2025届高考物理一轮总复习第14单元波粒二象性和原子物理第35讲光电效应波粒二象性新人教版

B.c光的强度一定大于b光的强度
C.a光的频率一定大于b光的频率
D.a光照射光电管逸出光电子的动能一定大于
b光照射光电管逸出光电子的动能
解析 由题意可知,三种光都能产生光电效应,由产生光电效应的条件可知,
三种光的频率一定大于阴极K的截止频率,A正确,不符合题意;由题意可知,
最大光电流Ic>Ia>Ib,由于照射光频率一定时,最大光电流仅与光的强弱有关,
典例1 下列关于能量量子化的说法正确的是( C )
A.爱因斯坦最早提出了能量量子化假说
B.普朗克认为微观粒子能量是连续的
C.频率为ν的光的能量子为hν
D.电磁波波长越长,其能量子越大
解析 能量量子化假说是由普朗克最早提出来的,故A错误;根据普朗克能量
量子化假说,微观粒子的能量不连续,故B错误;能量子的能量
解析 温度越高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,黑体辐射的电
磁波波长并不是越长,A、B错误;一般物体的辐射强度除与温度有关外,还
与物体的材料及表面状况有关,但黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体
的温度有关,C错误;普朗克通过对黑体辐射的研究,提出了能量子的概念,D
正确。
考点二
对光电效应的理解
氢原
子光
谱和
玻尔
原子
模型
能力素养
命题情境
通过实验,了解光电效应现象。(2)科学思维。
知道爱因斯坦光电效应方程 用原子核的结构模型解释与核
及其意义。能根据实验结论 物理有关的问题。分析光的波
粒二象性,从数学函数的角度
说明光的波粒二象性
理解光电效应图像。能够利用
粒子的弹性碰撞模型,解决原
子核衰变的反冲问题。
频率ν的关系
绝对值,即W0=|-E|=E。
图像
③普朗克常量:图线的斜率k=h
图像名称
图线形状
由图线得到的物理量
①遏止电压:图线与横轴
颜色相同、强度不同的
的交点的横坐标Uc。
光,光电流I与电压U的关
②饱和光电流:光电流的
系图像
最大值Im1、Im2。
③最大初动能:Ek=eUc
①遏止电压Uc1、Uc2
光的颜色不同时,光电流
接反向电压)
生光电效应
C.只要入射光的频率足够大,即使不加电压,也会有光
电流产生
D.入射光越弱,发生光电效应所需的时间就越长
解析 滑片P向b端移动,光电管两端的正向电压增大,光电流增大,当光电流
达到饱和电流时电流不再增大,A错误;根据光电效应的条件可知,只有入射
光的频率大于金属的截止频率,才能产生光电效应,B错误;只要入射光的频
的相对稳定,“考课本,不回避陈题”成了该部分选考题的最大特点,预计上述
知识点仍然是今后本部分选考试题的重点。此外,还应注意这部分知识与
生产、生活以及高科技相联系的问题。试题综合程度高、难度大,是考生
的重要发力点
落实基础主干
一、热辐射
1.热辐射
(1)定义: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,所
因此c光的强度一定大于b光的强度,B正确,不符合题意;由题意可知,遏止
1
电压Ua>Ub=Uc,由动能定理可得eU=2 m 2 ,可知a光照射时,射出光电子的
最大初动能最大,由光电效应方程Ek=hν-W0可知,a光的频率一定大于b光的
频率,C正确,不符合题意;由C选项分析可知,a光照射光电管阴极K,逸出光
选题居多。主要考查光电效应、原子模型、原子结构和原子核相关知识
及应用,主要体现在以下几方面:(1)利用玻尔氢原子模型计算光子能量,再结
合光电效应、干涉、衍射等知识点进行考查;(2)考查核反应方程的正确性
;(3)几种放射性射线的特点,半衰期的理解;(4)相关概念和细碎知识点的考
查,如物理学史、结合能和比结合能、核反应堆等。由于考查范围和题型
罗意物质波理论,可知粒子的动量跟它所对应波的波长的关系为
ℎ
ℎ
λ= = , 相同速度的电子与质子相比,电子的质量较小,其波长较长,故B
p

