第1讲 光电效应 波粒二象性高考物理总复习新教材版

第十六章

近代物理初步

第0讲光电效应波粒二象性

［教材阅读指导］

（对应人教版新教材选择性必修第三册页码及相关问题）

IDP74图4.2-4,图线的横截距、图线的纵截距的绝对值、图线的斜率

分别对应什么物理量？

提示：图线的横截距对应这种金属的极限频率以；图线的纵截距的绝对值对

应这种金属的逸出功胸；图线的斜率对应普朗克常量及

®P75图42-5,这种金属的极限频率大约是多少？

提示:4.27X1014Hzo

IBP76阅读“康普顿效应和光子的动量”这一部分内容，康普顿效应说

明了光具有波动性还是粒子性？

提示：粒子性。

13P77［练习与应用］T1。

提示：若入射光的波长确定而强度增加，光电流的饱和值将增大；若入射光

的频率增加，遏止电压将增大。

I®P93图4.5-1、图4.5-2,说明了电子的什么性质？

提示：均说明了电子的波动性。

I鼠P98［复习与提高］A组T1。

提示：（1）乙大；（2）丙大；（3）一样大；（4）一样大。

物理观念回顾与蚕建|

物理观念1光电效应及其规律

1.定义

照射到金属表面的光，能使金属中的画也壬从表面逸出的现象。

2.光电子

丽光电效应中发射出来的电子。

3.光电效应的实验规律

(1)存在截止频率：当入射光的频率画低王截止频率时不发生光电效应。不

同金属的截止频率不同，即截止频率与金属自身的性质有关。

(2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电

流趋于一个饱和值，即在一定的光照条件下，单位时间阴极K发射的光电子的

数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和电流画越大,

单位时间内发射的光电子数国越多。

(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压”称为遏止电压。遏止电

压的存在意味着光电子的初动能有最大值，Ekm=|me^=et/c,称为光电子的最

大初动能。实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的画强度无

关，只随入射光频率的增大而回增大。

(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率Vc时，无论入射光

怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。物理观念2爱因斯坦光电效应方

程

1.光子说

光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为V的光的能量为国

hv,其中/I=6.63X10-34J.S(称为普朗克常量)。这些能量子后来称为光子。

2.逸出功胸

要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的画最小值叫作这种金

属的逸出功。

3.光电子的最大初动能

在光电效应中，金属中的两电子吸收光子后,除了要克服金属的逸出功外,

有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过

程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。

4.爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：与=画近二史。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hv,在这些能量

