2026屆高考物理沖刺復(fù)習(xí)光電效應(yīng)波粒二象性情境導(dǎo)思如圖為用紫外線燈照射鋅板的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試分析:(1)看到的現(xiàn)象是什么?說(shuō)明了什么?(2)光電子是光子還是電子?(3)入射光的頻率低于金屬的截止頻率時(shí),還能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)嗎?(4)光照強(qiáng)度與光子數(shù)之間有什么關(guān)系?每個(gè)光子的能量由誰(shuí)決定?知識(shí)構(gòu)建小題試做1.(2024·湖南卷,1)量子技術(shù)是當(dāng)前物理學(xué)應(yīng)用研究的熱點(diǎn),下列關(guān)于量子論的說(shuō)法正確的是(

)[A]普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是連續(xù)的[B]光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(duì)X射線散射時(shí),發(fā)現(xiàn)散射后僅有波長(zhǎng)小于原波長(zhǎng)的射線成分[D]德布羅意認(rèn)為質(zhì)子具有波動(dòng)性,而電子不具有波動(dòng)性B小題試做2.(2025·內(nèi)蒙古高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖,不帶電的鋅板經(jīng)紫外線短暫照射后,其前面的試探電荷q受到了斥力,則(

)[A]q帶正電[B]q遠(yuǎn)離鋅板時(shí),電勢(shì)能減小[C]可推斷鋅原子核發(fā)生了β衰變[D]用導(dǎo)線連接鋅板前、后表面,q受到的斥力將消失AB考點(diǎn)一光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用1.“四點(diǎn)”提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng),不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見(jiàn)光,也包括不可見(jiàn)光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無(wú)關(guān)。(4)光電子不是光子,而是電子。2.“兩條”關(guān)系(1)光的強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。(2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大→遏止電壓大。3.“三個(gè)”關(guān)系式(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系:W0=hνc。[例1]【光電效應(yīng)的規(guī)律】(2024·黑吉遼卷,8)(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(duì)光電子進(jìn)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(qiáng)度,則(

)[A]

該金屬逸出功增大[B]X光的光子能量不變[C]

逸出的光電子最大初動(dòng)能增大[D]

單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增多BD【解析】

金屬的逸出功是金屬自身的固有屬性,僅與金屬自身有關(guān),增加此X光的強(qiáng)度,該金屬逸出功不變,故A錯(cuò)誤;根據(jù)光子能量公式ε=hν可知,增加此X光的強(qiáng)度,X光的光子能量不變,根據(jù)愛(ài)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(dòng)能不變,故B正確,C錯(cuò)誤;增加此X光的強(qiáng)度,單位時(shí)間照射到金屬表面的光子變多,則單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增多,故D正確。[例2]【光電效應(yīng)的電路分析】(2024·海南卷,8)利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng),單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1,用頻率為ν1的光照射光電管,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1,已知電子電荷量為e,普朗克常量為h,下列說(shuō)法正確的是(

)[A]

其他條件不變,增大光強(qiáng),電壓表示數(shù)增大[B]

改用頻率比ν1更大的光照射,調(diào)整電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電壓表示數(shù)仍為U1[C]

其他條件不變,使開(kāi)關(guān)S接2,電流表示數(shù)仍為零D考點(diǎn)二光電效應(yīng)的圖像光電效應(yīng)的四類圖像圖像名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系(1)極限頻率νc:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。(2)逸出功W0:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值,即W0=|-E|=E。(3)普朗克常量h:圖線的斜率,即k=h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系(1)極限頻率νc:圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。(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。(4)逸出功W0:圖線與Uc軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值與電荷量的乘積,即W0=eUm顏色不同時(shí),光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1、Uc2。(2)飽和電流。(3)最大初動(dòng)能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2顏色相同、強(qiáng)度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc:圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。(2)飽和電流Im1、Im2:光電流的最大值。(3)最大初動(dòng)能Ek=eUc[例3]【Ek-ν圖像】(2025·江蘇鹽城階段練習(xí))某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí),發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和-b,已知電子所帶電荷量為e,由圖線可以得到(

)[A]

該金屬的逸出功為a[B]

截止頻率為b[C]

普朗克常量為[D]

當(dāng)入射光的頻率為2a時(shí),逸出光電子的最大初動(dòng)能為bD[例4]【Uc-ν圖像】(2022·河北卷,4)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(shí)驗(yàn)曲線,該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程,并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知(

)[A]

鈉的逸出功為hνc[B]

鈉的截止頻率為8.5×1014Hz[C]

圖中直線的斜率為普朗克常量h[D]

遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比A[例5]【I-U圖像】(2024·廣東湛江二模)光伏發(fā)電是提供清潔能源的方式之一,光伏發(fā)電的原理是光電效應(yīng)。演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,a、b、c三種光照射光電管得到的三條電流表與電壓表示數(shù)之間的關(guān)系曲線如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是(

)[A]

若b光為綠光,則a光可能是紫光[B]a光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能一定小于b光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能[C]

單位時(shí)間內(nèi)a光照射光電管發(fā)出的光電子比c光照射光電管發(fā)出的光電子少[D]

若用強(qiáng)度相同的a、b光照射該光電管,則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等B【解析】

由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0及eUc=Ek,解得eUc=hν-W0,即光束照射同一塊金屬時(shí)只要遏止電壓一樣,入射光的頻率就一樣,遏止電壓越大,入射光的頻率越大,可知a光和c光的頻率一樣,且均小于b光的頻率,若b光為綠光,則a光不可能是紫光,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖乙可知Uc1>Uc2,根據(jù)Ek=eUc可知,a光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能小于b光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能,選項(xiàng)B正確;對(duì)于a、c兩束頻率相同的光來(lái)說(shuō),入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多,則單位時(shí)間內(nèi)a光照射光電管發(fā)出的光電子比c光照射光電管發(fā)出的光電子多,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)a、b兩束不同頻率的光來(lái)說(shuō),光強(qiáng)相同時(shí)單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等,因?yàn)閎光的光子頻率較高,每個(gè)光子的能量較大,所以單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)較少,即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)較少,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波1.對(duì)光的波粒二象性的理解從數(shù)量上看個(gè)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(dòng)性從頻率上看頻率越低波動(dòng)性越顯著,越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,頻率越高粒子性越顯著,越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)2.物質(zhì)波[例6]【波粒二象性】

關(guān)于光的波粒二象性,下列說(shuō)法正確的是(

)[A]

光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,這是互相矛盾和對(duì)立的[B]

光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波,光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)[C]

大量光子才具有波動(dòng)性,個(gè)別光子只具有粒子性[D]

由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,無(wú)法只用其中一種去說(shuō)明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性D【解析】

光既具有粒子性,又具有波動(dòng)性,大量的光子波動(dòng)性比較明顯,個(gè)別光子粒子性比較明顯,并不矛盾和對(duì)立,故A、C錯(cuò)誤;光是概率波,不同于機(jī)械波,光的粒子性也不同于質(zhì)點(diǎn),即單個(gè)光子既具有粒子性也具有波動(dòng)性,故B錯(cuò)誤;由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,即光的波動(dòng)性與粒子性是光子本身的一種屬性,故