高中物理人教版教学案：第十七章 第1、2节 能量量子化 光的粒子性

第十七章波粒二象性

1DISHIQIZHANG

夕

第1、2节能量量子化光的粒子性

’1.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发年反射,这种

物体就是绝对黑体，简称黑体。黑体辐射电磁波的强度只与

黑体的温度有关。

2.能量子：不可再分的最小能量值£,£=hv。

3.照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象,

叫光电效应。爱因斯坦光电效应方程：Ek=hv-Wo»

4.光电效应现象和康普顿效应均说明了光具有粒子性。

_________________________、、…________/

课前自主学习，基稳才能楼高

一、黑体与黑体辐射

1.热辐射

我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。

2.黑体

指能够定全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

3.一般材料物体的辐射规律

辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

4.黑体辐射的实验规律

黑体辐射的实脸规律

图17-1-1

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，如图17-1-1所示。

(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；

(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

二、能量子

1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值e的整数倍,当带电微粒辐

射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位二千位地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值e

叫做能量子。

2.能量子大小：e=hv,其中v是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h=6.626X10-34J・s(一

般取h=6.63X10-34J•s)o

3.能量的量子化：在微观世界中能量是量壬化的，或者说微观粒子的能量是分立的。

三、光电效应的实验规律

1.光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电壬从表面逸出的现象。

2.光电子：光电效应中发射出来的电壬。

3.光电效应的实验规律：

(1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜

色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。

当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。

(3)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬间发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过KT，s。

4.逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。不同金属的逸出功不同。

四、爱因斯坦的光子说与光电效应方程

1.光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子

组成的，频率为V的光的能量子为hv,这些能量子被称为光壬。

2.爱因斯坦的光电效应方程：

(1)表达式：hv=Ek+W°或Ek=hv-W。。

(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hv,这些能量一部分用于克服金属的逸出功

Wo,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。

五、康普顿效应和光子的动量

1.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射。

2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了

与入射波长入。相同的成分外，还有波长大于入。的成分,这个现象称为康普顿效应。

3.康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒壬

性的一面。

4.光子的动量:

(1)表达式：p=4,

A

(2)说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量

变小。因此，有些光子散射后波长变大。

1.自主思考一一判一判

(1)黑体一定是黑色的。(X)

(2)热辐射只能产生于高温物体。(义)

(3)能产生光电效应的光必定是可见光。(X)

(4)经典物理学理论不能合理解释康普顿效应。(J)

(5)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(J)

(6)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。(J)

2.合作探究一一议一议

(1)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的最大初动能是否相同？

提示：由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程可知，发生光

电效应时，逸出的光电子的最大初动能是不同的。

(2)太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太

空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？

提示：在地球上存在着大气，太阳光经微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散

射只向前传播。

字

对黑体和黑体辐射的理解

礴知识

1.黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔,

小孔就可以模拟一个黑体，如图17-1-2所示。这是因为从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔，要在腔

壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出。

图17-1-2

2.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物

体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)

