新高考物理二轮复习——光电效应、波粒二象性学案

这是一份新高考物理二轮复习——光电效应、波粒二象性学案，共5页。

热点突破
命题点1 光电效应规律的理解及其应用
考题示例1
（2024·海南·历年真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关S1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U
C．其他条件不变，使开关接S2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－
答案：D
解析：A．当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1－W0
故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；
B．若改用比ν1更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U，故B错误；
C．其他条件不变时，使开关S接2，此时hν1＞W0
可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1－W0，其中W0＝hνc
联立解得，光电管阴极材料的截止频率为νc＝ν1－，故D正确。
故选D。
跟踪训练1
（2025·江苏·历年真题）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。
（1）求该金属的截止频率ν0；
（2）若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ek。
答案：（1）根据题意，由光电效应方程有Ek＝hν0－W0
当Ek＝0时，可得该金属的截止频率ν0＝；
（2）根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W0。
反思提升
1．四点提醒：
（1）能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
（2）光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
（3）逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
（4）光电子不是光子，而是电子。
2．两条对应关系：
（1）光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流饱和值大。
（2）光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
3．四个关系式：
（1）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0
（2）最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc
（3）逸出功与极限频率的关系W0＝hνc
（4）光子的动量：p＝＝
命题点2 光电效应图像的理解和应用
考题示例2
（2022·河北·历年真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Ｕc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（ ）
A．钠的逸出功为hνc B．钠的截止频率为8.5×1014 Hz
C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压Uc与入射光频率ν成正比
答案：A
解析：A．根据遏止电压与最大初动能的关系有：eUc＝Ek
根据爱因斯坦光电效应方程有：Ek＝hν－W0
当结合图像可知，当Uc为0时，解得：W0＝hνc，A正确；
B．钠的截止频率为νc，根据图像可知，截止频率小于8.5×1014 Hz，B错误；
C．结合遏止电压与光电效应方程可解得：Uc＝，可知，图中直线的斜率表示，C错误；
D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压Uc与入射光频率ν成线性关系，不是成正比，D错误。
故选A。
跟踪训练2
（2025·浙江·历年真题）（多选）如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽
B．P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q
C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高
D．对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q
答案：BC
解析：A．根据Uce＝＝hν－W逸出功，因Q的遏止电压大于R的，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误；
B．同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据λ＝＝，可知最小德布罗意波长P大于Q，选项B正确；
C．因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据hν＝Em－E2，可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确；
D．对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。
故选BC。
反思提升
命题点
考频统计
命题特点
核心素养
光电效应规律的理解及其应用
2025年：河北T13
江苏T12 浙江1月T11
青海T5 四川T2
山东T1 广东T3
2024年：黑龙江T8
湖南T1 海南T8
浙江1月T11 14 河南T4
2023年：江苏T14
浙江1月T15
浙江6月T15
海南T10 辽宁T6
本专题主要考查光电效应基本规律的理解和应用、光电效应的图像和波粒二象性等问题。光电效应规律经常与能级跃迁等知识相结合进行综合考查，一般试题难度较易或中等，多为选择题、填空题，考查学生的理解和综合应用能力。
物理观念：
根据能量守恒的观点，运用功能关系和图像法等物理方法，理解光电效应的概念和规律，并能分析和拓展相关的生活实例。
科学思维：
运用光电效应基本规律解释生产生活中的一些现象，并能解决某些实际问题。
光电效应图像的理解和应用
图像名称
图线形状
由图线直接（间接）得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系
Ek＝hν－W0
①斜率表示普朗克常量h
②纵截距的绝对值表示逸出功|－E|＝W0
③横截距表示极限频率νc
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系
eUc＝hν－W0⇒Uc＝
①斜率k＝，则h＝ke（普朗克常量等于图线的斜率与电子电荷量的乘积）
②纵截距的绝对值为，则逸出功W0＝eUm
③横截距表示极限频率νc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①横截距表示遏止电压Uc1、Uc2
②最大值表示饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①横截距表示遏止电压Uc
②最大值表示饱和光电流
③最大初动能Ek＝eUc相等