中，一部分大小为死的能量被电子用来同引脱离金属，剩下的是逸出后电子的

最大初动能Ek=画必宜。

5.对光电效应规律的解释

对应规律对规律的解释

电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功的，则入

射光子的能量不能小于死，对应的频率必须不小于北

存在截止频率Vc

=画华，即截止频率

电子吸收光子能量后，一部分用来克服金属的逸出功，

光电子的最大初动能随

剩余部分表现为光电子的初动能，只有直接从金属表面

着入射光频率的增大而

飞出的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属，Wo

增大，与入射光的强度

是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增

无关

大而网增大,和光强无关

光照射金属时，电子一次性吸收光子的全部能量，不需

光电效应具有瞬时性

要画积累能量的时间

对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属

光较强时饱和电流较大表面的光子数较多，照射金属时产生的国光电子较多,

因而饱和电流较大

物理观念3波粒二象性

1.光的波粒二象性

（1）光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有画波动性。

（2）光电效应和康普顿效应说明光具有质粒子性。

（3）国光既具有波动性，又具有粒子性,即光具有波粒二象性。

（4）光子的能量£=画如光子的动量?=画§。

2.物质波

（1）1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，即每一

个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种波叫作物质波，也叫丽德布罗意

波。所以实物粒子也具有波粒二象性。

（2）粒子的能量£和动量p跟它所对应的波的频率v和波长7之间，遵从的关

系为：旷=画’;八国也

,必备知识夯实

-堵点疏通

1.光子和光电子都是实物粒子。（）

2.只要入射光的强度足够强，就能发生光电效应。（）

3.光电效应说明光具有粒子性，说明光的波动说是错误的。（）

4.电子枪发射电子的现象就是光电效应。（）

5.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。（）

6.光的波长越长，越容易发生干涉和衍射现象。（）

7.光电效应方程Ek=切-胸中v为入射光子的频率，而不是金属的极限频

率。（）

8.不同的金属一定对应着相同的极限频率。（）

答案l.X2.X3.X4.X5.X6.V7.V8.X

二对点激活

1.（2017.上海高考）光子的能量与其（）

A.频率成正比B.波长成正比

C.速度成正比D.速度平方成正比

答案A

解析根据£=人可知，光子的能量与其频率成正比，A正确。

2.（人教版选择性必修第三册P7r问题改编）（多选）如图所示，用导线把不带电

的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（）

A.有光子从锌板逸出

B.有电子从锌板逸出

C.验电器指针张开一个角度

D.锌板带负电

答案BC

解析用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸

出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的

电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器

指针张角越大，故C正确，D错误。

3.（人教版选择性必修第三册-P77・TI改编）（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

答案AD

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，则

光电流增大，故A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光

强度无关，故B错误；用频率为v的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频

率小于v的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错

误；根据加-胸=&可知，改用频率大于”的光照射，光电子的最大初动能变

大，故D正确。

4.（人教版选择性必修第三册P75•图改编）（多选）在做光电效应的实验时，某金

属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压”与入射光的频率v

的关系如图所示，由实验图线可求出（）

A.该金属的截止频率

B.普朗克常量

C.该金属的逸出功

D.单位时间内逸出的光电子数

答案ABC

hWo

解析由光电效应方程Ek=6-胸和e&=Ek可知当”=0

时，v=-y=vC,即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的截止频率；图线的

斜率在数值上等于7故可求出普朗克常量/?；当v=o时，uc=即图线在

纵轴上的截距的绝对值乘以电子电荷量e在数值上等于金属的逸出功，A、B、C

正确。由实验图线不能求出单位时间内逸出的光电子数，D错误。

5.关于物质波，以下说法正确的是（）

A.任何一个运动着的物体都有一种波与之对应

B.抖动细绳一端，绳上的波就是物质波

C.动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长

D.宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波

答案A

解析根据德布罗意假设，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，A

正确；绳上的波是机械波，不是物质波，B错误；动能相等时，由°=4方瓦得

h

质子的动量大些，由2=］知质子的物质波波长短，c错误；宏观物体物质波波长

太短，难以观测到衍射或干涉现象，但具有波动性，D错误。

---------------------核心素养||发展与提升|

考点1光电效应规律的理解函

［科学思维梳理］

1.与光电效应有关的五组概念对比

(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：光照射到金属表面时，电子吸

收光子的全部能量，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；只有金属表面的电子直接向外飞出，

只需克服原子核的引力做功的情况，光电子才具有最大初动能。光电子的初动能

小于或等于光电子的最大初动能。

(3)光电流与饱和光电流：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)入射光的强度与光子的能量：入射光的强度指单位时间内照射到金属表

面单位面积上的总能量，即/=〃〃v,〃是单位时间照射到单位面积上的光子数。

(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流随入射光的强度增大而增大的规律

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的强度之间没有简单的正比关系。

2.四点提醒

(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。

⑵光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。

⑶逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。

⑷光电子不是光子，而是电子。

3.三个关系式

⑴爱因斯坦光电效应方程：Ek=hv-Wo0

(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUco

(3)逸出功与极限频率的关系：W0=hvco

4.两条对应关系

(1)光强大(频率一定时)一光子数目多一发射光电子多一饱和光电流大。

(2)光子频率高一光子能量大一光电子的最大初动能大。

例1(2019•北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光

照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

入射光子的相对光电流大逸出光电子的

组次

能量/eV光强小/mA最大动能/eV

14.0弱290.9

第一组24.0中430.9

34.0强600.9

46.0弱272.9

第二组56.0中402.9

66.0强552.9

由表中数据得出的论断中不正确的是()