也被当做黑体来处理。

3.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。

4.一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点

热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。在一定

温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。

热辐射特点吸收、反射的特点

一般辐射电磁波的情况与温度有关，与材既吸收又反射，其能力与材料的种类

物体料的种类、表面状况有关及入射波的波长等因素有关

辐射电磁波的强弱按波长的分布只

黑体完全吸收各种入射电磁波，不反射

与黑体的温度有关

。通题组

1.（多选）下列叙述正确的是（）

A.一切物体都在辐射电磁波

B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关

C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关

D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

解析：选ACD根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况

除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有

关，B错、C对；根据黑体定义知D对。

2.（多选）黑体辐射的实验规律如图17-1-3所示，由图可知（）

图17-1-3

A.随温度升高，各种波长的辐射强度都增加

B.随温度降低，各种波长的辐射强度都增加

C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

解析：选ACD由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长

较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误。

考点二光电效应中的五组概念

。通知识］

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，光子是光电效应的因，光电子是果。

2.光电子的初动能与光电子的最大初动能

（1）光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运

动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能。

（2）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，才具有最大初动能。光电子

的初动能小于或等于光电子的最大初动能。

3.光子的能量与入射光的强度

光子的能量即一个光子的能量，其值为。=hv（v为光子的频率），可见光子的能量由光的频率决定。

入射光的强度指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量hv与入射光子数n的乘积，即光

强等于nhv„

4.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。

5.光的强度与饱和光电流

饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的»对于不同频

率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。

51方法

［典例］（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.增大入射光的强度，光电流增大

B.减小入射光的强度，光电效应现象消失

C.改用频率小于v的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大

［思路点拨］

（1）入射光的频率必须大于金属的极限频率才能发生光电效应。

（2）当发生光电效应时，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大。

［解析］增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确。

减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与光的强度无关，B项

错误。改用频率小于v的光照射，但只要光的频率大于极限频率v。仍然可以发生光电效应，C项错误。

由爱因斯坦光电效应方程hv—W逸=1mv2得：光频率v增大，而W迤不变，故光电子的最大初动能变大，

D项正确。

［答案］AD

-对光电效应问题的三点提醒

（1）能否发生光电效应与入射光的频率有关。

（2）饱和光电流的大小与入射光的强度有关。

（3）光电子的最大初动能与入射光的频率及金属逸出功有关。

6通题组|

1.（多选）光电效应实验的装置如图17-1-4所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则

下面说法中正确的是（）

验电器锌医

图17-1-4

A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转

B.用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转

C.锌板带的是负电荷

D.使验电器指针发生偏转的是正电荷

解析：选AD将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针

张开一个角度，说明锌板带了电。进一步研究表明锌板带正电，这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部

分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D选项正确。绿光不一定能使锌板发生光

电效应。

2.某激光器能发射波长为X的激光，发射功率为P,c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒

发射的光量子数为()

XPhP

A.-—B.-

heAc

cP入，

C.~r-D.XPhe

h

hrp+\p

解析：选A每个光量子的能量e=hv=¥，每秒钟发射的总能量为P,贝!Jn=a=U。

AEnc

3.用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。在这两个过程中，

对下列四个量，一定相同的是,可能相同的是，一定不相同的是=

A.光子的能量B.金属的逸出功

C.光电子动能D.光电子最大初动能

解析：光子的能量由光频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同；逸出功只由材料决定,

锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同；由Ek=hv-W。，照射光子能量hv相同，逸出

功%不同，则电子最大初动能不同；由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也

不同，因而脱离金属时的初动能分布在零到最大初动能之间。所以，在两个不同光电效应的光电子中，有

时初动能是可能相等的。

答案：ACBD

考点三光电效应方程及其应用

。通知回

1.光电效应方程Ek=hv-W。的四点理解

(1)式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0〜Ek

范围内的任何数值。

(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。

①能量为e=hv的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一

部分就是电子离开金属表面时的动能。

②如果克服吸引力做功最少为W。，则电子离开金属表面时动能最大为Ek,根据能量守恒定律可知：Ek

=hv—Woo

(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件。

若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek=hv-W0>0,亦即hv>W。，v>^=vc,

n

而V。4恰好是光电效应的截止频率。

图

(4)Ek-v曲线。如图17-1-5所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率v的变化曲线。这里，横轴上

的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。

2.光电效应规律中的两条线索、两个关系

(1)两条线索：

强度一决定着每秒钟______

光源发射的光子数•

照射光

频率一决定着每个_______________

i光子的能量”人

每秒钟逸出的光电子数一

山山工决定着光电流的大小

光电子

光电子逸出后的最大初动能/^_

(2)两个关系：

光强一光子数目多一发射光电子多一光电流大；

光子频率高一光子能量大一产生光电子的最大初动能大。

。通方法

［典例］如图17-1-6所示，一光电管的阴极用极限波长Xo=5OOnm的钠制成，用波长入=300nm

的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V,饱和光电流的值1=0.56NA。

图17-1-6

(1)求每秒内由K极发射的光电子数；

(2)求光电子到达A极时的最大动能；

(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增加到原值的三倍，此时光电子到达A极时最大动能是多大？

(普朗克常量h=6.63X10-34j.s)

［思路点拨］

(1)光电管阴极的逸出功W与极限波长"的关系为卬=合。

Ao

(2)每秒内由K极发射的电子全部参与导电时对应饱和光电流。

(3)光电子的最大初动能大小与入射光的强度大小无关。

［解析］(1)每秒内由K极发射的光电子数

(2)由光电效应方程可知

E「hv-Wo=hy-hy；=hc(j-y；)

