀速运动。要使方向位移最大，应让电子沿方向初速度为零，此时在方向有， 所以到达的最长时间 而方向最大速度为，因此最大方向位移，故C正确； D．沿方向逸出的电子初动能为，到达时电场力做正功，动能应为，故D错误。故选C。 2．下列说法正确的是（　　） A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度 B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C．由图乙可知，甲的光照强度比乙强 D．图乙中，若甲光和丙光照射某物质都能发生光电效应，甲光产生的光电子的最大初动能更大 【答案】C 【解析】A．随着温度的升高各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较小的方向偏移，所以，故A项错误； B．由光电效应方程有 同一光电管有 整理有 结合题图可知，入射光的频率关系有，故B项错误； C．由图可知甲的饱和电流大于乙的，因此甲光束照射时单位时间内产生的光电子数量大，因而甲光的光照强度大，故C项正确； D．由之前分析有 又因为入射光的频率关系有，所以丙光产生的光电子的最大初动能更大，故D项错误。 故选C。 3．图甲为氢原子的能级图，现用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，只能发射出频率为、、的三种光，现用这三种频率的光去照射图乙中光电效应实验装置，其中只有a、b两种光能得到图丙所示的电流与电压的关系曲线，已知。以下说法正确的是（　　） A．一定有 B．图乙中滑片P从O向b端移动过程中，电流表示数减小 C．图丙中a光照射阴极，光电流达到饱和时，阴极每秒射出的光电子数大约个 D．图丙中 【答案】D 【解析】AD．根据图乙可知 根据 可知 所以这三种光的能量分别为12.09eV、10.2eV、1.89eV，则， 从而解得 故A错误，D正确； B．图乙中滑片P从O向b端移动过程中，Ob部分的电阻变小，A端的电势变高，A端的电势高于K端的电势，所以电流表示数增大，故B错误； C．图丙中的a光照射阴极，光电流达到饱和时，饱和电流为，由 可知每秒射出的电荷量为,所以阴极每秒射出的光电子数大约，故C错误。故选D。 4．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、水平放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为，导轨的间距为，导轨两端通过定值电阻、电流表A与平行金属板、相连，平行金属板的电容为。质量为的金属棒垂直导轨以初速度水平向左运动，金属棒达到稳定状态后，一束频率为的单色光照射在极板上，光电子恰好到达极板的右侧边缘，电子的电荷量为，整个电路中其余电阻不计。下列说法正确的是（     ） A．金属棒达到稳定状态时，电流表的示数不为 B．金属棒达到稳定状态时的速度大小为 C．金属板、的遏止电压为 D．金属板的逸出功为 【答案】C 【解析】A．金属棒向左运动时产生感应电动势，电容器不断充电，电容器两端电压逐渐增大，金属棒所受安培力阻碍其运动。设稳定状态下金属棒的速度为，此时电容器两端电压与金属棒产生的感应电动势大小相等，即 回路中的合电动势为零，因此电流表的示数为零，故A错误； B．在电容器充电过程中，设通过回路的电荷量为，根据动量定理、电容定义及稳定条件分别有，， 联立解得，故B错误； C．稳定状态下，金属板、间的电压等于电容器两端电压，根据 解得 光电子从金属板射出后恰好到达金属板，因此该电压即为遏止电压，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程有 光电子恰好到达金属板时，根据动能定理有 解得 选项所给表达式缺少电子电荷量，故D错误。 故选C。 5．某同学利用图甲所示实验装置研究光电效应，换用多组不同频率的入射光对同一种金属进行照射，测出对应的遏止电压Uc，并绘制出Uc随入射光频率v变化的图像，如图乙所示。该同学查找资料得知：在K、A间施加电压时，会在金属表面附近产生场强为E的电场，该电场使逸出功发生改变，改变量，其中k为常量、e为元电荷。下列说法正确的是（    ） A．测量Uc时，图甲中滑片P应当位于O点右侧 B．利用图乙中图像的横截距v0可求出普朗克常量 C．常量k的单位可用国际单位制基本单位表示为 D．依据图线为一条直线，可判断实验中可忽略 【答案】D 【解析】A．测量遏止电压时，光电管应加反向电压，即阴极的电势必须高于阳极的电势，根据题意及电路图，滑动变阻器左端接电源负极，右端接正极，故变阻器上电势从左向右逐渐升高，由于与点相连，与滑片相连，为了使点电势高于点电势，即要求点电势高于滑片处的电势，因此滑片应当位于点的左侧，故A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程 整理得 结合图乙可知，图线的斜率为，利用图线斜率并结合元电荷的值才可求出普朗克常量；图像的横截距代表金属的极限频率，无法单独用来求出普朗克常量，故B错误； C．由公式 变形可得 在国际单位制基本单位中，能量（功）的单位为，即；电荷量的单位为，即；电场强度的单位为或，即，代入基本单位得出常量的单位为，故C错误； D．若电场造成的逸出功改变量不可忽略，则有 与的关系不是线性关系，依据实际绘制的图线为一条直线，可判断实验中极小，可忽略不计，故D正确。故选D。 6．如图甲所示为氢原子能级示意图，图乙为探究光电效应的电路图，现有大量处于能级的氢原子自发地向低能级跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子跃迁过程中最多可辐射出4种频率的光子 B．能级的氢原子电离至少需要吸收的能量 C．图丙中与的差值为 D．光照射阴极产生的光电子的最大初动能大于光 【答案】C 【解析】A．