A.两组实验采用了不同频率的入射光

B.两组实验所用的金属板材质不同

C.若入射光子的能量为5.0eV,逸出光电子的最大动能为L9eV

D.若入射光子的能量为5.0eV,相对光强越强，光电流越大

［答案］B

［解析］光子的能量E=〃％两组实验中入射光子的能量不同，故入射光的

频率不同，A正确；由爱因斯坦的光电效应方程加=W+Ek,可求出两组实验中

金属板的逸出功W均为3.1eV,故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；

由〃v=W+Ek,W=3.1eV,当〃v=5.0eV时，Ek=1.9eV,C正确；相对光强越

强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光

电流越大，D正确。

［关键能力升华］

对光电效应的几点提醒

(1)光的频率决定光子的能量，£=屏。

(2)光的强度是指单位时间光照射到单位面积上的能量，即I=nhv,所以单

位时间照射到单位面积上的光子数由光强和光的频率共同决定。

(3)光电子逸出后的最大初动能由光子的频率和逸出功共同决定。

(4)由耳=人-胸求出的是光电子的最大初动能，金属内部逸出的光电子的

动能小于这个值，而且光电子的射出方向是随机的，不一定都能到达阳极。

(5)每秒逸出的光电子数决定着饱和光电流的大小，而不是光电流的大小。

［对点跟进训练］

1.(光电效应方程的应用)单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A

照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为Ei；用单色光B

照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为则该金属的逸出功为()

E2O

A.E2—E\B.E2—2Ei

Ei+Ei

C.2E\—E2D.2

答案B

解析根据光电效应方程，用单色光A照射某金属表面时，有Ei=E-W逸

出功，用单色光B照射该金属表面时，有E2=^2v-W逸出功，联立解得W逸出功=

E2-2E1,故A、C、D错误，B正确。

2.(光电效应实验)如图所示为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上

某点，用黄光照射光电管阴极，电表指针无偏转，要使电表指针偏转，可采取的

可行措施有（）

A.增大黄光的强度B.换用蓝光照射

C.将P向。滑动D.将电源正、负极对调

答案B

解析由题意可知，光电管两端加的是正向电压，则电表指针没有偏转，是

由于没有发生光电效应，发生光电效应的条件为V>VO,故只有换用频率较高的

蓝光照射，才可能发生光电效应，使电流表指针发生偏转，故A、C、D错误，

B正确。

3.（光电效应规律的应用）在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单

色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物

理量中，可能相同的是（）

A.饱和光电流B.遏止电压

C.光电子的最大初动能D.逸出功

答案A

解析饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的

强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的

单色光，光子能量〃v相同，根据光电效应方程及=〃v-Wb可知，两种金属中逸

出的光电子的最大初动能Ek不同，C、D错误；根据遏止电压和光电子最大初动

Ek

能的关系”=工可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误。

2对比

考点光电效应的图像分析府斤I

［科学思维梳理］

由图线可直接（或

图像名称图线形状

间接）得到的物理量

①极限频率VC：图线与V轴交点

的横坐标

标

光电子的最大初动能Ek②逸出功胸：图线与Ek轴交点

与入射光的频率V的关系的纵坐标的绝对值,Wb=|-E|

0

图线=E

-E

③普朗克常量力：图线的斜率左

=h

①遏止电压Uc：图线与横轴的

交点的横坐标的值

颜色相同、强度不同的光，-------强光（黄）

4,-------弱光（黄）

②饱和光电流/m：电流的最大

光电流与电压的关系图线-----------------A

ucoU值

③最大初动能：Ekm=eUc

①遏止电压Ucl、Uc2

匕一一黄光

颜色不同、强度相同的光，②饱和光电流

---------蓝光

光电流与电压的关系图线

匕匕3U③最大初动能反1=eUci,Ek2=

eUC2

①截止频率vc:图线与横轴的交

点的横坐标的值

②遏止电压Uc：随入射光频率

遏止电压”与入射光的

的增大而增大

频率V的关系图线

③普朗克常量比等于图线的斜

匕V

率与电子电荷量的乘积，即人=

左e（注：此时两极之间接反向电

压）

例2（2021.江苏高考）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效

应探究，其截止频率口。2,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。变化关系的图像是（）

［答案］C

［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及动能

定理可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm=eU+E-/zv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vi<V2,