在A、K间加电压U时，光电子到达阳极时的动能

Ek=Ew+eU=hc^---^+eU

代入数值，得Ek=6.012X10TJo

(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电势差U不变，则光电子到

-19

达A极的最大动能不变，Ek=6.012X10Jo

［答案］⑴3.5X10"个(2)6.012X10-19J

(3)6.012X1。-"J

C通题组

1.用不同频率的紫外线分别照射鸨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射

光频率v的变化而变化的v图像，如图所示。已知鸨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.34eV,

若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个v图上，则下图中正确的是()

解析：选A根据光电效应方程Ek=hv-W可知，Ek-v图像的斜率为普朗克常量h,因此题图中两

线应平行，故C、D错；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率，即

截止频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的频率越高，所以能使金属锌发生光电

效应的截止频率较高，所以A对，B错。

2.研究光电效应的电路如图17-1-7所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板

(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电

压UAK的关系图像中，正确的是()

图17-1-7

L强光j弱光i强光1弱光

弱光^^强光嬴

0goUAKOUAK°IAK

ABCD

解析：选C频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同;

饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故选项C正确。

3.在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U。与入射光的频率v的关系如图17-1-8所示。若该直线

的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为,所用材料的逸

出功可表示为o

工

Ov

图17-1-8

解析：根据光电效应方程E『hv-W。及E『eU。得U尸詈十故沁，b=一M得1^仁W„=

"ebo

答案：ek—eb

考点四光子说对康普顿效应的解释

。通方法

［典例］康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量。如图17-1-9给出了光子与静止电子碰撞

后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向运动，并且波长(选填“不变”“变短”

或“变长”)o

..-1

碰前碰后

图17-1-9

［思路点拨］根据碰撞过程中动量、能量均守恒以及动量是矢量分析此题。

［解析］因光子与电子在碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前

动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部

分能量转移给电子，能量减少，由£=卜丫知，频率变小，再根据c=Av知，波长变长。

［答案］1变长

-对康普顿效应的三点认识

(1)光电效应应用于电子吸收光子的问题；而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸

收的问题。

(2)假定X射线光子与电子发生弹性碰撞。光子和电子相碰撞时，光子有一部分能量传给电子，散射

光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。

(3)康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。

。通题组

1.科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假

设光子与电子碰撞前的波长为入，碰撞后的波长为入'，则碰撞过程中（）

A.能量守恒，动量守恒，且A=A'

B.能量不守恒，动量不守恒，且A=A'

C.能量守恒，动量守恒，且A<A'

D.能量守恒，动量守恒，且A>J

解析：选C光子与电子碰撞过程中，能量守恒，动量也守恒，因光子撞击电子的过程中光子将一部

he

分能量传递给电子，光子的能量减少，由E=^可知，光子的波长增大，即A'>入，故C正确。

2.一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运

动，而光子沿着另一方向散射出去。则这个散射光子跟原来入射时相比（）

A.散射光子的能量减少

B.光子的能量增加，频率也增大

C.速度减小

D.波长减小

解析：选A由于光子既具有能量，也具有动量，因此碰撞过程中遵循能量守恒定律。

课后层级训练，步步提升能力

一、基础题号熟

i.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是（）

A.温度B.材料

C.表面状况D.以上都正确

解析：选A影响黑体辐射电磁波的波长分布的因素是温度，故选项A正确。

2.（多选）以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（）

A.物体的带电荷量B.物体的质量

C.物体的动量D.学生的个数

解析：选AD所谓“量子化”应该是不连续的，而是一份一份的，故选A、D„

3.（多选）N为鸨板，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

知金属鸨的逸出功为4.5eV。现分别用不同能量的光子照射鸨板（各光子的能量已在图上标出），那么图

中没有光电子到达金属网的是（）

ABCD

解析：选ACC、D加反向电压，只要入射光子的能量hv2W0+eU,就有光电子到达金属网，将各数

值代入上式可知D中光电子能到达金属网；A、B加正向电压，只要入射光子能量大于逸出功，就有光电

子到达金属网，可知B中光电子能到达金属网。综上所述，A、C符合题意。

4.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子

射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63X1（）74s,光速为3.0义1。8111/5,则人眼能察觉到绿光

时所接收到的最小功率是（）

A.2.3X10T8WB.3.8X10-19W

C.7.OX1O-10WD.1.2X10-18W

E

解析：选A因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率P==，式中E=

r,,Cfa6.63X10-34X3X108_

6eXe=hv=h-7-,可解得P=6X----„-----W=2.3X1018W«

AORonUvAi1Un9

5.光子有能量，也有动量，动量p=S，它也遵守有关动量的规律。如图1所示，真空中，有“8”

