2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第1讲　光电效应和波粒二象性

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谱规律、能级跃迁、核衰变与核反应方程、核能与爱因斯坦质能

方程是近几年高考的命题热点。复习过程中加强对α粒子散射实验的理解，深刻理解氢原子的能级结构及光电效应方程；加强对核反应方程特别是衰变的理解；强化对核能、质能方程的理解和应用CONTENTS考点一01考点二0203考点三04考点四05跟踪训练·巩固提升01考点一黑体辐射及实验规律1.热辐射（1）定义：周围的一切物体都在辐射

，这种辐射与物

体的

有关，所以叫热辐射。（2）特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体

⁠的不同

而有所不同。电磁波温度温度（1）黑体：能够

⁠入射的各种波长的电磁波而不发生

反射的物体。（2）黑体辐射的实验规律：①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与

⁠

有关，还与材料的

及表面状况有关；完全吸收温度种类2.黑体、黑体辐射的实验规律②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

⁠

有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都

有

，另一方面，辐射强度的极大值向波长较

⁠

的方向移动，如图。温度增加短3.能量子（1）定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐

射或吸收某个最小能量值ε的

，这个不可再分的最

小能量值ε叫作能量子。（2）能量子大小：ε＝

，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁

波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s（一般取h

＝6.63×10－34J·s）。整数倍hν

1.【黑体和黑体辐射】关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（

）A.一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，所以看起来是黑色的C.随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加D.黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析：

一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，也与材料的种

类及表面情况有关，故A错误；黑体能完全吸收入射的各种波长的

电磁波而不发生反射，并不是看起来是黑色的，故B错误；随着温

度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加，故C正确；黑体

辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，

故D错误。2.【黑体辐射的规律】下列关于在两种不同温度下某一定质量的气体

的分子速率分布图像[纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分

子数的百分比，横坐标v表示分子的速率]和两种不同温度下黑体辐

射的强度与波长的关系的图像符合实验规律的是（

）解析：

两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像

与坐标轴围成的面积应相等，且温度较高的气体分子速率大的占比

更多，故A、B错误；黑体辐射的实验规律表明，随着温度的升

高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大

值向波长较短的方向移动，故C正确，D错误。3.【能量子公式ε＝hν的应用】（2022·江苏高考4题）上海光源通过电

子—光子散射使光子能量增加，光子能量增加后

（

）A.频率减小B.波长减小C.动量减小D.速度减小

02考点二光电效应1.光电效应及其规律（1）光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的

从表面逸出，

这个现象称为光电效应，这种电子常称为

⁠。（2）光电效应的产生条件入射光的频率

⁠金属的截止频率。电子光电子大于或等于①每种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须

⁠

⁠这个截止频率才能产生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度

，只随入射

光

⁠的增大而增大。③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变

的情况下，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数

越

，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和

电流的大小与入射光的强度成

⁠。大于或

等于无关频率多正比（3）光电效应规律2.爱因斯坦光电效应方程（1）光电效应方程①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝

⁠。②物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是

hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表

现为逸出后电子的

⁠。hν－W0

最大初动能

（3）最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的

⁠吸收

光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。最小值电子▢判断小题1.光子和光电子都不是实物粒子。

（

×

）2.只要入射光的强度足够大，就可以使金属发生光电效应。

（

×

）3.要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于或等于该金属

的逸出功。

（

√

）4.光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。

（

×

）××√×1.光电效应的两条分析思路2.光电效应中三个重要关系式（1）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。（2）光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc。（3）逸出功W0与截止频率νc的关系：W0＝hνc。3.四点提醒（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。【例1】