则图像C正确，A、B、D错误。

［关键能力升华］

解决光电效应图像问题的几个关系式

⑴光电效应方程：Ek=/zv-W）o

⑵发生光电效应的临界条件：Ek=o,Vc=-yo

⑶反向遏止电压与光电子的最大初动能和入射光频率的关系：-eUc=0-

hW

Epk，TT一"0

［对点跟进训练］

1.（光电效应中的“-V图像）利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金

属的遏止电压&与入射光频率V的关系如图乙所示，图乙中U1、VI、0均已知，

电子电荷量用e表示。下列说法正确的是（）

A.入射光频率为vi时，光电子的最大初动能Ek=Uie-人。

U\e

B.由&-v图像可求得普朗克常量〃=-----

VI-V0

C.滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加

D.把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表

示数一直增加

答案B

解析当入射光频率为也时，依题得，光电子的最大初动能为Ek=Uie,故

A错误；根据光电效应方程结合图乙有：Ek=/zvi-W）,其中的=心（），根据动能

定理有-eUi=O-Ek,联立可得普朗克常量为九=一」一，故B正确；滑动变阻

VI-V0

器的滑片P向N端移动过程中，光电管两端的反向电压增大，则电流表示数逐

渐减小，若反向电压足够大，则可减小至零，C错误；把电源正负极对调之后，

滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，光电管两端的正向电压增大，由于存

在饱和光电流，故电流表示数可能先增加后不变，D错误。

2.（光电效应中的图像）（多选）如图甲为研究光电效应的实验装置，用频

率为v的单色光照射光电管的阴极K,得到光电流/与光电管两端电压U的关系

图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e,普朗克常量为山贝女）

A.测量遏止电压”时开关S应扳向“1”

B.只增大光照强度时，图乙中a的值会增大

C.只增大光照强度时，图乙中To的值会减小

hv-eU

D.阴极K所用材料的极限频率为一不一c

答案AD

解析测量遏止电压”时应在光电管两端加反向电压，即开关S应扳向“1”,

故A正确；由动能定理得ea=Ek,由爱因斯坦光电效应方程Ek=人-胸可知，

图乙中”的值与光照强度无关，故B错误；图乙中To的值表示饱和光电流，只

增大光照强度时，饱和光电流增大，故C错误；由动能定理得-6a=0-反,

由爱因斯坦光电效应方程Ek=屏-胸，可得Wo=E-eUc,则阴极K所用材料

Wohv-eUc

的极限频率为w=不=—%—，故D正确。

考点3光的波粒二象性和物质波镯

［科学思维梳理］

1.对光的波粒二象性的理解

光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现

规律为：

(1)从频率上看：频率越低的光波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射

现象；频率越高的光粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其穿透

本领越强。

(2)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生

作用时往往表现出粒子性。

h

(3)波动性与粒子性的统一：由光子的能量£=屏、光子的动量p=］也可以看

出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和动量的计算式中都

含有表示波的特征的物理量一频率V或波长九

(4)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成

宏观概念中的粒子。

2.物质波

(1)定义：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种波叫作物质波,

也叫德布罗意波。

phh

(2)物质波的频率v=%；物质波的波长心片嬴，力是普朗克常量。

例3下列关于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.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著

D.康普顿效应揭示了光的波动性

［答案］C

［解析］光既有波动性又有粒子性，A错误；光子不带电，没有静止质量，

而电子带负电，有质量，B错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，

其粒子性越显著，C正确；康普顿效应揭示了光的粒子性，D错误。

例4(2021.浙江6月选考)已知普朗克常量/Z=6.63X10-34J.S,电子的质量

为9.11X10-31kg,一个电子和一滴直径约为4Rm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()