A

形装置可绕通过横杆中点的竖直轴00'在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片（吸收光子），右

边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片（反射光子）。当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开

始时的转动情况（俯视），下列说法中正确的是（）

图1

A.顺时针方向转动B.逆时针方向转动

C.都有可能D.不会转动

解析：选B根据动量定理Ft=mvt—mv。，由光子的动量变化可知黑纸片和光子之间的作用力小于白

纸片和光子之间的作用力，所以装置开始时逆时针方向转动，B选项正确。

6.（多选）光电效应的四条规律中，波动说不能解释的有（）

A.入射光的频率必须大于被照金属的截止频率才能产生光电效应

B.光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大

C.入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10~9s

D.当入射光频率大于截止频率时，光电流强度与入射光强度成正比

解析：选ABC此题应从光电效应规律与经典波动理论的矛盾着手去解答。按照经典的光的波动理论,

光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够能量后，才能从中逸出，

电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数目越多，被电子吸收的

光子数目自然也多，这样产生的光电子数目也多。但是，光子不一定全部形成光电流，故应选A、B、Co

二、能力题畲通

7.实验得到金属钙的光电子的最大初动能E皿与入射光频率v的关系如图2所示。下表中列出了几种

金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是（）

图2

金属鸨钙钠

截止频率Vo/lO14Hz10.957.735.53

逸出功W/eV4.543.202.29

A.如用金属鸨做实验得到的EHv图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B.如用金属钠做实验得到的EHv图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

C.如用金属钠做实验得到的EHv图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0,-EkJ,

则E忌Eki

D.如用金属鸨做实验，当入射光的频率v＜一时，可能会有光电子逸出

解析：选C由光电效应方程Ea=hv-W可知Ek『v图线是直线，且斜率相同，A、B项错；由表中

所列的截止频率和逸出功数据可知C项正确，D项错误。

8.在光电效应实验中，飞飞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（甲光、乙光、丙光），如图3所示。则可判断出（）

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.乙光的波长大于丙光的波长

C.乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率

D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能

解析：选B当光电管两端加上反向遏止电压且光电流恰好为零时，有Ek—0=eU”对同一光电管（逸

出功Wo相同）使用不同频率的光照射，有Ek=hv—Wo,两式联立得，hv—w0=eUc,丙光的反向遏止电压

c

最大，则丙光的频率最大，甲光、乙光频率相同，A、C错误；又由A=7可知入丙（入乙，B正确；由Ek

=hv—Wo可知丙光对应的最大初动能最大，D错误。

9.如图4所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为

零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读

数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。求：

图4

（1）此时光电子的最大初动能的大小;

⑵该阴极材料的逸出功。

解析：(1)由题意可知，遏止电压为0.60V,由动能定理得光电子的最大初动能Ek=eU=0.6eV。

(2)由光电效应方程Ek=hv-W。得该阴极材料的逸出功

Wo=hv-Ek=2.5eV-0.6eV=l.9eV»

答案：(1)0.6eV(2)1.9eV

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清

楚。

3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答

题无效。

4.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1.2018年12月8日2时23分，我国利用长征三号乙改进型运载火箭成功发射了嫦娥四号，将对月球背

