第十一章熱學近代物理第5節(jié)光電效應(yīng)物質(zhì)波波粒二象性A．T1<T2B．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)C．隨著溫度升高，波長短的輻射強度增大，波長長的輻射強度減小D．愛因斯坦提出的能量子假說很好地解釋了黑體輻射的實驗規(guī)律考點一黑體輻射與能量子1.人們認識量子論的第一步始于對黑體輻射實驗規(guī)律的解釋，如圖畫出了T1、T2兩種溫度下黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系，下列說法正確的是(

)解析：對于黑體輻射，隨著溫度升高，各種波長的輻射強度都增加，且輻射強度的極大值向著波長較短的方向移動，因此根據(jù)圖像可知，T1>T2，故A、C錯誤；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)，故B正確；普朗克提出了能量子假說并根據(jù)能量子假說很好地解釋了黑體輻射的實驗規(guī)律，破除了“能量是連續(xù)變化的”傳統(tǒng)觀念，故D錯誤。3．人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，普朗克常量取6.63×10－34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是(

)A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W考點二光電效應(yīng)的規(guī)律4．(2021·遼寧高考)赫茲在研究電磁波的實驗中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極如果受到光照，就更容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學家相繼證實了這一現(xiàn)象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點對該現(xiàn)象給予合理解釋的科學家是(

)A．玻爾 B．康普頓C．愛因斯坦 D．德布羅意解析：根據(jù)題目可知描述的是光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦最初用量子觀點對光電效應(yīng)現(xiàn)象給予合理解釋，故C正確。5．(多選)一單色光照到某金屬表面時，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中正確的是(

)A．無論增大入射光的頻率還是增加入射光的強度，金屬的逸出功都不變B．只延長入射光的照射時間，光電子的最大初動能將增加C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動能將增大D．只增大入射光的頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時間將縮短解析：金屬的逸出功是由金屬自身決定的，增大入射光的頻率或增加入射光的強度，金屬的逸出功都不變，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能由入射光的頻率和金屬的逸出功共同決定，只延長入射光的照射時間，光電子的最大初動能不變，只增大入射光的頻率，光電子的最大初動能將增大，B錯誤，C正確；光電子逸出幾乎是瞬時的，與入射光的頻率無關(guān)，D錯誤。6．如圖所示，把一塊鋅板連接在驗電器上，并使鋅板帶負電，驗電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板，則(

)A．指針張角變小的過程中有電子離開鋅板B．鋅板所帶的電荷量一直變大C．改用紅光照射，指針張角也會變化D．用其他金屬板替換鋅板，一定會發(fā)生光電效應(yīng)解析：用紫外線燈照射鋅板時，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，逸出電子，驗電器所帶負電荷逐漸減少，故驗電器指針張角逐漸減小直至閉合，繼續(xù)用紫外線照射鋅板，隨著光電子的逸出，驗電器開始帶正電，隨著照射時間的增加，鋅板逸出的電子增加，驗電器所帶正電荷增加，驗電器張角逐漸增大，故A正確，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件，入射光的頻率必須大于金屬的截止頻率，金屬才能發(fā)生光電效應(yīng)，紫外線的頻率大于紅光的頻率，則改用紅光照射鋅板，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，驗電器指針張角不一定變化，用其他金屬板替換鋅板，由于其截止頻率不同，所以不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故C、D錯誤。7．(2024·遼寧高考)(多選)X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發(fā)出光電子，并對光電子進行分析的科研儀器。用某一頻率的X光照射某種金屬表面，逸出了光電子，若增加此X光的強度，則(

