高考物理一轮复习核心考点突破练习专题84光电效应 黑体与黑体辐射 光的波粒二象性（2份，原卷版+解析版）

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考点一 光电效应（1-9T）
考点二 光电效应的图像问题（10-19T）
考点三 黑体与黑体辐射 光的波粒二象性（20-25T）
考点一 光电效应
1．与光电效应有关的五组概念
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。
2.对光电效应规律的理解
1)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。
2)能否发生光电效应,不取决于光的强度和光照时间而取决于光的频率。任何一种金属都有一个截止频率,入射光的频率低于这个频率则不能使该金属发生光电效应。
3)光电效应的发生几乎是瞬时的。
4)五个关系：
最大初动能与入射光频率的关系:Ek=hν-W0（光电子的最大初动能与入射光的强度无关）．
最大初动能与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc,Uc可以利用光电管实验的方法测得．
逸出功W0与极限频率νc的关系:W0=hνc。
光子频率一定时光照强度与光电流的关系：光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大．
光子频率与最大初动能的关系：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．
(5)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。
(6)若入射光子的能量恰等于金属的逸出功W0,则光电子的最大初动能为零,入射光的频率就是金属的截止频率。此时有hνc=W0,即νc=W0h,可求出截止频率。
1．(多选)在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极。发生了光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．增大入射光强度，光电流增大 B．减小入射光强度，光电效应现象消失
C．改用频率大于v的光照射，逸出功变大 D．改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大
【答案】AD
【解析】A．增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数量变大，光电流增大，A正确；
B．是否发生光电效应与光强无关，B错误；
C．逸出功由金属决定，与入射光无关，C错误；
D．根据光电效应方程 Ekm=hν−W0
入射光频率变大，光电子的最大初动能变大，D正确。
故选AD。
2．（2022·全国·高三课时练习）(多选)对光电效应的理解正确的是 （ ）
A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同
【答案】BCD
【解析】按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；不同金属的逸出功不同，截止频率不同，则发生光电效应的入射光的最低频率不同，综上所述，则
A．金属钠的每个电子只可以吸收一个光子，且不需要累积过程，选项A错误；
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应，选项B正确；
C．发生光电效应时，入射光频率越大，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大，选项C正确；
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同，选项D正确。
故选BCD。
3．（2022·江苏·模拟预测）利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（ ）
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小 B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大 D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
【答案】D
【解析】A．遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；
B．P不移动时，由于图中在光电管中所加电压为正向电压，管中电场向左，电子从K向右逸出所受电场力向右，电子加速从A端流出形成光电流，微安表应有示数，故B错误；
C．P向a端移动，则分压所得正向电压变小，电子加速从A端出去的速度变小，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；
D．P向b端移动，则分压所得正向电压变大，由eUAK=EKA−EK初
光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。
故选D。
4．（2022·福建泉州·高三阶段练习）用图示电路研究光电效应现象。闭合开关S，用蓝光照射光电管时，电流表G的示数不为零。下列说法正确的是（ ）
A．若改用红光照射，G的示数一定变为零B．若改用紫光照射，G的示数可能变为零
C．将滑片P向a端滑动，G的示数可能不变D．将滑片P向a端滑动，G的示数一定增大
【答案】C
【解析】A．依题意，用蓝光照射，发生光电效应，因为红光的频率低于蓝光的频率，
根据 Ek=hν−W0 可知，若改用红光照射，不一定能发生光电效应，G的示数不一定变为零。故A错误；
B．同理，紫光的频率高于蓝光的频率，若改用紫光照射，可以发生光电效应，G的示数一定不能为零。故B错误；
CD．将滑片P向a端滑动，光电管两端的正向电压增大，如果此前光电流已达饱和，则G的示数不变。故C正确；D错误。
故选C。
5．（2022·广东·模拟预测）用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动变阻器的滑片C，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0，则（ ）
A．光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B．开关S断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为1.8eV
D．改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
【答案】A
【解析】AC．由题图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，由电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程Ek=hν−W0
可得W0=1.8eV A正确，C错误；
B．开关S断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，B错误；