面南极艾特肯盆地开展着陆、巡视探测，实现人类首次月球背面软着陆和巡视勘察。嫦娥四号被月球引力

俘获后将绕月球做圆周运动，探测器显示出嫦娥四号绕月运行的周期为T、离月球表面的高度为h.已知

万有引力常量为G,月球半径为R。则

A.月球的质量为旷B.月球的平均密度为

GT1

C.月球表面的重力加速度为±2当耍D.月球的第一宇宙速度为2#R（R+町

GT

2.如图是质量m"F的质点在水平面上运动的象,以下判断正确的是

A.在t=1.0s时，质点的加速度为零

B.在0-2.0s时间内，合力对质点做功为零

C.在1.0-3.0s时间内，质点的平均速度为lm/s

D.在1.0-4.0s时间内，合力对质点做功的平均功率为6W

3.据报道，我国实施的“双星”计划发射的卫星中放置了一种“磁强计”，用于测定地磁场的磁感应强

度等研究项目。磁强计的原理如图所示：电路中有一段金属导体，它的横截面积是宽为a、高为b的长方

形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x正方向、大小为I的电流。已知金属导体单位体积

中的自由电子数为n,电子电量为e。金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动。若测出金

属导体前后两个侧面间（z=a为前侧面，z=0为后侧面）的电势差为U,那么（）

P'f

乙，---------匕

A.前侧面电势高，衣=竺空8.前侧面电势高，8=丝二

II

C.后侧面电势高，R=竺也D.后侧面电势高，8=竺吧

II

4.如图所示，竖直平面内的轨道I和n都由两段细直杆连接而成，两轨道长度相等。用相同的水平恒力

将穿在轨道最低点的B静止小球，分别沿I和II推至最高点A,所需时间分别为ti、t2；动能增量分别为

△稣I、△稣2。假定球在经过轨道转折点前后速度的大小不变，且球与I、n轨道间的动摩擦因数相等,

A.△4>峪2；tl>t2B.△耳（1=△稣2；tl>t2

C.△稣1>△稣2；tlVt2D.△用△稣2；ti<tz

5.小铁块置于薄木板右端，薄木板放在光滑的水平地面上，铁块的质量大于木板的质量。t=0时使两者

获得等大反向的初速度开始运动，t=t1时铁块刚好到达木板的左端并停止相对滑动，此时与开始运动时的

位置相比较，下列示意图符合实际的是

CD

A.AB.BC.CD.D

6.在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙

述正确的是（）

A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫微元法

B.在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变

研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法

C.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运

动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法

D.伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得

出自由落体的运动规律，这里采用了实验和逻辑推理相结合的方法

二、多项选择题

7.如图所示，一玻璃三棱镜置于空气中，一束光经折射后分为两束单色光a,b,则下列说法中正确的

是______

A.a光的频率大于b光的频率

B.玻璃对a光的折射率小于b光的折射率

C.a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度

D.当a,b两束光从玻璃射入真空时，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角

E.a,b两束光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻暗条纹间距b光的较大

8.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN。在半圆柱体P和MN之间放

有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止，这个装置的截面图如图所示。现使MN保持竖直并且

缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止。则在此过程中（）

A.MN对Q的弹力逐渐减小

B.P对Q的弹力逐渐增大

C.Q所受的合力逐渐增大

D.地面对P的摩擦力逐渐增大

9.如图所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一带电小球相连接，小球静止在光滑绝缘的水平面上，施加

一个水平方向的匀强电场，使小球从静止开始向右运动，则向右运动的这一过程中（运动过程中始终未超

过弹簧的弹性限度）（）

A.小球动能最大时，小球电势能最小

B.弹簧弹性势能最大时，小球和弹簧组成的系统机械能最大

C.小球电势能最小时，小球动能为零

D.当电场力和弹簧弹力平衡时，小球的动能最大

10.如图所示理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L和Lz,输电线的等效电阻为R,开

始时电键K断开，当K接通后，以下说法正确的是

A.副线圈两端MN的输出电压减小

B.输电线等效电阻上的电压增大

C.通过灯泡L的电流减小

D.原线圈中的电流减小

三、实验题

11.高速公路上的标志牌都用"回归反射膜”，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，这种“回归

反射膜”是用球体反射元件制成的.如图，透明介质球的球心位于0点，半径为R,光线DC平行于直径

胃

AOB射到介质球的C点，DC与AB间的距离H=，R.若DC光线进入介质球折射后，经一次反射，再折射后

射出的光线与入射光线CD平行，试作出光路图，并计算出介质球的折射率.

12.宇航员在一星球表面上高h处由静止释放一个小球，经过t时间小球落到星球表面，该星球的半径为

R,万有引力常量为G.求

(1)该星球表面的重力加速度g;

(2)该星球的质量M.

四、解答题

13.一玻璃三棱柱竖直放在水平桌面上，其底面ABC是边长a=12cm的等边三角形，柱高L=12cm现在底

面的中心。处放置一点光源，不考虑三棱柱内的反射光，玻璃的折射率为\5,求三个侧面的发光的总面积。

14.回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间有狭缝(间距d«R),

匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为冽，电荷量为+1,加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压

值的大小为。o,周期为T,与粒子在磁场中的周期相同。一束该种粒子在£=0~丁/2时间内从A处均匀

地飘入狭缝，其初速度视为零.粒子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，假设能够出射的粒子每

次经过狭缝均做加速运动；粒子重力不计，不考虑粒子在狭缝中的运动时间，不考虑粒子间的相互作用.

