高考物理考点一遍过 考点56 波粒二象性 光电效应

高考物理一轮复习策略

首先，要学会听课：

1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;

2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。

3、听要结合写和思考。

4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。

其次，要学会记忆：

1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。

2、合理用脑。

3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：

一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。

1.摸透主干知识       2.能力驾驭高考      3.科技领跑生活

一、黑体辐射和量子

1．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。

2．实验规律：

随着温度升高，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

3．普朗克提出黑体辐射强度按波长分布的公式，理论与实验结果相符，但要求满足能量子假设。

4．能量子ε=hν，其中ν为电磁波频率，普朗克常量h=6.63×10–34 J·s。

二、光电效应

1．实验规律：

（1）每种金属都有一个发生光电效应的最小频率，称为截止频率或极限频率（νc）。

（2）入射光的频率不变时，入射光越强，饱和光电流越大。光电流的强度（单位时间内发射的光电子数）与入射光的强度成正比。

（3）入射光的频率不变时，存在一个使光电流减小到0的反向电压，即遏止电压（Uc）。表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。

（4）光照射到金属表面时，光电子的逸出几乎是瞬时的，精确测量为10–9 s。

2．爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν–W0

3．光电流与电压的关系图象（I–U图象）

（1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流Im，图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止电压Uc，光电子的最大初动能Ek=eUc­。

（2）频率相同的入射光，遏止电压相同，饱和光电流与光照强度成正比。

（3）不同频率的入射光，遏止电压不同，入射光频率越大，遏止电压越大。

4．最大初动能与入射光频率的关系图象（Ek–ν图象）

（1）函数方程为Ek=hν–W0=hν–hνc。

（2）图线斜率等于普朗克常量h，横轴截距等于截止频率vc，纵轴截距绝对值E等于逸出功W0=hνc。

5．遏止电压与入射光频率的关系图象（Uc–ν图象）

（1）函数方程为Uc=ν–=ν–。

（2）图线斜率与电子电荷量的乘积等于普朗克常量h，横轴截距等于截止频率νc，纵轴截距的绝对值与电子电荷量的乘积等于逸出功。

三、波粒二象性

1．光的波粒二象性

（1）光的波动性：光的干涉、衍射、偏振现象。

（2）光的粒子性：光电效应、康普顿效应。

（3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。

2．康普顿效应

（1）光电效应表明光子具有能量；康普顿效应表明光子既具有能量，又具有动量。

（2）光子的动量p=。

3．粒子的波粒二象性

（1）德布罗意波（物质波）：

频率ν=，波长λ=，其中ε为粒子能量，p为粒子动量，h为普朗克常量。

（2）验证和应用：电子的衍射实验，电子显微镜。

（3）光波和物质波都是概率波。

（2018·辽宁省抚顺市六校高二下学期期末考试）如图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的升高，则

A．各种波长的辐射强度都有减少

B．只有波长短的辐射强度增加

C．辐射电磁波的波长先增大后减小

D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

【参考答案】D

【详细解析】由图象可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误，D正确。随着温度的升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大，故C错误。故选D。

1．（2018·湖北省沙市中学高二下学期期中考试）普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。人们在解释下列哪组实验现象时，利用了“量子化”的观点的是

A．光电效应现象                              B．α粒子散射实验

C．氢原子光谱实验                            D．黑体辐射现象

【答案】AC[来源:学科网ZXXK]

【解析】普朗克最先提出能量的量子化，成功解释黑体辐射现象。爱因斯坦用量子理论解释光电效应。玻尔将量子理论引入原子理论，解释了氢原子光谱。故选AC。

2．关于黑体辐射的强度与波长的关系，如图所示正确的是

【答案】B

【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选B。

（2018·天津市武清区杨村第三中学高三上学期第一次月考）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．遏止电压的大小与入射光的频率有关，还与入射光的光强有关

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

【参考答案】AC

【详细解析】保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，则饱和光电流变大，故A正确；根据光电效应方程Ekm=hγ–W0以及动能定理：Ekm=eU，可知遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，故B错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误；故选AC。

1．用如图所示的装置演示光电效应，当用某种频率的光照射光电管时，闭合开关S，此时电流表A的读数为I，若改用更高频率的光照射光电管

A．断开开关S，则一定有电流流过电流表A

B．将滑动变阻器的触头c向b端移动，光电子到达阳极时的速度必将变小

C．只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，光电管中可能没有光电子产生

D．只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，电流表A读数可能为0

【答案】AD

【解析】原来电路中，光电管两端加反向电压，此时有光电流，若改用更高频率的光照射光电管，且断开开关S，光电子的最大初动能增大，且无反向电压的减速，光电子一定能到达阳极，有光电流产生，A正确；将滑动变阻器的触头c向b端移动，光电管两端的反向电压减小，光电子到达阳极的速度必将增大，B错误；改用更高频率的光照射光电管，光电管中一定有光电子产生，C错误；只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，使光电管两端的反向电压达到遏止电压，光电子就不能到达阳极，无法形成光电流，则电流表A的读数可能为0，D正确。