)A．該金屬的逸出功增大

B．X光的光子能量不變C．逸出的光電子最大初動能增大

D．單位時間逸出的光電子數(shù)增多解析：金屬的逸出功僅與金屬自身有關(guān)，增加此X光的強度，該金屬的逸出功不變，故A錯誤；增加此X光的強度，單位時間照射到該金屬表面的光子數(shù)增多，則單位時間逸出的光電子數(shù)增多，但X光的光子頻率不變，根據(jù)光子能量公式ε＝hν可知，X光的光子能量不變，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，逸出的光電子最大初動能不變，故B、D正確，C錯誤。9.如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路圖，用綠光照射陰極K時，小量程電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則以下說法正確的是(

)A．將滑動變阻器滑動片向右移動，小量程電流表的示數(shù)一定增大B．如果改用紫光照射陰極K，小量程電流表無示數(shù)C．將K極換成逸出功小的金屬板，仍用相同的綠光照射時，小量程電流表的示數(shù)一定增大D．將電源的正負極調(diào)換，仍用相同的綠光照射時，將滑動變阻器滑動片向右移動一些，小量程電流表的示數(shù)可能不為零解析：將滑動變阻器滑動片向右移動，光電管兩端正向電壓雖然增大，但若光電流已達到飽和，則小量程電流表的示數(shù)不變，故A錯誤；如果改用紫光照射陰極K，因入射光頻率增加，導致光電子最大初動能增加，則小量程電流表一定有示數(shù)，故B錯誤；將K極換成逸出功小的金屬板，仍用相同向遏止電壓，則小量程電流表的示數(shù)可能不為零，故D正確。的綠光照射時，則光電子的最大初動能增加，但單位時間內(nèi)到達金屬表面的光子數(shù)沒有變化，因而單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)也不變，飽和光電流不會變化，則小量程電流表的示數(shù)不一定增大，故C錯誤；將電源的正負極調(diào)換，仍用相同的綠光照射時，將滑動變阻器滑動片向右移動一些，若此時光電管兩端的電壓仍小于反向遏止電壓，則小量程電流表的示數(shù)可能不為零，故D正確?？键c三光電效應(yīng)的圖像11．(2025·江蘇省蘇州市高三上期末)(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點橫坐標為4.27×104Hz，與縱軸的交點縱坐標為0.5eV)。由圖可知(

)A．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eV12．(2022·河北高考)如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知(

)A．鈉的逸出功為hνcB．鈉的截止頻率為8.5×1014HzC．圖中直線的斜率為普朗克常量hD．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比14.一種采用DIS系統(tǒng)探究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗儀器，其陰極由銻銫材料制成，該材料的逸出功為1.91eV。已知可見光光子能量范圍為1.62～3.11eV。用甲、乙、丙三束單色光在這套儀器上做實驗，發(fā)現(xiàn)光電流I與電壓U的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)A．用紅光和紫光做實驗，一定都能發(fā)生光電效應(yīng)B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光對應(yīng)的截止頻率D．單位時間內(nèi)，甲、乙兩束光照到陰極上的光子數(shù)相同解析：由光子的能量ε＝hν可知，可見光中紅光的光子能量最小，紫光的光子能量最大，可見光光子能量范圍為1.62～3.11eV，而光電管陰極材料的逸出功為1.91eV，則紅光的光子能量可能小于1.91eV，即用紅光在這套儀器上做實驗，可能不發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；根據(jù)Ek＝hν－W0及0－Ek＝－eUc可得eUc＝hν－W0，可知入射光的頻率越高，對應(yīng)的遏止電壓越大，乙光的遏止電壓小于丙光的遏止電壓，所以乙光的頻率小于丙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長，故B正確；根據(jù)hν0＝W0可知，同一金屬材料，截止頻率相同，故C錯誤；由題圖可知，甲光對應(yīng)的飽和光電流比乙光大，則單位時間內(nèi)，甲光照射到陰極上逸出的光電子數(shù)比乙光照射時多，則單位時間內(nèi)，甲光照到陰極上的光子數(shù)大于乙光，D錯誤。15．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過電流表的電流I與A、K兩極之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s，電子的電量e＝1.60×10－19C，光速c＝3×108m/s。結(jié)合圖像，求：(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)；(2)光電子飛出陰極K時的最大動能為多少焦耳？(3)該陰極材料的極限頻率(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案：(1)6.0×1012