D．改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，D错误。
故选A。
6．（2023·湖北·模拟预测）利用光电管研究光电效应的实验电路图如图所示，用波长为λ的光照射某种金属，发生光电效应时，光电子的最大初动能为Ek；若用波长为λ2的光照射该金属发生光电效应时光电子的最大初动能为2.25Ek。则该金属的极限波长λ0为（ ）
A．3λB．5λC．7λD．9λ
【答案】B
【解析】设金属的逸出功为W，根据光电效应方程 hcλ−W=Ek 2hcλ−W=2.25Ek 解得 W=hc5λ
又因为 W=hcλ0 所以 λ0=5λ
故选B。
7．（2022·宁夏六盘山高级中学三模）用波长为λ的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为Ek。已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，则锌的逸出功W0为（ ）
A．hcλ−EkB．hcλ+Ek
C．hλc−EkD．hλc+Ek
【答案】A
【解析】据光电效应方程可得 Ek=hν−W0
又 ν=cλ
联立解得 W0=hcλ−Ek
故选A。
8．（2022·安徽·滁州市第四中学三模）光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波的照射下，某些物质内部的电子会逸出而形成电流。如果用频率为ν的光照射某金属表面，逸出光电子的最大初动能为E；若改用频率为ν'的另一种光照射该金属表面，逸出光电子的最大初动能为3E。己知普朗克常量为h，则ν'为（ ）
A．3νB．2Eh−νC．ν3D．2Eh+ν
【答案】D
【解析】由光电效应方程可得 hν−W0=E，hν'−W0=3E
解得 ν'=2Eh+ν
故D正确，ABC错误。
故选D。
9．（2022·福建福州·三模）某型号光电管连接在如图的电路中，用一种单色光照射能够窗口产生光电效应，如果只增大入射光的强度，光电子最大初动能________（填“增大”“不变”或“减小”），经过测量发现此金属逸出功为6.5eV，现接通电源，用光子能量为11.5eV的光照射阴极电源K，灵敏电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的示数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为________ V。
【答案】 不变 5.0
【解析】[1]光电子的最大初动能仅与入射光频率有关，与光照强度无关，故光电子最大初动能不变；
[2]根据 Ek=hν−W0
结合 Ek=eUc
代入数据解得 Uc=5.0V
考点二 光电效应的图像问题
1.解答光电效应有关图像问题的三个“关键”
1)明确图像的种类。
2)弄清图线的纵轴、横轴截距的物理意义。
3)选准光电效应的有关方程。
2.和光电效应有关的三类图像
Ek－ν图线：是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化图线．根据Ek＝hν－W0，Ek是ν的一次函数，横轴上的截距是阴极金属的极限频率；纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量．
I－U曲线：是光电流I随光电管两极板间电压U的变化曲线.图中 Im为饱和光电流，Uc为遏止电压．由Ek＝eUc和Ek＝hν－W0知，同一色光，遏止电压相同，与入射光强度无关；频率越大，遏止电压越大；
在入射光频率一定时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大．
Uc－ν图线：是遏止电压Uc随入射光频率ν的变化图线.由eUc＝hν－W0，得Uc＝eq \f(h,e) ν－eq \f(W0,e)，斜率k＝eq \f(h,e)，所以普朗克常量h＝ek，纵截距为b＝－eq \f(W0,e)，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.
10．（2022·山东·威海市教育教学研究中心二模）某种金属发生光电效应时逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图，图线与横轴的交点为v0，图线的延长线与纵轴的交点为 - E，下列说法正确的是（ ）
A．若入射光的频率为ν02，则光电子的最大初动能为E2
B．普朗克常量为Eν0
C．该金属的逸出功随入射光的频率的增大而减小
D．入射光的频率越大，单位时间逸出的光电子数越多
【答案】B
【解析】A．由题图可知，只有当入射光的频率大于极限频率v0时，才会发生光电效应现象，A错误；
B．将光电效应方程Ek = hv - W0与图像对应，可知Ek—v图像的斜率为普朗克常量h，即有h=Eν0
B正确；
C．金属的逸出功是由金属本身决定的，与频率无关，C错误。
D．入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能越大；入射光的光强越大，单位时间内逸出的光电子数就越多，D错误。
故选B。
11．（2022·安徽马鞍山·三模）用a、b两种金属做光电效应实验，产生的光电子的最大初动能压和入射光频率v的关系图像如图所示，则（ ）
A．金属a的逸出功大于金属b的逸出功
B．增加光照强度，可使最大初动能增大
C．不同金属的Ek-v图像的斜率相同
D．若蓝光能使金属a发生光电效应，紫光一定能使金属b发生光电效应
【答案】C
【解析】A．截止频率对应的光子能量等于金属的逸出功，金属的逸出功为W0=hν0
ν0是截止频率，所以金属a的逸出功小于金属b的逸出功，A错误；
B．增加光照强度，最大初动能不变，B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可得 Ekm=hν−W0
Ek-v图像的斜率表示为普朗克常量，C正确；
D．金属b的逸出功大于金属a，若蓝光能使金属a发生光电效应，紫光不一定能使金属b发生光电效应，D错误。
故选C。
12．（2022·四川绵阳·三模）某同学在研究甲乙两金属的光电效应现象时，发现两金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系分别如图中的①②所示，图中虚线与两条实线平行。下列说法正确的是（ ）
A．甲金属的截止频率大于乙金属的截止频率 B．甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
C．用频率为v2的光照射甲金属不能产生光电效应 D．用频率为v2的光照射乙金属不能产生光电效应
【答案】D
【解析】AB．根据Ek=hν−W0
可知横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大，甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功，故AB错误；
C．由AB选项分析可知：用频率为v2的光照射甲金属能产生光电效应，用频率为v2的光照射乙金属不能产生光电效应，故D正确，C错误。
故选D。
13．（2022·甘肃·永昌县第一高级中学模拟预测）研究光电效应的实验中得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图像如图所示。关于a、b、c三束单色光频率的大小关系，下列说法正确的是（ ）
A．νa=νb