目錄

光電效應(yīng)、波粒二象性...........................................................................1

考點一能量的量子化......................................................................1

題型1：黑體與黑體輻射................................................................2

題型2：黑體輻射的實驗規(guī)律............................................................2

題型3：能量子、普拉克常量............................................................3

考點二光電效應(yīng)..........................................................................4

題型1：光電效應(yīng)現(xiàn)象..................................................................7

題型2：光電效應(yīng)的實驗規(guī)律............................................................7

題型3：光電效應(yīng)方程與光子的能量......................................................8

題型4：光電效應(yīng)的圖像問題............................................................9

考點三康普頓效應(yīng).......................................................................14

題型1：光子的動量....................................................................14

題型2：康普頓效應(yīng)的現(xiàn)象及解釋.......................................................15

考點四物質(zhì)波............................................................................16

題型1：光的波粒二象性...............................................................16

題型2：粒子的波動性、德布羅意波.....................................................17

鞏固訓(xùn)練?提升能力.......................................................................18

光電效應(yīng)■波粒二象性

考點一能量的量子化

1.熱輻射

(1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫作熱輻射。

(2)特點：輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。

2.黑體、黑體輻射的實驗規(guī)律

(1)黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。

(2)黑體輻射的實驗規(guī)律

①對于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。

②黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)。隨著溫度的升高，一方面，各種波長的

輻射強度都有增加，另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，如圖所示。

［輻射強度

個700K

/kV1500K

024A/p.m

3.能量子

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（1）定義：普朗克認為，振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值￡的整數(shù)倍，這個不可再分的

最小能量值￡叫作能量子。

（2）能量子大?。骸?,其中v是帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率，〃稱為普朗克常量，/i=6.626xl0-

34

J-s（一般取%=6.63x10-34J.s）o

題型1：黑體與黑體輻射

1.（單選）關(guān)于黑體輻射，下列說法正確的是（）

A.溫度太低的物體不會輻射電磁波

B.黑體不會輻射電磁波

C.愛因斯坦通過提出的能量子假說，很好地解釋了黑體輻射規(guī)律

D.黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍

【答案】D

【解析】48.理想黑體可以吸收所有照射到它表面的電磁輻射，并將這些輻射轉(zhuǎn)化為熱輻射；一切物體都

會輻射電磁波，故錯誤；

CD普朗克在研究黑體輻射時最早提出了能量子假說，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律，他認為黑體輻射的

能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，故C錯誤，。正確。

故選2

題型2:黑體輻射的實驗規(guī)律

2.（多選）關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是（）

A.黑體能夠完全吸收照射到它上面的光波

B.隨著溫度的降低，各種波長的光輻射強度都有所增加

C.隨著溫度的升高，輻射強度極大值向波長較長的方向移動

D.黑體輻射的強度只與它的溫度有關(guān)，與形狀和黑體材料無關(guān)

【答案】AD

【解析】4能完全吸收照射到它上面的各種頻率的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱為黑體，選項Z正確;

6.由題圖可知，隨溫度的降低，各種波長的光輻射強度都有所減小，選項6錯誤；

C隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，選項C錯誤；

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。.一般物體輻射電磁波的情況除了與溫度有關(guān)，還與材料的種類及表面情況有關(guān)，但黑體輻射電磁波的情

況只與它的溫度有關(guān)，選項。正確。

故選4Z

題型3:能量子.普拉克常量

3.某廣播電臺發(fā)射功率為20kW、在空氣中波長為198.9m的電磁波，電磁波在空中傳播的速率為

3X108m/s,普朗克常量6.63XIO_347-s。（計算結(jié)果均保留一位有效數(shù)字）求：

（1）電磁波的能量子￡的值；

（2）該電臺每秒鐘從天線發(fā)射的能量子個數(shù)。

【答案】⑴每個能量子的能量￡=初=若=6-63X1^4；3X1°8/=lx10-27/

（2）則每秒電臺發(fā)射上述波長的光子數(shù)N=r=鬻詈個=2X1031個。

和

4.（多選）下列說法正確的是（）

A.黑體都是黑色的

B.我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān)

C.普朗克的能量子假設(shè)認為能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍

D.能量的耗散表明，能源在利用過程中能量在數(shù)量上減少了

【答案】BC

【解析】4黑體自身輻射電磁波，但不一定是黑色的，故/錯誤；

6.我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān)，選項8正確；

C普朗克的能量子假設(shè)認為能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，選項C正確；

。.能量耗散表明在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了，故。錯

誤。

故選6G

5.（單選）關(guān)于熱輻射，下列說法中正確的是（）

A.一般物體的熱輻射強度只與物體的溫度有關(guān)