大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时，依据数学组合公式，，故A错误； B．能级能量 电离即电子脱离原子核，脱离后 则至少需要吸收，故B错误； C．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，对应的能量分布为，，，，， 由于实验只有2条光电流，则只有、大于逸出功。 根据遏止电压 又 可得，故C正确； D．最大初动能 由于 所以，光照射阴极产生的光电子的最大初动能小于光，故D错误。 故选C。 7．太阳帆航天器是一种利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，如图所示。在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆，使太阳帆获得动力从而产生加速度。有人设想使探测器上的太阳帆始终正对太阳，若每平方米太阳帆上太阳辐射的功率为P0，太阳帆的面积为S，探测器和太阳帆的总质量为m，且入射到太阳帆上的光子一半被反射，一半被吸收，则此时探测器的加速度大小为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】每秒光照射到帆面上的能量 光子的平均能量 光子的频率 每秒射到帆面上的光子数 每个光子的动量 入射到太阳帆上的光子一半被反射，一半被吸收，设光子碰撞时间为t，则由动量定理得 对探测器，由牛顿第三定律和牛顿第二定律得， 联立，解得.故选C。 8．（多选）氢原子能级如图甲所示，大量处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有2种不同频率的光a、b，照射到图乙电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图丙所示，则下列推断正确的是（     ） A．测量Uc1、Uc2时，滑动变阻器的滑动触头P处于c点的右侧 B．阴极金属的逸出功一定大于10.2eV C．图丙中a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光 D．图丙中2条图线对应的遏止电压，一定有 【答案】BD 【解析】B．大量能级氢原子向低能级跃迁，共产生种光子，光子能量分别为，，，，， 题目说明只有2种光子能发生光电效应，说明仅能量最大的前两种大于逸出功W，因此，故B正确； A．测量遏止电压时，光电管需要加反向电压（阴极K电势高于阳极A）。图乙为分压式接法，滑动变阻器端（左）接电源负极，电势低，端（右）接电源正极，电势高；滑片P在点左侧时，P（接）电势更低，满足反向电压要求，故A错误； C．根据光电效应方程，遏止电压绝对值越大，光子频率越大。由丙图得 因此对应光频率，故b光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光，故C错误； D．对两种能发生光电效应的光子，能量分别为， 由得，故D正确。 故选BD。 9．（多选）某种光伏电池如图甲所示，其中透明导电的球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K，现用理想电压表连接阴极K和阳极A。图乙为氢原子能级图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中，辐射光照射图甲中阴极K，只有频率为和的光能发生光电效应，电压表最大示数分别为Ua和Ub，其中Ua>Ub。已知光速c。下列说法正确的是（     ） A．该群氢原子向低能级跃迁能辐射2种不同频率的光 B．光的光子能量为12.75 eV C．、两种光的光子动量之差为 D．阴极K吸收光产生的光电子初动能一定大于吸收光产生的光电子初动能 【答案】BC 【解析】A．一群能级的氢原子向低能级跃迁，共辐射6种频率的光子，故A错误； B．能量从大到小依次为 、、、、、。 题目中只有2种光能发生光电效应，因此能发生光电效应的是能量最大的两种光子和。结合（遏止电压越大对应光子能量越高） 可知对应12.75 eV的光子，对应的光子。故B正确； C．由以上分析．光子动量满足 因此两种光的动量差 故C正确； D．根据光电效应方程 光产生的光电子最大初动能更大，但单个光电子的初动能是随机的，存在光的光电子初动能大于光的光电子初动能的情况，故D错误； 故选 BC。 10．（多选）如图甲为研究光电效应的实验电路图，图乙中横坐标为入射光的频率，纵坐标为电压，阴影部分表示能产生光电流的区域；点坐标为，边界与轴平行，直线的斜率绝对值为。现有大量氢原子处于某激发态，在向低能级跃迁时只能放出1种可见光，且该可见光恰好能使实验所用的金属材料发生光电效应。已知氢原子各能级关系为，其中为基态能级值，量子数；巴耳末系的可见光是从能级跃迁到产生的。电子电量为，光速为，则（　　） A．滑片P从中点向左移动，电流表示数始终在变化 B．若换用逸出功较小的金属，阴影部分将向右平移 C．普朗克常量 D．氢原子基态的能级值为 【答案】CD 【解析】A．滑片P从中间向左移动时，从开始反向增大，光电流逐渐减小。 当反向电压达到遏止电压后，光电流变为零。此后若继续左移，反向电压继续增大，但光电流仍保持为零，不再变化，故A错误； B．金属的逸出功减小，则截止频率减小。在图乙中，截止频率对应点的横坐标。因此点会向左移动，阴影区域应向左平移，而不是向右，故B错误； C．由光电效应方程；光电子最大初动能，其中为反向电压的大小。 联立解得，在图乙中， 因此直线的斜率绝对值 解得，故C正确； D．由题意，该可见光恰好能使金属发生光电效应，则光频率为 由题意，巴耳末系的可见光是从能级跃迁到产生，且氢原子在向低能级跃迁时只能放出1种可见光，则该可见光光子能量 联立解得，故D正确。 故选CD。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $