考點55光電效應波粒二象性（核心考點精講精練）1.5年真題考點分布光電效應波粒二象性2023·海南卷·T102023·江蘇卷·T142023·山東卷·T12023·重慶卷·T62022·全國卷·T182022·廣東卷·T52022·浙江1月選考·T162022·浙江6月選考·T72022·北京卷·T12022·重慶卷·T62022·河北卷·T42021·海南卷·T32021·江蘇卷·T82020·江蘇卷·T12(2)2020·天津卷·T12020·江蘇卷·T12(1)2019·全國卷Ⅰ·T142019·天津卷·T52018·全國卷Ⅱ·T172.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近幾年高考主要考查：光電效應、愛因斯坦光電效應方程、波粒二象性、物質(zhì)波【備考策略】1.了解黑體輻射的實驗規(guī)律.2.知道什么是光電效應，理解光電效應的實驗規(guī)律，會利用光電效應方程計算逸出功、截止頻率、最大初動能等物理量.3.了解實物粒子的波動性，知道物質(zhì)波的概念【命題預測】愛因斯坦光電效應方程仍是考試的熱點考向1黑體輻射及實驗規(guī)律1．熱輻射(1)定義：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，所以叫熱輻射．(2)特點：熱輻射強度按波長的分布情況隨物體溫度的不同而有所不同．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了與溫度有關，還與材料的種類及表面狀況有關．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．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．3．能量子(1)定義：普朗克認為，當帶電微粒輻射或吸收能量時，只能輻射或吸收某個最小能量值ε的整數(shù)倍，這個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是帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率，h稱為普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．【特別提醒】1.黑體輻射的實驗規(guī)律隨著溫度的升高，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。2.能量子（1）普朗克假設：組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。例如，可能是ε或2ε、3ε……他把這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。（2）表達式為ε＝hν，這里的ν是帶電微粒的振動頻率，也即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率。（多選）（2023·海南·統(tǒng)考高考真題）已知一個激光發(fā)射器功率為，發(fā)射波長為的光，光速為，普朗克常量為，則（

）A．光的頻率為 B．光子的能量為C．光子的動量為 D．在時間內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)為(針對所講知識點進行即時練習，以達到加深理解、鞏固所學的目的，1-3題即可。)考向2光電效應愛因斯坦光電效應方程1.光電效應的兩條對應關系入射光強度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。2.光電效應中三個重要關系式（1）愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0。（2）光電子的最大初動能Ek與遏止電壓Uc的關系：Ek＝eUc。（3）逸出功W0與極限頻率νc的關系：W0＝hνc。3.光電管上加正向與反向電壓情況分析（1）光電管加正向電壓的情況①P右移時，參與導電的光電子數(shù)增加；②P移到某一位置時，所有逸出的光電子恰好都參與了導電，光電流恰好達到最大值；③P再右移時，光電流不再增大。（2）光電管加反向電壓的情況①P右移時，參與導電的光電子數(shù)減少；②P移到某一位置時，所有逸出的光電子恰好都不參與導電，光電流恰好為0，此時光電管兩端加的電壓為遏止電壓；③P再右移時，光電流始終為0?！咎貏e提醒】光電效應的分析思路（多選）（2023·浙江·高考真題）氫原子從高能級向低能級躍遷時，會產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。氫原子從能級6躍遷到能級2產(chǎn)生可見光I，從能級3躍遷到能級2產(chǎn)生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究兩種光的干涉現(xiàn)象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實驗裝置，都能產(chǎn)生光電效應。下列說法正確的是（）A．圖1中的對應的是ⅠB．圖2中的干涉條紋對應的是ⅡC．Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量D．P向a移動，電流表示數(shù)為零時Ⅰ對應的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大(針對所講知識點進行即時練習，以達到加深理解、鞏固所學的目的，1-3題即可。)考向3光電效應中常見的四類圖像圖像名稱圖線形狀獲取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系①截止頻率νc：圖線與ν軸交點的橫坐標②逸出功W0：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：圖線的斜率k＝h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點的橫坐標②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時兩極之間接反向電壓)顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點的橫坐標②飽和電流：電流的最大值③最大初動能：Ek＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2（2022·河北·統(tǒng)考高考真題）如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應的遏止電壓與入射光頻率的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程，并且第一次利用光電效應實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知（）A．鈉的逸出功為 B．鈉的截止頻率為C．圖中直線的斜率為普朗克常量h D．遏止電壓與入射光頻率成正比(針對所講知識點進行即時練習，以達到加深理解、鞏固所學的目的，1-3題即可。)考向4光的波粒二象性與物質(zhì)波從數(shù)量上看個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性從頻率上看光的頻率越低，其波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；光的頻率越高，其粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領越強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)出粒子性波動性與粒子性的統(tǒng)一由光子的能量ε＝hν、光子的動量p＝hλ也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的粒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ν和波長（多選）（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）有一種新型光電效應量子材料，其逸出功為W0。當紫外光照射該材料時，只產(chǎn)生動能和動量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，在與縫相距為L的觀測屏上形成干涉條紋，測得條紋間距為?x。已知電子質(zhì)量為m，普朗克常量為h，光速為c，則（

）A．電子的動量 B．電子的動能C．光子的能量 D．光子的動量(針對所講知識點進行即時練習，以達到加深理解、鞏固所學的目的，1-3題即可。)【基礎過關】1．（2023·西藏日喀則·統(tǒng)考一模）下列說法正確的是（

）A．光電效應中光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B．原子核的結合能越大，原子核越穩(wěn)定C．方程式是核裂變反應，反應過程損失3個中子D．一個處于能級的氫原子向基態(tài)躍遷最多可能產(chǎn)生3種頻率的光子2．（2023·海南省直轄縣級單位·嘉積中學校考三模）激光束可聚焦成半徑很小的光斑，在很多領域都發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)有一束波長為、功率為的激光，已知普朗克常量為，真空中光速，則（

）A．每個光子的動量大小為B．每個光子的動量大小為C．每秒發(fā)射的光子數(shù)約為個D．每秒發(fā)射的光子數(shù)約為個3．（2023秋·山西運城·高三統(tǒng)考開學考試）一群處于第4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中能發(fā)出6種不同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲電路陰板K的金屬上，只能測得3條電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示，已知氫原子的能級圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（

）A．圖乙中的c光是氫原子由第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的B．圖乙中的b光光子能量為12.09eVC．動能為1eV的電子能使處于第3能級的氨原子電離D．陰極金屬的逸出功可能為W0=1.75eV4．（2023秋·浙江·高三校聯(lián)考開學考試）浙江省為落實國家“雙碳”戰(zhàn)略，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，在很多山區(qū)推進新型綠色光伏發(fā)電。假設太陽光子垂直射到發(fā)電板上并全部被吸收。已知光伏發(fā)電板面積為S，發(fā)電板單位面積上受到光子平均作用力為F，普朗克常量為，光子的頻率為，真空中的光速為c，則經(jīng)過時間t，該光伏發(fā)電板上接收到的太陽光能量為（）A． B． C． D．5．（2023秋·內(nèi)蒙古包頭·高三統(tǒng)考開學考試）太陽不斷向外輻射能量，太陽的質(zhì)量在不斷的減小，已知地球所處位置每平方米每秒接收到的太陽能約為，日地間距離約為，設太陽輻射的能量均勻分布在以太陽為球心、日地距離為半徑的球面上，則太陽每秒減少的質(zhì)量約為（）A． B． C． D．6．（2023·湖北襄陽·襄陽四中?？寄M預測）2022年的諾貝爾物理學獎同時授予法國物理學家阿蘭·阿斯佩、美國物理學家約翰·克勞澤及奧地利物理學家安東·蔡林格，以獎勵他們在量子糾纏、驗證違反貝爾不等式及量子信息科學方面所作出的杰出貢獻．量子論的建立是20世紀物理學的最大成就之一。下列說法中正確的是（）A．黑體輻射實驗中，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加B．盧瑟福提出了原子的核式結構模型，認為電子的軌道是量子化的C．愛因斯坦在解釋光電效應現(xiàn)象時，利用了量子論的觀點，提出了光子說，并用實驗驗證了光電效應方程的正確性D．德布羅意提出了物質(zhì)波的概念，并給出了波長公式，根據(jù)公式，運動物體的動量越大，對應的物質(zhì)波的波長越長7．（多選）（2023秋·云南昆明·高三昆明一中?？奸_學考試）如圖甲所示為氫原子光譜的巴耳末系（其光譜線是由的能級向的能級躍遷時發(fā)出的），四條可見光譜線的波長已在圖甲中標出。氫原子能級圖如圖乙所示。幾種金屬的逸出功如表所示。則下列說法中正確的是（

）金屬鎢鈣鉀銣4.543.202.252.13A．用光照射時可讓表中的兩種金屬發(fā)生光電效應B．譜線對應光子的能量小于譜線對應光子的能量C．譜線對應的光子是氫原子從能級向能級躍遷發(fā)出的D．氫原子從能級向能級躍遷時發(fā)出的光屬于射線8．（多選）（2023秋·新疆巴音郭楞·高三?？奸_學考試）下列四幅圖是與光電效應實驗有關的圖，則關于這四幅圖的說法正確的是（

）A．圖1中，如果先讓鋅板帶負電，再用紫外線燈照射鋅板，則驗電器的張角先變小后變大B．圖2中，同一頻率的黃光越強，飽和光電流越大C．圖3中，圖像的斜率為普朗克常量D．由圖4可知，E等于該金屬的逸出功9．（2023秋·新疆巴音郭楞·高三校考開學考試）從1907年起，密立根就開始測量金屬的遏制電壓Uc與入射光的頻率的關系，由此計算普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性。按照密立根的方法，我們利用圖甲所示裝置進行實驗，得到某金屬的圖像如圖乙所示，電子的電荷量e、圖中和U1均已知，求：（1）金屬的逸出功W0；（2）當入射光的頻率為時，逸出光電子的最大初動能?！灸芰μ嵘?0．（2023秋·江蘇南京·高三?？奸_學考試）我們用如圖所示的電路研究光電效應時，當開關閉合后，以下操作可能使微安表示數(shù)增大的有（）A．把滑動變阻器滑動頭向右滑動B．把滑動變阻器滑動頭向左滑動C．入射光顏色不變強度減小D．更換電源的正負極11．（2023秋·遼寧·高三校聯(lián)考開學考試）如圖甲是研究光電效應的實驗裝置，圖乙是氫原子的能級結構。實驗發(fā)現(xiàn)處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到n＝2激發(fā)態(tài)時發(fā)出的某種光照射圖甲實驗裝置的陰極時，電流表示數(shù)不為零，已知可見光單個光子能量的范圍是1.64eV～3.1eV，現(xiàn)有大量處于n=6激發(fā)態(tài)的氫原子，關于處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時釋放出的射線，以下說法正確的是（）A．處于n=6激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時釋放出的射線，落在可見光區(qū)域的射線以相同的入射角從水射向空氣時，隨著入射角的增大，在空氣中最先消失的折射光是由n=6向n=2躍遷時釋放出的射線B．分別利用氫原子向低能級躍遷時釋放出落在可見光區(qū)域的射線，通過相同裝置做雙縫干涉實驗，其中相鄰亮條紋間距最寬的是n=4向n=2躍遷時釋放出的射線C．處于n=6激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時共釋放出15種不同頻率的射線，其中在可見光區(qū)域的有5種D．用處于n=6激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時釋放出的射線照射圖甲光電管的陰極，其中能使電流表有示數(shù)的射線最多有8種12．（2023秋·北京大興·高三?？奸_學考試）下列說法中正確的是（

）A．只要照射到某種金屬的光足夠強，就能在金屬表面發(fā)生光電效應B．盧瑟福通過粒子轟擊金箔的實驗，證實了原子核內(nèi)部存在質(zhì)子C．目前我國核電事業(yè)蓬勃發(fā)展，新建核電站的能量來源主要是輕核聚變D．用單色光照射大量處于基態(tài)的氫原子，氫原子發(fā)出所有光的頻率不可能大于入射頻率13．（2023秋·浙江·高三校聯(lián)考開學考試）一群處于第4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中能發(fā)出6種不同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲電路陰極K的金屬上，只能測得3條電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知氫原子的能級圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）A．動能為1.51eV的電子撞擊氫原子，能使處于第3能級的氫原子電離B．陰極金屬的逸出功可能為W0=1.75eVC．圖乙中的a光是氫原子由第2能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的D．圖乙中的b光光子能量為12.09eV14．（2023秋·江蘇南通·高三統(tǒng)考開學考試）人眼對綠光最為敏感，如果每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。一光源以功率P均勻地向各個方向發(fā)射波長為的綠光，假設瞳孔在暗處的直徑為d，且不計空氣對光的吸收。普朗克常量為h，真空中光速為c，則眼睛能夠看到這個光源的最遠距離為（）A． B． C． D．15．（2023秋·河南·高三校聯(lián)考開學考試）觀察光電效應現(xiàn)象的演示實驗裝置如圖所示，把一塊鋅板連接在驗電器上，并使鋅板帶上一定量的負電，驗電器指針會張開角度?，F(xiàn)用高頻短波紫外線燈持續(xù)照射鋅板一定時間，可能觀察到驗電器指針的變化是（）A．指針張開的角度θ會一直變大B．指針張開的角度先變大后變小C．指針張開的角度θ先變小后變大D．指針張開的角度忽大忽小不斷變化16．（2023秋·山東·高三校聯(lián)考開學考試）裝修石材通常具有一定的輻射，主要是因為其中含有放射性元素氡，氡核（）發(fā)生一次衰變后生成新核釙（），放出一個粒子X及一個光子。氡的半衰期為天，下列說法正確的是（）A．X為粒子 B．X與光子均屬于實物粒子C．釙核的比結合能比氡核大 D．石材中氡經(jīng)過天會全部衰變完17．（2023秋·河南三門峽·高三統(tǒng)考期末）利用如圖甲所示電路，測出光電流I隨電壓U的變化圖像如圖乙所示，已知，如圖丙所示是氫原子能級圖，大量處于能級的氫原子躍遷到基態(tài)時，發(fā)射出的光照射圖甲中的光電管陰極K，下列判斷正確的是（）A．氫原子躍遷發(fā)射出的光越強，照射到光電管陰極K產(chǎn)生的光電子能量越高B．氫原子躍遷發(fā)射出的光照射到光電管陰極K的時間越長，越大C．電子從陰極K表面逸出的最大初動能為46eVD．陰極K材料的逸出功為4.6eV18．（2023·貴州·校聯(lián)考一模）光刻機是制造芯片的核心裝備，如圖甲所示，它采用類似照片沖印的技術，通過曝光去除晶圓表面保護膜的方式，先將掩膜版上的精細圖形印制到硅片上，然后將晶圓浸泡在腐化劑中，失去保護膜的部分被腐蝕掉后便形成電路。某光刻機使用的是真空中波長為的極紫外線光源（），如圖乙所示，在光刻膠和投影物鏡之間填充了折射率為1.8的液體用于提高光刻機投影精細圖的能力，則該紫外線由真空進入液體后（）A．光子能量減小 B．傳播速度不變C．波長變?yōu)?D．更容易發(fā)生明顯衍射19．（多選）（2023秋·廣西南寧·高三南寧二中校聯(lián)考開學考試）如圖所示，圖1是不同溫度下的黑體輻射強度隨波長的變化規(guī)律圖；圖2為光電效應原理圖，某種單色光照射到光電管的陰極上時，電流表有示數(shù)；圖3為氫原子的能級圖，有大量處于能級的氫原子向能級躍遷；圖4為放射性元素剩余質(zhì)量與原質(zhì)量的比值隨時間的變化規(guī)律圖，下列說法中正確的是（