（2024·山西太原模拟）如图所示，在研究光电效应的实验

中，保持P的位置不变，用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发

生偏转；改用另一频率的单色光b照射阴极K，电流计G的指针发生偏

转，那么

（

）A.增加单色光a的强度一定能使电流计的指针发生偏转B.用单色光b照射时通过电流计的电流由d到cC.只增加单色光b的强度一定能使通过电流计的电流增大D.单色光a的波长一定小于单色光b的波长解析：用单色光a照射阴极K，电流计的指针不发生偏转，说明单色光

a的频率小于阴极K的截止频率，增加单色光a的强度也无法使电流计

的指针发生偏转，故A错误；电子运动方向从d到c，电流方向从c到

d，故B错误；只增加单色光b的强度可以使光电流增大，通过电流计

的电流增大，故C正确；单色光b能使阴极K发生光电效应，说明单色

光b的频率大于阴极K的截止频率，也就大于单色光a的频率，单色光b

的波长一定小于单色光a的波长，故D错误。

1.【光电效应的分析】1887年赫兹发现了光电效应现象；1905年爱因

斯坦用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。现在利用光电效

应原理制成的光电器件已经被广泛应用于生产、生活、军事等领域。用如图所示电路图研究光电效应，用频率为ν的单色光照射光电管，能发生光电效应现象，则

（

）A.此电路可用于研究光电管的饱和电流B.用频率小于ν的单色光照射阴极K时，金属的截止频率不同C.增加入射光的强度，遏止电压Uc不变D.滑动变阻器滑片P从左端缓慢向右移动时，电流表示数逐渐增大解析：

此电路研究的是光电管的遏止电压，不可用于研究光电

管的饱和电流，故A错误；金属的截止频率只与自身有关，与外界

光照条件无关，故B错误；遏止电压的大小与入射光的频率有关，

与入射光的强度无关，故C正确；因光电管所加电压为反向电压，

则滑片从左向右移动，电压变大，射到A极的电子变少，电流变

小，电流表示数变小，故D错误。2.【光电效应方程的应用】某金属在一束单色光的照射下发生光电效

应，光电子的最大初动能为Ek，已知该金属的逸出功为W0，普朗克

常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率ν为（

）

3.【光电效应规律的综合】如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射

光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的极限波

长是

（

）A.2λB.3λC.4λD.6λ

03考点三光电效应中常见的四类图像图像名称图线形状获取信息最大初动能

Ek与入射光

频率ν的关

系

①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的

绝对值W0＝｜－E｜＝E③普朗克常量h：图线的斜率k＝h图像名称图线形状获取信息遏止电压Uc

与入射光频

率ν的关系

①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐

标②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增

大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子

电荷量的乘积，即h＝ke（注：此时两极之

间接反向电压）图像名称图线形状获取信息颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系

①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系

①遏止电压Uc1、Uc2②饱和电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2Uc－ν图像【例2】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，如图所示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hνcB.钠的截止频率为8.5×1014HzC.图中直线的斜率为普朗克常量hD.遏止电压Uc与入射光频率ν成正比

Ekm－U图像【例3】如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，

其截止频率ν1＜ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大

值Ekm随电压U变化关系的图像是（

）解析：光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可

知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知Ekm－U

图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越

小，因ν1＜ν2，则图像C正确，A、B、D错误。I－U图像【例4】研究光电效应的电路如图甲所示，用蓝光、较强的黄光和

较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电

子在电路中形成的光电流I与A、K之间的电压U的关系图像如图乙所

示。关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是（

）A.2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强B.1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强C.当滑动变阻器的滑片在最左端时，电流表示数一定为零D.电压表示数越大，则光电流越大，截止频率越小

04考点四光的波粒二象性与物质波1.光的波粒二象性（1）光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有

⁠。（2）光电效应说明光具有

⁠。（3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的

⁠

⁠。波动性粒子性波粒二象性

2.物质波（1）概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表

现，亮条纹是光子到达概率

的地方，暗条纹是光子到

达概率

的地方，因此光波又叫概率波。

大小▢判断小题1.光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。

（

√

）2.法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为

波动性。

（

√

）√√

1.【光和实物粒子的波粒二象性】图甲是用很弱的光做双缝干涉实验

得到的不同数量的光子照射到感光胶片上的照片。图乙是1927年戴

维森和G.P.汤姆孙分别完成的电子衍射实验简化图，该实验是荣获

诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。关于这两个图片，下列说法中

正确的是（

）A.图甲这些照片说明光只有粒子性没有波动性B.图甲这些照片说明光只有波动性没有粒子性C.图乙中该实验再次说明光子具有波动性D.图乙中该实验说明实物粒子具有波动性解析：