B.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，所以黑體一定是黑的

C.一定溫度下，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值

D.溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長增大的方向移動

【答案】C

【解答】4一般物體的熱輻射強度除與溫度有關(guān)之外，還與材料、表面狀況有關(guān)，/錯誤；

6.黑體可以輻射可見光，不一定是黑的，6錯誤；

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CD.由黑體輻射的實驗規(guī)律知，一定溫度下，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值，溫度升高時，黑

體輻射強度的極大值向波長減小的方向移動，C正確，。錯誤。

考點二光電效應(yīng)

發(fā)濟卻潮回顧梳理

1.光電效應(yīng)

照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。

2.光電子

光電效應(yīng)中從金屬表面逸出的電子。

3、光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件

入射光的頻率大于金屬的極限頻率。

4.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)。不同金屬的截止頻率不同，即截

止頻率與金屬自身的性質(zhì)有關(guān)。

(2)存在飽和電流：在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，即在一

定的光照條件下，單位時間陰極K發(fā)射的光電子的數(shù)目是一定的。實驗表明，光的頻率一定時，入射

光越強，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。

(3)存在遏止電壓：使光電流減小到o的反向電壓a稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子的

初動能有最大值，Ekm=%?e4=eUc，稱為光電子的最大初動能。實驗表明，遏止電壓(或光電子的最

大初動能)與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。

(4)光電效應(yīng)具有瞬時性：當(dāng)入射光的頻率超過截止頻率外時，無論入射光怎樣微弱，光電效應(yīng)幾乎是

瞬時發(fā)生的。

5.愛因斯坦光電效應(yīng)方程

(1)光子說：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為v的光的能量為，其中”=

6.63x10-34j.s(稱為普朗克常量)。這些能量子后來稱為光子。

(2)逸出功用)

要使電子脫離某種金屬，需要外界對它做功，做功的最小值叫作這種金屬的逸出功。

(3)光電子的最大初動能耳

在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收光子后，除了要克服金屬的逸出功外，有時還要克服原子的其他

束縛而做功，這時光電子的初動能就比較小；當(dāng)逸出過程只克服金屬的逸出功而逸出時，光電子的初

動能稱為最大初動能。

(4)表達式：Ek=hv~W0o

(5)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是〃v,在這些能量中，一部分大小為Wo的

能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的最大初動能Ek=e2

6.對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋

對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的解釋

存在截止頻率%電子從金屬表面逸出，必須克服金屬的逸出功WQ,則入射光子的

4/27

能量不能小于的，對應(yīng)的頻率必須不小于％=,即截止頻率

電子吸收光子能量后，一部分用來克服金屬的逸出功，剩余部分

光電子的最大初動能隨著入射光

表現(xiàn)為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具

頻率的增大而增大，與入射光的

有最大初動能。對于確定的金屬，Wo是一定的，故光電子的最大

強度無關(guān)

初動能只隨入射光頻率的增大而增大，和光強無關(guān)

光照射金屬時，電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能

光電效應(yīng)具有瞬時性

量的時間

對于同種頻率的光，光較強時，單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光

光較強時飽和電流較大

子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大

則程舜

1.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比

(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射

時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。

(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向

各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只

有金屬表面的電子直接向外飛出，只需克服原子核的引力做功的情況，光電子才具有最大初動能。光

電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。

(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的

增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流。在一定的光照條件下，飽和光電流與所加

電壓大小無關(guān)。

(4)入射光的強度與光子的能量：入射光的強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，即

I=nhv,n是單位時間照射到單位面積上頻率為v的單色光的光子數(shù)。

(5)光的強度與飽和光電流：飽和光電流隨入射光的強度增大而增大的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬

產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光的強度之

間沒有簡單的正比關(guān)系。

2.四點提醒

(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強度而取決于光的頻率。

(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。

(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。

(4)光電子不是光子，而是電子。

3.三個關(guān)系式

(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0.

(2)光電子最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eU0。

(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0=hvc.

4.兩條對應(yīng)關(guān)系

(1)光強大(頻率一定時)一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一飽和光電流大。

(2)光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動能大。

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5.光電管上加正向與反向電壓情況分析

①尸右移時，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)增加；

②尸移到某一位置時，所有逸出的光電子恰好都參與了導(dǎo)電，光電流恰好達到最

大值；

③尸再右移時，光電流不再增大

①尸右移時，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)減少；

②尸移到某一位置時，所有逸出的光電子恰好都不參與導(dǎo)電，光電流恰好為0,此

時光電管兩端加的電壓為遏止電壓；

③尸再右移時，光電流始終為0

反向電壓

6.光電效應(yīng)的圖像分析

由圖線可直接（或

圖像名稱圖線形狀

間接）得到的物理量

自①極限頻率％：圖線與V軸交點的橫

坐標(biāo)；

光電子的最大初動能耳與入射光

②逸出功濟：圖線與反軸交點的縱

的頻率V的關(guān)系圖線()