2．（2018·江苏省扬州中学高三上学期10月月考）用能量为50 eV的光子照射到光电管阴极后，测得光电流与电压的关系如图所示，已知电子的质量m=9.0×10－31 kg、电荷量e=1.6×10－19 C，普朗克常量h=6.63×10－34 J·s。试求：

（1）光电管阴极金属的逸出功W；

（2）光电子的最大动量和对应物质波的波长λ。

【答案】（1）  （2） 

【解析】（1）由图可知，遏止电压为–20 eV，由动能定理可知，

由爱因斯坦光电效应方程可知，，即

代入数据解得：W=30 eV；

（2）由公式，

整理得：

；

由公式。

（2018·甘肃省临夏中学高二下学期期末考试）下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是

A．有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样的一种粒子

C．大量光子的行为往往显示出粒子性

D．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著

【参考答案】D

【详细解析】A、光既是波又是粒子，故A错误；B、光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，由质量，故B错误；C、个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，故C错误；D、光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故D正确；故选D。

【知识拓展】由，光子的频率（能量）越高，波长越小，越不容易发生干涉或衍射，波动性越不明显，表现为粒子性。

1．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子

A．一定落在中央亮纹处                        B．一定落在亮纹处

C．可能落在暗纹处                            D．落在中央亮纹处的可能性最大

【答案】CD

【解析】根据光的概率波概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，AB错误；CD正确。

2．（2018·山东省泰安市宁阳一中高二下学期期末考试）利用金属晶格（大小约10–10 m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是

A．该实验说明了电子具有波动性

B．实验中电子束的德布罗意波的波长为

C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显

D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显

【答案】AB

【解析】A、该实验观察电子的衍射图样，衍射现象说明粒子的波动性，故A正确；B、电子束通过电场加速，由动能定理可得：，故有：，所以，实验中电子束的德布罗意波的波长为：，故B正确；C、由B可知：加速电压U越大，波长越小，那么，衍射现象越不明显，故C错误；D、若用相同动能的质子替代电子，质量变大，那么粒子动量变大，故德布罗意波的波长变小，故衍射现象将不明显，故D错误。[来源:学科网]

1．（2018·吉林省梅河口市第五中学高二下学期期末考试）下列说法正确的是

A．就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长

B．原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，锌板带负电

C．红光光子比紫光光子的能量大

D．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性

2．（2018·山西省大同市第一中学高三8月开学检测）下列各种叙述中，符合物理学事实的是

A．康普顿效应证明了光具有波动性

B．电子衍射实验证明了实物粒子具有波动性

C．普朗克为了解释光电效应的规律提出光子说

D．光电效应现象是爱因斯坦首先发现的

3．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是

A．T1 >T2

B．T1<T2

C．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长

D．温度越高，辐射强度的极大值就越大

4．如图所示，电路中所有元件完好，有光照射到光电管上，但灵敏电流计没有示数，其原因可能是

A．入射光太弱                           B．入射光波长太长

C．光照时间短                           D．电源正负极接反

5．（2018·山东省青岛第二中学高三上学期期中考试）用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek–ν图像，已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek–ν坐标系中，图中用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是

A．                 B．

C．              D．

6．N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5 eV。现分别用不同能量的光子照射钨板（各光子的能量已在图上标出），那么没有光电子到达金属网的是

[来源:Z|xx|k.Com]

7．（2018·山东省泰安市宁阳一中高二下学期期末考试）在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图1，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是

A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压UC不同

B．饱和光电流一定不同

C．光电子的最大初动能不同

D．分别用不同频率的光照射之后绘制UC–ν图象（ν为照射光频率，图2为其中一小组绘制的图象），图象的斜率可能不同

8．（2018·西藏林芝市第一中学高三第二次月考）在光电效应试验中，分别用频率为，的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和。为普朗克常量。下列说法正确的是

A．若，则一定有

B．若，则一定有

C．若，则一定有

D．若，则一定有

9．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示，则可判断出

[来源:学科网ZXXK]

A．甲光的光照强度大于乙光

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光照射时，光电管的截止频率等于丙光照射时，光电管的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能[来源:Z。xx。k.Com]

10．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h=6.63×10–34 J·s，由图可知

A．该金属的极限频率为4.3×1014 Hz

B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz

C．该图线的斜率表示普朗克常量

D．该金属的逸出功为0.5 eV

11．（2018·辽宁省大石桥市第二高级中学高二下学期期末考试）如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随入射光频率ν变化的函数关系图象。对于这两个光电管，下列判断正确的是

A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压不同

B．光电子的最大初动能不同

C．两个光电管的–ν图象的斜率相同

D．两个光电管的饱和光电流一定相同

12．下列各种波是概率波的是

A．声波                                 B．无线电波

C．光波                                 D．物质波

13．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10–18 J，已知可见光的平均波长约为600 nm，普朗克常量为6.63×10–34 J·s，则进人人眼的光子数至少为