光具有波粒二象性，题图甲说明少量光子粒子性表现明

显，大量光子波动性表现明显，故A、B错误；题图乙是电子束的

衍射实验，证明实物粒子具有波动性，而不是光子具有波动性，故

C错误，D正确。2.【物质波】已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的质量为

9.11×10－31kg，一个电子和一滴直径约为4μm的油滴具有相同动

能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（已知油的密度

ρ＝0.8×103kg/m3）

（

）A.10－8B.106C.108D.1016

3.【实物粒子的波粒二象性】（多选）电子双缝干涉实验是近代证实

物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为

1.2×10－23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量

取9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列说法正确的是

（

）A.发射电子的动能约为8.0×10－15JB.发射电子的物质波波长约为5.5×10－11mC.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样

05跟踪训练·巩固提升1.赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光

照，就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现

象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。最初

用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是

（

）A.玻尔B.康普顿C.爱因斯坦D.德布罗意123456789101112解析：

玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，与题意不

符，A错误；康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，

还具有动量，证明了光具有粒子性，与题意不符，B错误；爱因斯

坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，符合题意，

C正确；德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，与题意不符，

D错误。1234567891011122.关于光的波粒二象性，下列说法正确的是

（

）A.光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光

的一切行为，只能认为光具有波粒二象性123456789101112解析：

光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比

较明显，个别光子粒子性比较明显，并不矛盾和对立，故A、C错

误；光是概率波，不同于机械波，光的粒子性也不同于质点，故B

错误；由于光既具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子

性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行

为，只能认为光具有波粒二象性，故D正确。1234567891011123.图示为黑体辐射的实验规律，关于黑体辐射以下叙述正确的是

（

）A.随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B.随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的

方向移动D.黑体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123456789101112解析：

根据题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都有

增加，故A正确，B错误；随温度升高，辐射强度的极大值向波长

较短的方向移动，故C错误；黑体辐射电磁波的情况只与温度有

关，故D错误。1234567891011124.被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉

冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子

的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η（η＜1）倍

被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普

朗克常量为h，则该天体发射频率为ν光子的功率为（

）123456789101112

1234567891011125.（多选）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＜UbB.若νa＞νb，则一定有Eka＞EkbC.若Ua＜Ub，则一定有Eka＜EkbD.若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb123456789101112解析：

由爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0，由动能定理

得Ek＝eU，用单色光a、b照射同种金属时，逸出功W0相同。当νa＞

νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；若Ua＜

Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝

hνa

－

Eka＝

hνb－

Ekb，故选项D错误。1234567891011126.（多选）（2023·海南高考10题）已知一个激光发射器功率为P，发

射波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，则

（

）123456789101112

1234567891011127.（2024·山东威海模拟）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ν的关系图像如图所示，图线与横轴的交点为ν0，图线的延长线与纵轴的交点为－E，下列说法正确的是（

）C.该金属的逸出功随入射光的频率的增大而减小D.入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数越多123456789101112

123456789101112

8.（2024·江苏南通模拟）利用图甲所示的实验装置测量遏止电压U与

入射光频率ν的关系。若某次实验中得到如图乙所示的U－ν图像。

已知普朗克常量为h，则

（

）A.电源的左端为正极B.K极金属的逸出功为hν1C.增大入射光的强度，遏止电压增大D.滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零123456789101112解析：

测量遏止电压U与入射光频率ν的关系时，A、K之间应加

反向电压，使光电子受到的电场力指向阴极，则A应与电源负极相

连，所以电源的左端为负极，故A错误；由题图乙可知K极金属的

截止频率为ν1，所以逸出功为W0＝hν1，故B正确；根据爱因斯坦光

电效应方程和动能定理可得eUc

＝Ek

＝hν－W0，由上式可知遏止电

压与入射光强度无关，与入射光频率有关，只有增大入射光频率时

遏止电压才增大，故C错误；滑动变阻器滑片移至最左端，反向电

压为零，光电子可以到达阳极形成光电流，电流表示数不为零，故

D错误。1234567891011129.用如图所示的实验装置研究光电效应现象。闭合开关S，用光子能

量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示