坐標(biāo)的絕對值，質(zhì)=|一E|=E；

-E③普朗克常量力：圖線的斜率上=〃

①遏止電壓a：圖線與橫軸的交點

-----強光（黃）

顏色相同、強度不同的光，光電流A弱光（黃）的橫坐標(biāo)的值；

/

與電壓的關(guān)系圖線>②飽和電流/m：光電流的最大值；

a0V

③最大初動能：Ek=eUc

）一-黃光①遏止電壓&1、&2；

顏色不同、強度相同的光，光電流

一一--藍光②飽和電流；

與電壓的關(guān)系圖線

U③最大初動能Eki=eU"反2=6?2

①極限頻率%:圖線與橫軸交點的橫

坐標(biāo)

1②遏止電壓a：隨入射光頻率的增

遏止電壓a與入射光的頻率v的大而增大

關(guān)系圖線③普朗克常量等于圖線的斜率與

o'-V,V電子電荷量的乘積，即〃=婕

④逸出功Wo：圖線與a軸交點的縱

坐標(biāo)的絕對值與電荷量的乘積，即

6/27

Wo=eUm（注：此時兩極之間接反向

電壓）

題型1:光電效應(yīng)現(xiàn)象

6.（單選）在"科學(xué)腦洞反應(yīng)堆"視頻中實驗人員拿橡膠氣球在頭發(fā)上摩擦后接觸類似靜電計的裝置使之帶

電（圖1）,然后用可見光照射連接在該裝置頂端的金屬片（圖2）,靜電計張角無變化，增加照射光的強度后

靜電計張角仍無變化（圖3）,換用短波紫外光照射時靜電計張角明顯變小（圖4）,說明金屬片發(fā)生了光電效

應(yīng)。下列說法正確的是（）

圖I圖2圖3圖4

A.氣球接觸金屬片后金屬片帶正電

B.光電效應(yīng)能否發(fā)生與照射光的強度有關(guān)

C.短波紫外光的頻率高于金屬片的極限頻率

D.若用紅外線照射金屬片也可以發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】C

【解析】4與毛皮摩擦后的橡膠氣球帶負電，所以氣球接觸金屬片后金屬片帶負電，故/錯誤；

6.增加可見光的強度后仍不能發(fā)生光電效應(yīng)，說明光電效應(yīng)能否發(fā)生與光的強度無關(guān)，故8錯誤；

C.用短波紫外光照射時能發(fā)生光電效應(yīng)，說明短波紫外光的頻率高于金屬片的極限頻率，故C正確；

2紅外線的頻率低于可見光，一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，故。錯誤。

題型2:光電效應(yīng)的實聆物建

7.（單選）如圖所示為研究光電效應(yīng)的實驗電路圖，用某種單色光照射光電管電極K,開始時，電壓表的

示數(shù)為0（中央?？潭龋?，電流表的示數(shù)不為0,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P,下列說法正確的是（）

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光束窗口

A.滑片P向左移，電流表示數(shù)一直增大

B.滑片P向左移，電壓表示數(shù)減小，向右移電壓表示數(shù)增大

C.滑片P向右移，到達4極板的電子最大動能增大

D.滑片P向右移，電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)可能減小至零

【答案】D

【解析】4滑片P向左移，光電管的正向電壓不斷增大，光電流不斷增大，但到達飽和電流時，移動滑

片，電流就不再變大，故/錯誤；

反滑片P向左移、向右移電壓表示數(shù)均增大，故8錯誤；

C滑片P向右移，光電管加的反向電壓，反向電壓增大，到達a極板的電子最大動能減小，故C錯誤；

2滑片P向右移，反向電壓增大，電壓表的示數(shù)變大，光電流可能減小至零，故。正確。

觸霹

對光電效應(yīng)的幾點提醒

(1)光的頻率決定光子的能量，￡=hv。

(2)光的強度是指單位時間光照射到單位面積上的能量，即I=nhv,所以單位時間照射到單位面積上的光子

數(shù)由光強和光的頻率共同決定。

(3)光電子逸出后的最大初動能由光子的頻率和逸出功共同決定。

(4)由Ek=hv—Wo求出的是光電子的最大初動能，金屬內(nèi)部逸出的光電子的動能小于這個值，而且光電子

的射出方向是隨機的，不一定都能到達陽極。

(5)每秒逸出的光電子數(shù)決定著飽和光電流的大小，而不是光電流的大小。

聯(lián)型3:光電效應(yīng)方程與光子的能量

8.(多選)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為外、%的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電

壓分別為4和4、光電子的最大初動能分別為以。和為普朗克常量.下列說法正確的是()

A.若%>%,則一定有/<Ub

B.若%>vb,則一定有>Ekb

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c.若Ua<Ub,則一定有&a<Ekb

D.若%>Vb,則一定有h%-Eka>hvb-Ekb

【答案】BC

【解答】4B.對發(fā)生光電效應(yīng)的同種金屬，有Ekm=/iv-W,eU=Ekm

若%>vb

金屬的逸出功相同，則Em>Ekb，Ua>Ub

/錯誤，8正確；

C根據(jù)eU=Ekm

若/<Ub,貝!!Eka<Ekb

c正確；

。.由于逸出功相等，W=hv-Ekm，hva-Eka=hvb-Ekb,。錯誤.