A.10-8B.106

C.108D.1016

［答案］C

［解析］根据德布罗意波长公式以及动量与动能的关系式"=体瓦,

h

得2=高忘，由题意可知，电子与油滴的动能相同，—,已知油滴

机电

的直径约为d=4|im,则油滴的质量约为加油=p油］兀〃=0.8X1。3><卷

A*/2.7X10T4

X3.14X(4X10-6)3kg=2.7X10-14kg,代入数据解得广=、k也,

/I油\JJZ.171/X1U

故选C。

［关键能力升华］

波粒二象性的深入理解

（1）虽然平时看到的宏观物体运动时，看不出其波动性，但也有一个波长与

之对应。例如飞行中的子弹的波长约为10-34H1。

（2）波粒二象性是微观粒子的特殊性质，一切微观粒子都存在波动性；宏观

物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测。

［对点跟进训练］

1.（物质波的理解）（2021.江苏省盐城市高三三模）2003年物理学家评选出

“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯・杨”双缝

干涉实验装置，进行电子干涉的实验。从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝

后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（）

s,：狭缝

A.光具有波动性

B.光具有波粒二象性

C.微观粒子也具有波动性

D.微观粒子也是一种电磁波

答案C

解析干涉是波所特有的现象，电子的双缝干涉实验说明微观粒子具有波动

性，故C正确，A、B、D错误。

2.（物质波的理解）（多选）运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量

P，也对应着一定的波长九根表示粒子的质量，下列图像正确的是（）

答案AC

解析根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量£=机。2,则E-机图像是一

h

个正比例函数图像，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式4=万可知，粒

h1

子的动量P=Q则图像是正比例函数图像，故C正确，D错误。

课时彳乍业|

一、选择题（本题共9小题，其中第1〜5题为单选，第6〜9题为多选）

1.黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。

此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献。如图所示，图中画出了四种温度下黑

体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（）

辐射强度

A.温度越高，辐射电磁波的波长越短

B.温度越低，辐射电磁波的波长越长

C.同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强

D.不同温度时辐射强度的最大值变化无规律可循

答案C

解析无论温度高低，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故A、B错误；同

一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；温度升高，辐射强度的

最大值向波长短、频率高的方向移动，故D错误。

2.（2021.辽宁高考）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

答案C

解析根据题目可知描述的是光电效应现象，爱因斯坦最初用量子观点对光

电效应现象给予合理解释，故c正确。

3.（2021.北京市顺义区二模）如图所示为研究光电效应现象的电路图，当用

绿光照射到阴极K时，电路中有光电流，下列说法正确的是（）

A.若只减弱绿光的光照强度，光电流会减小

B.若换用红光照射阴极K时，一定也有光电流

C.若将电源的极性反接，电路中一定没有光电流

D.如果不断增大光电管两端的电压，电路中光电流会一直增大

答案A

解析若只减弱绿光的光照强度，则单位时间内产生的光电子减少，故光电

流会减小，A正确；红光的频率低于绿光的频率，所以用红光照射阴极K时不

一定能发生光电效应，故B错误；若将电源的极性反接，只要光电管两端的电

压小于遏止电压，则电路中还会有光电流，故C错误；如果不断增大光电管两

端的电压，电路中光电流不会一直增大，因为存在饱和电流，故D错误。

4.可见光的波长的大致范围是400〜760nmo下表给出了几种金属发生光

电效应的极限波长，下列说法正确的是（）

金属鸨钙钠钾

极限波长（nm）274388542551

A.表中所列金属，钾的逸出功最大

B.只要光照时间足够长或强度足够大，所有波长的可见光都可以使钠发生

光电效应