A．1个                                 B．3个

C．30个                                D．300个

14．（2018·黑龙江省双鸭山市第一中学高二下学期期末考试）关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是

A．康普顿效应说明光具有粒子性

B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率

C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关

D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应

15．（2018·山西省长治市第二中学校高二下学期期末考试）实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现实物粒子波动性的是

A．可见光通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

16．光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以解释，其中正确的是

A．单缝越宽，光沿直线传播，因为单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越大

B．单缝越宽，光沿直线传播，因为单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越小

C．单缝越窄，中央亮纹越宽，因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越小

D．单缝越窄，中央亮纹越宽，因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大

17．（2018·新课标全国Ⅱ卷）用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为

A．1×1014 Hz                             B．8×1014 Hz

C．2×1015 Hz                             D．8×1015 Hz

18．（2018·天津卷）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定

A．对应的前后能级之差最小

B．同一介质对的折射率最大

C．同一介质中的传播速度最大

D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能

19．（2017·新课标全国Ⅲ卷）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是

A．若νa>νb，则一定有Ua<Ub

B．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb

C．若Ua<Ub，则一定有Eka<Ekb

D．若νa>νb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb

20．（2017·北京卷）2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）

A．10–21 J                               B．10–18 J

C．10–15 J                               D．10–12 J

21．（2016·新课标全国Ⅰ卷）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

22．（2018·江苏卷）光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为______，A、B两种光子的动量之比为_____。（已知普朗克常量为h、光速为c）

1．A【解析】A．物质波波长，速度相等的电子和质子，电子质量较小，则电子的波长长，故A项正确。B．原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，电子从锌板逸出，锌板带正电，故B项错误。C．红光的频率小于紫光频率，光子能量，则红光光子比紫光光子的能量小，故C项错误。D．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性，故D项错误。故选A。

3．AD【解析】不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐射的能量中波长短的波越多，所以T1>T2，A正确，B错误；随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，C错误，D正确。

4．BD【解析】光电管能否产生光电效应与入射光的强度没有关系，A错误；若入射光波长太长，大于金属的极限波长时，金属不能发生光电效应，没有光电流产生，则灵敏电流计无示数，B正确；光电管能否产生光电效应与光照时间没有关系，C错误；若电源正、负极接反，光电管加上反向电压，光电子做减速运动，可能不能到达阳极，电路中不能形成电流，D正确。

5．A【解析】由光电效应方程知，对金属钨，对金属锌，所以图象的斜率相同，图线应平行。又有，由于金属钨的逸出功大于金属锌的逸出功，则图线与横轴的截距点越大，金属的极限频率越大，故A正确，选项BCD错误。学科#网

6．AC【解析】光子的能量大于钨的逸出功时，才有光电子逸出，光子的能量要大于4.5 eV；加正向电压时，逸出的光电子一定能到达金属网处；加反向电压时，入射光子的能量hν≥W0+eU时，逸出的光电子才能到达金属网处。故BD中光电子能到达金属网处，AC中没有光电子到达金属网处，选AC。

7．AC【解析】A、根据光电效应方程和得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，故A正确；B、虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故B错误；C、根据光电效应方程得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故C正确；D、因为，知图线的斜率等于，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子电量，可以求出斜率与普朗克常量有关，即图象的斜率相同，故D错误。

10．AC【解析】由爱因斯坦光电效应方程有Ekm=hν–W=h(ν–νc)，可知图线的横轴截距为金属的极限频率，νc=4.3×1014 Hz，A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量，C正确；金属的逸出功W=hνc≈1.8 eV，D错误。

11．ABC【解析】A项：根据光电效应方程有Ekm=hγ–W0，根据能量守恒定律得：eUC=EKm，联立得：eUC=hv–W0，即，可知，入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压UC也不同，故A正确；B项：根据光电效应方程Ekm=hγ–W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B正确；C项：由，Uc–γ图象的斜率，所以两个光电管的Uc–v图象的斜率一定相同，故C正确；D项：虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故D错误。

14．ABD【解析】光电效应现象、康普顿效应都说明光具有粒子性，A正确；当入射光的频率大于或等于极限频率时，才会发生光电效应，B正确；对于同种金属而言，遏止电压是一定的，与入射光频率无关，C错误；石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，D正确。

15．C【解析】可见光通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明光有波动性，选项A错误；β粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B错误；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，所以D错误；故选C。学科*网

16．BD【解析】由粒子位置不确定量Δx与粒子动量不确定量Δp的不确定关系ΔxΔp≥可知，单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越小，所以光沿直线传播，A错误；B正确；单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大，所以中央亮纹越宽，C错误，D正确。

17．B【解析】由光电效应方程式得：，得：，刚好发生光电效应的临界频率为，则，代入数据可得：，故B正确；故选B。

18．A【解析】波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误。

21．ACE【解析】根据光电效应实验规律：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若入射光的频率低于截止频率，则没有光电流产生，D错误，E正确。

22．  1:2

【解析】根据光电效应方程，又，所以有，解得；又光子动量，所以A、B两种光子的动量之比为1:2。