題型4:光電效應(yīng)的圖像問題

9.（單選）采用如圖甲所示電路來研究光電效應(yīng)規(guī)律，現(xiàn)分別用a、b兩束單色光照射同一光電管，得到光

電流/與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.若直流電源右端為正極，將滑動變阻器滑片向右滑動，則電流表示數(shù)不斷增大

B.若直流電源左端為正極，將滑動變阻器滑片向右滑動，則電流表示數(shù)不斷增大

C.若b光能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，貝必光一定也可以

D.若a光能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，貝照光一定也可以

【答案】D

【解析】4若直流電源右端為正極，光電管兩端是反向電壓，將滑動變阻器滑片P向右滑動，反向電壓增

大，電流逐漸減小到0,/錯誤；

8.若直流電源左端為正極，光電管兩端是正向電壓，將滑動變阻器滑片P向右滑動，正向電壓增大，電流

達到飽和電流后不再增大，故8錯誤；

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CD根據(jù)e%=以=%可知，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，其對應(yīng)的遏止電壓越

大，所以a光的頻率比b光的小。若b光能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，只能說明b光的頻率大于截止頻率，而a光

的頻率不一定大于截止頻率，a光不一定可以;若a光能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，能說明a光的頻率大于截止頻

率，而b光的頻率一定大于截止頻率，b光一定可以，故。錯誤，。正確；

故選2

10.（單選）用圖示裝置研究光電效應(yīng)的規(guī)律，v為入射光的頻率，/為遏止電壓，/為電流表示數(shù)，U為

電壓表示數(shù).下列反映光電效應(yīng)規(guī)律的圖像可能正確的是（）

【解析】AB.^eUc=hv-%可得4=③-等，因此當(dāng)a=0時所對應(yīng)的頻率即為截止頻率，由圖像可

知丹=苧，圖像的斜率相同，截距相同，故錯誤；

CD閉合開關(guān)，向右移動滑動變阻器滑片，分壓變大，則電壓表示數(shù)變大;電流表測量光電流的大小，隨著

電壓增大，電流表示數(shù)也在增加，當(dāng)達到飽和電流后，電流表示數(shù)不變，不同金屬的遏止電壓必為反向電

壓，大小可以不同，故。錯誤，C正確。

|題?后反瞎J

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解決光電效應(yīng)圖像問題的幾個關(guān)系式

⑴光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0.

(2)發(fā)生光電效應(yīng)的臨界條件：耳=0,vc=乎。

(3)反向遏止電壓與光電子的最大初動能和入射光頻率的關(guān)系：一eUc=。-Ek，q=g—+。

11.(單選)圖甲為氫原子的能級圖，大量處于71=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出頻率不同的光

子，其中只有兩種頻率的光可使圖乙中的光電管陰極K發(fā)生光電效應(yīng)?，F(xiàn)分別用這兩種頻率的光a、b照射

該光電管陰極K,測得光電流隨電壓變化的關(guān)系如圖丙所示，陰極K金屬材料的逸出功為10.75eVo下列說

法正確的是()

A.這些氫原子躍遷時共發(fā)出5種頻率的光

B.氫原子躍遷時發(fā)出a光的頻率大于6光的頻率

C.用b光照射光電管陰極K時，遏止電壓4b為27

D.處于ri=2能級的氫原子可能會被a光照射金屬材料產(chǎn)生的光電子碰撞而電離

【答案】C

【解析】4第4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中，能發(fā)出盤=6種不同頻率的光，故/錯誤；

6.由圖可知b光的遏止電壓最大，由e%=&；Ek=hv-WOl聯(lián)立可知b光的頻率大于a光的頻率，故8

錯誤；

C圖丙中的圖線b所表示的光的遏止電壓較大，則光電子最大初動能較大，所對應(yīng)的光子能量較大，原子

躍遷對應(yīng)的能級差較大，即對應(yīng)于從幾=4到n=1的躍遷，貝胱子能量為(-0.85W)-(-13.6eU)=

12.75e/,則遏止電壓為=2*"y5"=2匕故。正確；

2a光照射產(chǎn)生的光電子動能為：(-1.51W)-(-13.6W)-10.75W=1.34e7,不足以使n=2能級的氫

原子電子電離，故。錯誤。

故選C

12.(多選)如圖所示為一種光電效應(yīng)演示儀，光電管與電流計、電源相連，其入射光的波長與光強可以

通過光調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。逐漸調(diào)節(jié)照射到金屬板”的入射光波長，當(dāng)波長為及時，電流計的示數(shù)剛好為零，此