错误;普朗克为了解释黑体辐射实验结果,提出了黑体辐射的能量是一份一
份的量子理论,故C正确;光在传播过程中表现为波动性,故D错误。
突破命题视角
考点一
能量量子化
考向1 能量子
粒子波 化特征。体
动性和 会量子论的
量子力 建立对人们
学的建 认识物质世
立
界的影响
原子的核式结构模型;放射 能级结构及原子跃
性、原子核衰变、半衰期、 迁、三种射线的性
比结合能;核裂变和核聚变; 质、衰变、核反应
实物粒子的波动性,光的波 方程、核能等知识
粒二象性。
点
必备知识
原
子
结
构
和
波
粒
二
象
性
光电
效应
电效应,发射出来的电子称为光电子。
2.光电效应的四个规律
(1)每种金属都有一个截止频率。
(2)当频率超过截止频率的光照射到金属表面时,光电效应几乎是瞬时发生的。
(3)光电子的最大初动能与入射光的强弱无关,只随入射光频率的增大而增大。
(4)在光的频率不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大。
3.遏止电压与截止频率
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温度不同而有所不同。
2.黑体
(1)定义:某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,
这种物体就叫作黑体。
(2)黑体辐射特点: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。
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ε的
。这种与实物粒子相联系
[练一练]
1.判断下列说法对错
(1)热辐射只能产生于高温物体。( × )
(2)温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。( √ )
(3)只要入射光足够强,就可以使金属发生光电效应。( × )
(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。( × )
A.玻尔认为氢原子中的电子轨道是量子化的,但原子的能量不是量子化的
B.根据德布罗意物质波理论,相同速度的电子与质子相比,电子的波长较短
C.普朗克为了解释黑体辐射实验结果,提出了黑体辐射的能量是一份一份
的量子理论
D.爱因斯坦指出光是由一个个不可分割的能量子组成的,光在传播过程中
表现为粒子性
解析 玻尔认为氢原子中的电子轨道、能量都是量子化的,故A错误;由德布
以电磁波波长越长,其能量子越小,故C正确,D错误。
c
ε=hν=h,所
λ
考向2 黑体辐射
典例2 如图是黑体的辐射强度与波长的关系图像,下列说法正确的是( D)
A.温度越高,黑体辐射的电磁波的波长越长
B.温度越高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关
D.普朗克通过对黑体辐射的研究,提出了能量子的概念
整数倍,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=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量,其值为
h=6.626×10-34 J·s。
3.能量的量子化:普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的,或者说微
观粒子的能量是分立的。
三、光电效应及其规律
1.光电效应现象:在光的照射下,金属中的电子从金属表面逸出的现象,称为光
②饱和光电流
I与电压U的关系图像
③最大初动能
Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
图像名称
遏止电压
Uc与入射
光频率ν的
关系图像
图线形状
由图线得到的物理量
①截止频率:图线与横轴的交点的横坐标νc。
②遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大。
③普朗克常量:等于图线的斜率与电子电荷
量的乘积,即h=ke(注:此时光电管两极之间
(6)光电效应方程Ek=hν-W0中,ν为入射光子的频率,而不是金属的截止频率。
( √ )
(7)不同的金属一定对应着相同的截止频率。( × )
2.(教材选择性必修第三册第71页问题改编)(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( BC )
A.有光子从锌板逸出
1.对光电效应的四点提醒
(1)能否发生光电效应,不取决于光的强弱而取决于光的频率。
(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)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。
(2)光的频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。
率足够大,根据光电效应方程,则光电子的初动能就够大,即使不加电压,也
会有光电流产生,C正确;光电效应的发生具有瞬时性,与入射光的强弱无
关,D错误。
考点三
图像名称
光电效应的图像问题
图线形状
由图线得到的物理量
最大初动能
①截止频率:图线与ν轴交点的横坐标νc。
Ek与入射光
②逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的
3.最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子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。
4.光电效应方程
(1)表达式:Ek=hν-W0。
(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
一部分用来提供金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。
五、光的波粒二象性与物质波
通过对氢原子光谱的分析,了 (3)科学态度与责任。
了解人类探索原子及其结构的
解原子的能级结构
历史、人类对物质结构的探索
历程。体会量子论的建立对人
们认识物质世界的影响
必备知识
原子核的组成
放射性元素的
衰变
原
子
核 核力与结合能
核裂变与核聚
变
“基本”粒子
能力素养 命题情境
了解人类探索原子及其结构的历史。
知道原子的核式结构模型
(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压Uc。
(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫作该种金属的截止频
率。不同金属的截止频率不同。
四、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ν的光的
能量子为hν,h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。
2.逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值。
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
(2)光电效应说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
2.物质波
每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量ε和动量p跟它
所对应的波的频率ν和波长λ的关系为

ℎ
ν=ℎ ,λ=
的波后来被称为德布罗意波,也叫物质波。
了解放射性和原子核衰变。知道半
衰期及其统计意义。了解放射性同
位素的应用,知道射线的危害与防护
认识原子核的结合能,了解原子核的
组成和核力的性质。知道四种基本ຫໍສະໝຸດ 相互作用。能根据质量数守恒和电
荷数守恒写出核反应方程
了解核裂变反应和核聚变反应。关
注核技术应用对人类生活和社会发
展的影响
备考策略:近几年的选考试题对这部分知识的考查一般出现在选择题中,多
第35讲
光电效应
波粒二象性
必备知识
能力素养
命题情境
原
1.关键能力:理解能力、推
本单元内容主要集
理论证能力、实验探究能
中在光电效应与光
力。
的波动性,如折射、
2.核心素养
干涉等知识相结合
(1)物理观念。
的问题、玻尔原子
子
结
构
和
波
粒
二
象
性
黑体辐 知道实物粒
射、原 子具有波动
子核式 性,了解微观
结构、 世界的量子
3.定量分析时应抓住三个关系式
(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)逸出功与截止频率的关系:W0=hνc。
典例
(2023浙江Z20名校联盟模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的
规律,分别用a、b、c三束单色光照射图中的光电管阴极K,先将开关S接1,
电子的最大初动能一定大于b光照射光电管逸出光电子的最大初动能,可a
光照射光电管逸出光电子的动能不一定大于b光照射光电管逸出光电子的
动能,D错误,符合题意。
变式练
光电效应实验的电路如图所示,关于实验规律,下列说
法正确的是( C )
A.在光照条件一定的情况下,光电流随滑片P向b端移
动一直增大
B.无论入射光的频率如何,只要光足够强,就一定能发
调节滑动变阻器的滑片位置,使电流表G的示数达到最大值Ia、Ib、Ic,读数
大小Ic>Ia>Ib;然后将开关S接2,再次调节滑动变阻器的滑片位置,使电流表
G的指针示数恰好为零,记录三种情况下电压表的示数Ua、Ub、Uc。读数
大小Ua>Ub=Uc,则以下判断不正确的是( D )
A.三种光的频率一定大于阴极K的截止频率
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
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;锌板失去电子带正电,验电器与锌板相
连,带有相同电性的电荷,验电器指针张开一个角度,故C正确,D错误。
3.关于量子理论建立的历史进程,下列说法正确的是( C )