求：

X

甲乙

(1)匀强磁场的磁感应强度B；

(2)粒子从飘入狭缝至动能最大所需的总时间4；

(3)实际中粒子的质量会随速度的增加而增大，加速后的质量搐与原来质量加°的关系:

则①粒子质量增加1%后估计最多还能再加速多少次(需要简述理由)？②若粒子质量最终增加2%,那

么粒子最终速度为光速的多少倍(结果保留一位有效数字)？

【参考答案】

一、单项选择题

题号123456

答案CBCBAD

二、多项选择题

7.ADE

8.BD

9.BCD

10.BC

三、实验题

H.G

19(A\2”,9、入，2a炉

12.(1)g=F(2)M=...-

i2Gt2

四、解答题

13.18Jrcm2

271m找B^m,

14.(1)---(2)-----(3)100次；0.2

qrqU0T

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清

楚。

3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答

题无效。

4.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1.2018年10月29日，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭成功发射中法海洋卫星，此卫星

入轨后在半径为r的轨道上绕地球做匀速圆周运动。已知地球表面的重力加速度大小为g,地球的半径为

R,则该卫星做圆周运动的周期为

2.电线是家庭装修中不可或缺的基础建材，电线的质量直接关系到用电安全。某型号电线每卷长度为100m,

铜丝直径为1.6溶防。为检验其是否采用了导电性能比较差的劣质铜，现给整卷电线加上1.50,恒定电压,

测得通过电线的电流为L2CL4,由此可知此电线所用铜的电阻率约为（）

A.l.VxlO^QwB.2.5x10-80.活C.1.1X10-7QwD.5.0x10^Clm

3.如图，在匀强电场中有夹角为120°、长度均为2cm的线段AC和CE,B、D分别为AC、CE的中点。将

一电荷量为LOXICT'C的带正电的点电荷从C点移动到A点的过程中克服电场力撤功2.0X10%,将该点

电荷从C点移动到E点的过程中，电场力做功2.0X10%。c点电势为零，下列说法正确的是（）

A.匀强电场中B点电势为TV

B.匀强电场的电场强度大小为HIV/m

3

C.不能够作出过B点的等势线

D.将该点电荷沿直线由D点移动到A点，点电荷的电势能增加3.0X10%

4.如图，在水平地面的平板小车上放一质量m=2kg的滑块，滑块与车上右侧挡板同连接水平的轻弹簧，

小车在水平向右的力作用下以a=lm/s2的加速度做匀加速运动，运动过程中弹簧处于压缩状态，弹力为1N,

滑块与小车保持相对静止，现减小外力使小车的加速度逐渐减小到零，则

a.

A.弹簧的弹力逐渐减少

B.滑块受到的摩擦力保持不变

C.当小车加速度为零时，滑块不受摩擦力作用

D.滑块与小车仍保持相对静止

5.如图所示，兴趣小组的同学为了研究竖直运动的电梯中物体的受力情况，在电梯地板上放置了一个压

力传感器，将质量为4kg的物体放在传感器上。在电梯运动的某段过程中，传感器的示数为44N0g取lOm/s?.

对此过程的分析正确的是（）

A.物体受到的重力变大

B.物体的加速度大小为lm/s?

C.电梯正在减速上升

D.电梯的加速度大小为4111/1

6.如图所示，一端固定在地面上的杆与水平方向夹角为。.将一质量为M的滑块套在杆上，滑块通过轻

绳悬挂一质量为m的小球，杆与滑块之间的动摩擦因数为U,先给滑块一个沿杆方向的初速度.稳定后滑

块和小球一起以共同的加速度沿杆运动，此时绳子与竖直方向的夹角为8,且8＞。，不计空气阻力.则

滑块的运动情况是（）

A.沿着杆减速下滑

B.沿着杆减速上滑

C.沿着杆加速下滑

D.沿着杆加速上滑

二、多项选择题

7.住在海边的小明，跟几个朋友自驾去某高原沙漠地区游玩，下列相关说法正确的是

A.出发前给汽车轮胎充气，气压不宜过高，因为汽车高速行驶时胎压会增大

B.小明在下雨时发现，雨水流过车窗时留有痕迹，说明水对玻璃是浸润的

C.到了高原地区，小明发现，尽管气温变化不大，但车上带的矿泉水瓶变得更鼓胀了，这是瓶内空气压

强变大的缘故

D.小明发现在晴天大风刮起时，沙漠会黄沙