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時將電源正負極對調(diào)，電流計示數(shù)不為零，再逐漸調(diào)節(jié)入射光照的波長至小,電流計的示數(shù)恰好變成零。

已知電源路端電壓為U,不考慮電流計內(nèi)阻，元電荷為e,真空中光速為c,貝1|()

電源電流計

A.A1<A.2

B.可求得普朗克常量h=萼來

C.當(dāng)光的波長為小時，僅增大光的波長，電流計示數(shù)將不為零

D.當(dāng)光的波長為小時，僅增大光的強度，電流計示數(shù)將不為零

【答案】AB

【解析】4B根據(jù)題意可知，當(dāng)波長為刈時，電流計的示數(shù)剛好為零，此時將電源正負極對調(diào)，電流計示

數(shù)不為零，電源路端電壓為U,則有eU=竽-%

再逐漸調(diào)節(jié)入射光照的波長至A2,電流計的示數(shù)恰好變成零，則有0=中-%

聯(lián)立可得及<%,%=萼啥

故Z8正確；

CD根據(jù)題意可知，小為入射光為極限頻率的波長，僅增大光的波長，光的頻率減小，不能發(fā)生光電效

應(yīng)，電流計示數(shù)仍為零，僅增大光的強度，光的頻率不增加，不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流計示數(shù)仍為零，故

8錯誤。

故選/以

13.(單選)用如圖所示的裝置做光電效應(yīng)實驗，閉合開關(guān)S,用一發(fā)光功率為P的激光光源照射金屬K,

移動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為u時，電流表示數(shù)恰好為0,已知金屬K的逸出功為勿0,電子電荷量

為e,則光源單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為

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APDPCeU+WoDeU-%

eU+W0eU-W0PP

【答案】/

【解析】解：由動能定理，可得：？（/=與皿

由光電效應(yīng)方程，E=hv-W=^--W

km0Ao

解得：”缶

由N=其中￡=y,

tA.

解得光源單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為：N=語尸故/正確8。錯誤。

eu-rkvQ

14.（單選）如圖甲所示，用該實驗裝置探究光電效應(yīng)規(guī)律，得到a、b兩種金屬材料的遏止電壓與隨入射

光頻率u變化的圖線如圖乙中1和2所示，可知（）

A.光電子在真空管中被加速

B.圖線的斜率表示普朗克常量無

C.金屬材料a的逸出功較大

D.同種光照射，材料a逸出的光電子最大初動能較大

【答案】D

【解答】4由圖甲知，光電子逸出時所受的電場力方向光電子的運動方向相反，則光電子在真空管中被

減速，故/錯誤；

BCD、由爰因斯坦光電效應(yīng)：hv=Ekm+WOl又Ekm=eUj聯(lián)立知，”=/—詈，可見4一丫圖像的

斜率為々縱截距的絕對值為畋，由圖知，圖1對應(yīng)的縱截距絕對值較小，則金屬材料a的逸出功較小，可

ee

見用同一種光照射發(fā)生光電效應(yīng)時，a材料逸出的光電子最大初動能較大，故8。錯誤，。正確。

故選2

15.（多選）兩金屬板4,B的光電效應(yīng)，光電子的最大初動能取與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示，圖中

a:b=1:2.現(xiàn)用頻率3力的入射光分別照射在力，B表面上，下列判斷正確的是

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A.兩斜線的斜率都表示普朗克常量hB.兩金屬板力，B的逸出功之比為1:2

C.兩金屬板2,B的截止頻率之比為1:2D.兩金屬板4,B的遏止電壓之比為1:2

【答案】ABC

【解析】解析：根據(jù)愛因斯坦光電方程式：Ek=hv-W,推得圖線的斜率都為普朗克常量心力項正確;

而縱軸上的截距則為兩金屬板人B的逸出功，由題意知兩金屬板人B的逸出功之比為1:2,B項正確；

橫軸上的截距為截止頻率，由圖信息可得兩金屬板48的截止頻率之比為1:2,C項正確；

對a板，eUCA=EkA=3hvA-WA=3hvA-hvA=2hvA,又寸B板，eUCB=EkB=3hvA-WB=3hvA-

2hvA=hvA,得兩金屬板人B的遏止電壓之比Us：%B=2:1,。項錯誤。

故選/紇

考點三康普頓效應(yīng)

潘卻識工回顧梳理'

康普頓效應(yīng)和光子的動量：

在散射的X射線中，除了與入射波長久相同的成分外，還有波長大于弱的成分，這個現(xiàn)象稱為康普

頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)說明光子不僅具有能量，而且具有動量。

題型1：光子的動量

16.（單選）在某原子發(fā)生的躍遷中，輻射如圖所示的兩種光子，則兩光子的波長和動量（）

A.〃<狐B.〃=C.pA=PBD.pA<PB

【答案】D

【解析】由題可知兩種光子的能量為〈生，由"=今。=入得〃,凝，故錯誤;

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由p=g可得外＜PB，故。正確，c錯誤。

A

題型2:康普頓效應(yīng)的現(xiàn)象及解釋

A.圖甲為康普頓效應(yīng)的示意圖，入射光子與靜止的電子發(fā)生碰撞，碰后散射光的波長變長

B.在兩種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸固體背面上一點，蠟熔化的范圍如圖乙所示，貝必一定是非

晶體，b一定是晶體

C.圖丙中隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向頻率較低的方向移動

D.圖丁光電效應(yīng)實驗中滑動變阻器的觸頭向右移動，電流表的示數(shù)一定增大

【答案】.