）A．圖1中，隨著溫度的升高，各種波長輻射強度的極大值向波長較短的方向移動B．圖2中，用頻率更低的光照射光電管的陰極時，電流表一定沒有示數(shù)C．圖3中，從能級躍遷到能級時產(chǎn)生的光子波長最長D．圖4中，的半衰期是5700年，則100個經(jīng)過5700年還剩50個20．（多選）（2023·福建廈門·廈門一中校考三模）如圖所示，是研究光電效應的電路圖。①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到I態(tài)和II態(tài)時產(chǎn)生的，若光束①通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置a時，電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?：光束②通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置b時，電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?，則下列說法正確的是（）A．光束①產(chǎn)生的飽和電流一定小于光束②的飽和電流B．光束①產(chǎn)生的光電子初動能一定小于光束②產(chǎn)生的光電子初動能C．發(fā)生原子躍遷后對應能級的能量D．光束①和光束②通過同一狹縫后，光束①的中央亮紋更寬21．（多選）（2023秋·山東淄博·高三校考開學考試）如圖所示為研究光電效應的實驗裝置，當用能量為的光照射涂有某種金屬的陰極K時，電流表有示數(shù)。若陰極K與陽極A間的電勢差，電流表示數(shù)剛好為零，電子的電荷量為e。下列說法正確的是（）A．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能為B．此金屬的逸出功為C．將P向右移動，電流表的示數(shù)可能先增大后不變D．將P向右移動，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能增加22．（2023秋·江蘇南通·高三統(tǒng)考開學考試）某點光源以功率P向外均勻輻射某頻率的光子，點光源正對圖中的光電管窗口，窗口的有效接收面積為S，每個光子照射到陰極K都能激發(fā)出一個光電子。已知閉合開關時電壓表示數(shù)為U，陰極K的逸出功為W0，光速為c，電子電荷量為e，光子能量為E，光電管每秒接收到N個光子。求：（1）光子的動量大小p和光電子到達陽極A時的最大動能Ekm；（2）微安表的最大電流強度I和光電管窗口距點光源的距離R。23．（2023秋·江蘇鎮(zhèn)江·高三統(tǒng)考開學考試）人眼對綠光最為敏感。現(xiàn)有一個綠光光源以P0的功率均勻地向各個方向發(fā)射波長為λ的綠光，人站在離光源為L的地方，人眼瞳孔的直徑為d，不計空氣對光的吸收，普朗克常量為h，真空中光速為c，球體表面積公式為S=4πr2。（1）綠光光子的能量ε為多大？單位時間內(nèi)綠光源發(fā)射的光子數(shù)N為多少？（2）單位時間內(nèi)進入人眼的光子數(shù)n又為多少？【真題感知】24．（2023·浙江·高考真題）被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發(fā)現(xiàn)660余顆新脈沖星，領先世界。天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天