(2)1.44×10－19J(3)3.8×1014Hz考點四光的波粒二象性和物質(zhì)波16．(2024·湖南高考)量子技術(shù)是當前物理學應(yīng)用研究的熱點，下列關(guān)于量子論的說法正確的是(

)A．普朗克認為黑體輻射的能量是連續(xù)的B．光電效應(yīng)實驗中，紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出，若改用紫光照射也可以讓電子從該金屬表面逸出C．康普頓研究石墨對X射線散射時，發(fā)現(xiàn)散射后僅有波長小于原波長的射線成分D．德布羅意認為質(zhì)子具有波動性，而電子不具有波動性解析：普朗克認為黑體輻射的能量是一份一份的，是量子化的，故A錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是，入射光的頻率大于金屬的極限頻率，紫光的頻率大于紅光的頻率，因此若紅光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，紫光也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確；康普頓研究石墨對X射線散射時，發(fā)現(xiàn)散射后除了波長等于原波長的射線成分外，還有波長大于原波長的射線成分，故C錯誤；德布羅意認為所有實物粒子都具有波動性，故D錯誤。17．(多選)下列說法正確的是(

)A．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，而康普頓效應(yīng)則反映了光的波動性B．電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C．在組成太陽光的各種可見光中，紫光光子的能量最大D．宏觀物體的波動性不易觀察到，是因為它的波長太長解析：光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)均反映了光的粒子性，故A錯誤；電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的，故B正確；在組成太陽光的各種可見光中，紫光光子頻率最大，由光子能量ε＝hν可知，紫光光子能量最大，故C正確；宏觀物體的波動性不易觀察到，是因為它的波長太短，故D錯誤。18．(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(

)A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等19．(多選)著名物理學家湯姆孫曾在實驗中讓電子束通過電場加速后，通過多晶薄膜得到了如圖所示衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31kg，加速后電子速度v＝5.0×106m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則(

)A．該圖樣說明了電子具有粒子性B．該實驗中電子的德布羅意波長約為0.15nmC．加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長越大D．使用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，分辨本領(lǐng)越強20．(多選)根據(jù)下列圖像所反映的物理現(xiàn)象進行分析判斷，說法正確的是(

)A．圖甲中對應(yīng)的三種光中“黃光(強)”的光子能量最強B．根據(jù)圖甲分析可知，若用橙光照射同一實驗裝置，可能沒有光電流產(chǎn)生C．圖乙中現(xiàn)象說明光子不僅具有能量也具有動量D．圖丙中現(xiàn)象說明電子具有波動性解析：由題圖甲知藍光的遏止電壓最大，根據(jù)hν－W0＝eUc，則題圖甲中對應(yīng)的三種光中“藍光”的光子能量最強，所以A錯誤；因為橙光的頻率比上面兩種光的小，根據(jù)題圖甲分析可知，若用橙光照射同一實驗裝置，可能沒有光電流產(chǎn)生，所以B正確；題圖乙中現(xiàn)象說明光子不僅具有能量也具有動量，所以C正確；題圖丙中現(xiàn)象說明電子具有波動性，則D正確。21．(2022·浙江1月選考)(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1.2×10－23kg·m/s，然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質(zhì)量取9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列說法正確的是(

)A．發(fā)射電子的動能約為8.0×10－15JB．發(fā)射電子的物質(zhì)波波長約為5.5×10－11mC．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23．(2025·山東省青島市高三上12月月考)有一種紅外測溫儀的原理是：任何物體在高于絕對零度(－273℃)以上時都會向外發(fā)出紅外線，額溫槍通過紅外線照射到溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，計算出溫度數(shù)據(jù)。已知人體溫正常時能輻射波長為10μm的紅外光，如圖甲所示，用該紅外光照射光電管的陰極K時，電路中