【解答】4圖甲為康普頓效應(yīng)的示意圖，入射光子與靜止的電子發(fā)生碰撞，碰后散射光的波長變長，故

力正確；

民在兩種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸固體背面上的一點，蠟熔化的范圍如圖乙所示，貝M往四周

導(dǎo)熱性質(zhì)對相同體現(xiàn)各向同性，則可能是非晶體或多晶體，b往四周導(dǎo)熱性質(zhì)對不同體現(xiàn)是各向異性，b-

定是單晶體，故6錯誤；

C圖丙中在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射都增加，黑體輻射強度極大值向波長較短的

方向移動，即向頻率較高的方向移動，故C錯誤；

D、圖丁光電效應(yīng)實驗中滑動變阻器的觸頭向右移動，導(dǎo)致正向電壓增大，若到達4極的光電子數(shù)增加，則

光電流可能增大，即電流表的示數(shù)有可能增大，故。錯誤。

18.(單選)康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)了部分X射線的波長變長。X射線波長變長，則

()

A.速度變小B.頻率變大C.動量變小D.能量變大

【答案】C

【解析】電磁波在真空中傳播速度c不變，入射的X射線光子的能量和動量分別為：E=hv=h^,p=l

AA

散射的X射線的波長比入射的X射線波長大，則可知散射的X射線與入射的X射線相比，能量E減小，頻率v

減小，動量P減小，而速度不變，故選G

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考點四物質(zhì)波

謂颼膽顧梳理

1.光的波粒二象性

(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性。

(2)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。

(3)光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。

(4)光子的能量￡=/zv,光子的動量P=，=｝。

2.物質(zhì)波

(1)1924年，法國物理學(xué)家德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，即每一個運動的粒子都與一個對

應(yīng)的波相聯(lián)系，這種波叫作物質(zhì)波，也叫德布羅意波。所以實物粒子也具有波粒二象性。

Phh

⑵粒子的能量￡和動量°跟它所對應(yīng)的波的頻率V和波長力之間，遵從的關(guān)系為：丫=木丸=/=就。

1.對光的波粒二象性的理解

光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：

(1)從頻率上看：頻率越低的光波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高的光粒子性

越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，其穿透本領(lǐng)越強。

(2)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)出粒子性。

h

⑶波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量2=加、光子的動量也可以看出，光的波動性和粒子性

并不矛盾：表示粒子性的光子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率V或波長

2,0

(4)理解光的波粒二象性時不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子。

2.物質(zhì)波

(1)定義：每一個運動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，這種波叫作物質(zhì)波，也叫德布羅意波。

Phh

(2)物質(zhì)波的頻率丫=東物質(zhì)波的波長4=彳=意，”是普朗克常量。

㈱鸚繃購題罷

題型1：光的波粒二象性

19.(單選)關(guān)于光的波粒二象性，說法正確的是()

A.光子的能量由光的強度決定

B.光子的能量與光子的頻率成正比

C.光電效應(yīng)現(xiàn)象反映光的粒子性，說明光沒有波動性

D.光子說中的光子與牛頓微粒說中的微粒相似

【答案】B

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【解析】28.光子的能量為E=與光子的頻率成正比，不是由光的強度決定，故/錯誤，6正確；

C光電效應(yīng)現(xiàn)象反映光的粒子性，光的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象說明光具有波動性，光具有波粒二象性，故C

錯誤；

。?牛頓的微粒說認為光是一種實物粒子，而爰因斯坦的光子說認為光是一種量子化的物質(zhì)，故。錯誤。

故選：Bo

霹

波粒二象性的深入理解

光和實物粒子都具有波粒二象性，每一個運動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系。宏觀物體運動時的動量很

大，根據(jù)九=：可知，對應(yīng)的德布羅意波的波長很短，比宏觀物體的尺度小得多，所以無法觀察到它們的波

動性。

題型2:粒子的波動性.鐫布羅意波

20.（多選）電子雙縫干涉實驗是近代證實物質(zhì)波存在的實驗。如圖所示，電子槍持續(xù)發(fā)射的電子動量為

1.2X10-23的.m/Si然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質(zhì)量取9.1X10-31的，普朗克常量取