C.用波长为760nm的光照射金属钠、钾，则钠逸出的光电子的最大初动

能较大

D.用波长为400nm的光照射金属钠、钾，则钾逸出的光电子的最大初动

能较大

答案D

he

解析根据的=〃/=万可知，表中所列金属，钾的极限波长九最大，则钾

的逸出功死最小，A错误；能否发生光电效应，与光照的时间和强度无关，只

与入射光的频率有关，B错误；用波长为760nm的光照射金属钠、钾，由于入

射光的波长均大于两金属的极限波长，根据光电效应的产生条件可知，钠、钾都

不能发生光电效应，C错误；当用波长为400nm的光照射金属钠、钾时，钠、

钾都可以发生光电效应，钾的逸出功最小，根据反=E-的，钾逸出的光电子

的最大初动能较大，D正确。

5.（2021.江苏省苏、锡、常、镇四市高三下5月教学情况调研二）在探究光

电效应现象时，某同学分别用频率为V1、V2的两单色光照射密封真空管的钠阴极,

钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了两条

光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙），如图所示，已知。1=2。2,V1>V2,普朗

克常量用h表示。则以下说法正确的是（）

A.曲线甲为频率为vi的光照射时的图像

B.频率为ri的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多

C.两单色光的频率之比为2:1

D.该金属的逸出功为力（2丫2-也）

答案D

解析根据光电效应方程Ek=人-Wo,遏止电压与光电子最大初动能的关

系为eUc=Ek,联立可得屏-Wb=eUc,则入射光的频率越大，遏止电压越大，

所以曲线乙为频率为也的光照射时的图像，则A错误；由图像可知甲的饱和光

电流比乙的大，甲的频率又比乙的频率小，所以频率为V2的光在单位时间内照

射到钠阴极的光子数多，则B错误；由于-的=eUi,hv2-W0=eU2,5=

vieUi+W）2（eU2+Wo）2

202,联立解得该金属的逸出功的=/?（2V2-VI）,-==7,

V2eU2+Woeui+Woi

所以c错误，D正确。

6.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（）

A.黑体辐射规律可用光的波动性解释

B.光电效应现象揭示了光的粒子性

C.电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性

D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等

答案BC

解析黑体辐射的实验规律不能用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子

假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A

错误；光既有波动性又有粒子性，光电效应现象揭示了光的粒子性，故B正确；

德布罗意提出了实物粒子同样具有波动性，电子束射到晶体上产生的衍射图样是

h

波的特征，证明了电子具有波动性，故c正确；根据德布罗意波长公式4=3

又p而瓦，则袅，若一个电子和一个质子的动能Ek相等，由于质子

质量比电子质量大得多，则其德布罗意波波长不相等，故D错误。

7.用一束波长为丸的绿光照射某极限波长为弱的金属，能产生光电效应，

下列说法正确的是（）

A.该金属的逸出功为胸=研）

B.把这束绿光遮住一半，则光电流强度减小

C.若改用一束红光照射，则不可能产生光电效应

hcfl

D.要使光电流为0,光电管两极至少需要加大小为工的电压

答案BD

解析该金属逸出功为：W0=hv0=h^,故A错误；将这束绿光遮住一半，

单位时间内入射的光子数目减小，则单位时间内逸出的光电子数目减小，则光电

流强度减小，故B正确；若改用一束红光照射，因为红光的频率小于绿光的频

率，则可能不发生光电效应，也可能发生光电效应，故C错误；光电效应方程

为：Ek=hv-W0,且v=*根据动能定理可得光电流恰为0时有：-ea=0-

Ek,联立解得：&=短-勺，故D正确。

8.用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光

电管上时，电流表G的读数为0.2mA,移动变阻器的滑片C,当电压表的示数

大于或等于0.7V时，电流表读数为0。贝版）

光线\光电管

E

A.光电管阴极的逸出功为L8eV

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0.7eV

D.改用能量为L5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小

答案AC

解析由题图可知，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0.7V时，电流表示数为0,可知光电子的最大初动能为0.7eV,根据

光电效应方程Ek=E-Wo,可得胸=