6.6X10-34/.S,下列說法正確的是（）

A.發(fā)射電子的動能約為8.0x10-叼

B.發(fā)射電子的物質(zhì)波波長約為5.5x10-^m

C.只有成對電子分別同時通過雙縫才能發(fā)生干涉

D.如果電子是一個一個發(fā)射的，仍能得到干涉圖樣

【答案】BD

【解答】4電子的動能以=扣病=1=氏北藍/=8.0x10-%,故/錯誤；

B、發(fā)射電子波長R=?=：；：：：一23.=5.5x10-11碼故8正確；

PLNX1U

C電子不一定成雙成對通過雙縫才有干涉圖樣，電子在運動的過程中具有波動性的特點，到達各位置的

概率不相同，故C錯誤；

2根據(jù)物質(zhì)波是概率波的概念，對于一個粒子通過單縫落在何處，是不確定的，但是中央亮條紋，故概

率最大落在中央亮紋處，也有可能落在暗紋處，但是落在暗紋處的幾率很小，故。正確。

故選：BD。

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21.（單選）如圖所示，碳60是由60個碳原子組成的足球狀分子，科研人員把一束碳60分子以2.0X

102m/s的速度射向光柵，結(jié)果在后面的屏上觀察到條紋.已知一個碳原子質(zhì)量為1.99x10-26/^,普朗克常

量為6.63x10-34/.s,則該碳60分子的物質(zhì)波波長約（）

A.1.7x10-10mB.3.6xlO^mC.2.8x1Q-I2mD.1.9x10-18m

【答案】C

【解答】該碳6。分子的物質(zhì)波波長4+短=6。也然黑；?！?。戶"2.8x10-m,故C正確，

26。錯誤。

故選G

鞏固訓(xùn)練?提升能力

一、單選題。

1.關(guān)于實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.隨溫度升高，黑體輻射出的電磁波各種波長的輻射強度都減小，輻射強度的極大值向波長較長的方向移

動。

B.在研究光電效應(yīng)實驗中，在光電流較小時光電流隨著光電管兩端所加電壓的增大而減小，但當(dāng)光電流減

小到一定值之后，即使光電管兩端電壓增大，光電流也不會再減小了。

C.氫原子中中性原子的發(fā)光光譜結(jié)果顯示氫原子能發(fā)出一系列波長連續(xù)變化的光。

D.a粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少數(shù)a粒子發(fā)生了大

角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90。。

【答案】D

【解析】A黑體輻射的強度的極大值隨溫度升高向波長較短的方向移動，故A錯誤；

B.在研究光電效應(yīng)實驗中，在光電流較小時光電流隨著光電管兩端所加正向電壓的增大而增大，當(dāng)達到飽

和光電流后，即使光電管兩端電壓增大，光電流也不會再增大了；若加反向電壓，光電流隨著反向電壓的

增大而減小，當(dāng)反向電壓達到遏止電壓時，光電流為零，故2錯誤；

18/27

C.氫原子中中性原子的發(fā)光光譜結(jié)果顯示氫原子能發(fā)出一系列波長不連續(xù)變化的光，即線狀譜，而不是波

長連續(xù)變化的光，故C錯誤；

Da粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少數(shù)a粒子發(fā)生了大

角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90。，該選項描述符合實驗事實，故。正確。

故選DQ

2.光電效應(yīng)在自動化控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.如圖所示的光電控制報警電路中，某一頻率的光束照射到光

電管，光電管產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光電管連接的電路有電流，電磁鐵產(chǎn)生磁場，會吸引報警電路中的開關(guān)斷

開，從而實現(xiàn)自動控制.則（）

光電管

光電控制報警電路示意圖

A.當(dāng)物體從光源和光電管間通過時，擋住光束使報警電路中的開關(guān)閉合

B.任意頻率的光照射到光電管上，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電流

C.對于光電管來說，入射光波長必須大于某一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.該頻率的光照射光電管，光的強度越強，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越少

【答案】A

【解析】A當(dāng)物體從光源和光電管間通過時，擋住光束，沒有光電流的產(chǎn)生，電磁鐵與開關(guān)斷開，使報警

電路中的開關(guān)閉合，故4正確。

區(qū)由光電效應(yīng)方程&=hv-%，要發(fā)生光電效應(yīng)，需要入射光的頻率大于金屬的截止頻率％=苧，故2

錯誤；

C入射光的頻率大于截止頻率時，才會發(fā)生光電效應(yīng)，此時入射光的波長小于極限波長，故C錯誤；

D該頻率的光照射光電管，光的強度越強，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多，故。錯誤。

3.如圖所示，將一帶電鋅板與驗電器相連，驗電器指針張開。先用紅光照射鋅板，觀察到驗電器指針張角

保持不變;再用紫外線照射鋅板，觀察到驗電器指針張角減小。下列說法正確的是（）

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A.鋅板原來帶正電

B.驗電器原來帶負電

C.若用紅光照射鋅板，增大紅光的強度，能觀察到驗電器指針張角減小

D.若用紅外線照射鋅板，能觀察到驗電器指針張角減小

【答案】B

【解析】4B.驗電器與鋅板相連，紫外線照射鋅板后，觀察到驗電器的指針張角減小，說明發(fā)生了光電效

應(yīng)，有光電子從鋅板逸出，由此可得鋅板原來帶負電，所以驗電器原來也帶負電，故A錯誤，2正確；C.

紅光照射鋅板，驗電器指針張角保持不變，說明紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，增大紅光強度也不能使鋅

板發(fā)生光電效應(yīng)，不會有光電子逸出，驗電器指針張角不變，故C錯誤；

D紅外線的頻率比紅光還低，紅光都不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，紅外線也不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，不會

有光電子逸出，若用紅外線照射鋅板，驗電器指針張角不變，故。錯誤。

4.光照在某些金屬上時，會使電子從金屬表面逸出，逸出過程中，電子需要克服原子核對它的束縛所做的

功叫做逸出功。利用圖示裝置可測量某種金屬材料K的逸出功，分別用頻率為2訴口3〃的光照射材料K,通

過電壓表讀數(shù)可測得這兩種光照情況下的遏止電壓之比為1：2,普朗克常量為h,則該金屬材料K的逸出功

【答案】B

【解析】根據(jù)eUc=Ekm,Ekm=hv-Wo

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可得eUc=hv—WQ

由于題意可知照=h2v-W01

h3v-W02

解得Wo=hv。

故選B.

5.在近代物理學(xué)發(fā)展的進程中，實驗和理論相互推動，促進了人類對世界認識的不斷深入。對下列圖示的

實驗描述正確的是（）

A.盧瑟福通過甲圖所示的實驗，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子

B.康普頓在乙圖所示的實驗中，證明了光具有波動性

C.貝克勒爾研究丙圖中的放射線，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

D.戴維森和湯姆孫利用電子束穿過鋁箔得到的丁圖圖樣，證實電子具有波動性

【答案】D

【解析】解：4甲圖為a粒子散射實驗，盧瑟福通過甲圖所示的實驗，發(fā)現(xiàn)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A

錯誤；

A康普頓在乙圖所示的實驗中，證明了光具有粒子性，故8錯誤；

C貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故c錯誤；

D戴維森和湯姆孫利用電子束穿過鋁箔得到的丁圖圖樣，證實電子具有波動性，故。正確。

故選：D。

6.用圖甲所示實驗裝置探究光電效應(yīng)規(guī)律，得到a、6兩種金屬材料遏止電壓”隨入射光頻率〃的圖線如圖

乙中1和2所示，則下列有關(guān)說法中正確的是

A.圖線的斜率表示普朗克常量h

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B.金屬材料a的逸出功較大

C.用同一種光照射發(fā)生光電效應(yīng)時，a材料逸出的光電子最大初動能較大

D.光電子在真空管中被加速

【答案】C

【解答】ABC.由愛因斯坦光電效應(yīng)：hv=Ekm+W0,又Ekm=eUj聯(lián)立知，Uc=^v-^,可見

v圖像的斜率為J縱截距的絕對值為學(xué)，由圖知，圖1對應(yīng)的縱截距絕對值較小，則金屬材料a的逸

出功較小，可見用同一種光照射發(fā)生光電效應(yīng)時，a材料逸出的光電子最大初動能較大，故AB錯誤，C正

確；

由圖甲知，光電子逸出時所受的電場力方向光電子的運動方向相反，則光電子在真空管中被減速，故

。錯誤。

7.某同學(xué)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，利用不同頻率的光照射某金屬材料，記錄了入射光頻率v以及相對應(yīng)的遏

止電壓人,然后描繪了v關(guān)于4的函數(shù)圖像，如圖所示，已知電子的電荷量大小為e,圖中以為未知量，其

余均為已知量.下列說法正確的是()

%也一%匕

A.吸=%一%

B.材料的逸出功6(4-")

c?普朗克常量為爸?

D.若吟=2%,則相對應(yīng)的光電子的最大初動能與就=2Ekml

【答案】C

【解析】c根據(jù)光電效應(yīng)方程琦“hv-%，又因為eUc=&m，聯(lián)立得"=(%+苧，可知一人圖像

是一條直線，斜率k=?由吁％圖像可得，斜率k=產(chǎn)\，則滬產(chǎn)升，

rit/2-1/IU2-U]

得普朗克常量為八=但紗，故C正確；

丫2fl

A由v-4圖像可知，斜率卜=空=涔*，聯(lián)立得「=號1彳叱故人錯誤；

UlU2-UiU2—U\

22/27

B.v-Uc圖像的縱軸截距學(xué)，仁出工第一"聯(lián)立得材料的逸出功％=

n也一匕u2-U]

e(U2Vl-〃1