2021高考物理(新高考版)一轮复习教师用书：专题十六考点1 光电效应、波粒二象性 Word版含答

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专题十六 原子物理
考点1 光电效应、波粒二象性
420
考向1 考查光电效应中截止频率的计算 1。

[2018全国Ⅱ，17，6分］用波长为300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表
面的最大初动能为1。

28×10—19 J .已知普朗克常量为6.63×10-34
J·s，真空
中的光速为3。

00×108 m·s -1。

能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ）
14141515
必备知识:爱因斯坦光电效应方程，波长与频率的关系. 关键能力:计算能力。

解题指导：W 0=hv c .
2.[2019北京高考,19,6分］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。

组 次
入射光子
的 能量/eV 相对 光强 光电流大 小/mA 逸出光电子
的 最大动能/eV
1
2 3 4.0 4.0 4。

0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9
4 5 6
6。

0 6.0 6.0
弱 中 强
27 40 55
2.9 2。

9 2。

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5.0 eV ，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D.若入射光子的能量为5.0 eV,相对光强越强,光电流越大
必备知识：光子能量与频率成正比,不同金属的逸出功不同.
关键能力:光电效应实验相关物理量关系的应用能力，从表格中提取信息的能力。

解题指导:爱因斯坦光电效应方程,光强对光电效应实验的影响。

考法1 对光电效应现象的考查
1某同学研究光电效应现象,分别用a、b、c三束单色光照射光电管
的阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图所示,其中
a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为U a,则下列论述正确的是
A.a、c两束光的光强相同
B。

a、c两束光的频率相同
C。

b光束光子的能量最小
D.b光束的波长最长,遏止电压最大
由图可知，a、c两束光的遏止电压相同，则频率相同,a的饱和电流较大，因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数量较大,光强较大,故A项错误，B 项正确；根据eU=hν—W可知，入射光的频率越高，对应的遏止电压U越大，所以b光的频率最大,则其光子能量最大，且对应的波长最短，故C、D项错误。

B
1.［2020安徽合肥高三调研]图示电路中所有元件均完好,当
一束光照射到光电管上时,灵敏电流计示数为0，其原因可能是()
A。

光照时间较短
B。

电源电动势较大
C。

入射光强度较小
D.入射光波长较长
考法2 对光电效应实验定律、光电效应方程的考查
2［2016全国Ⅰ，35(1)，5分，多选］现用某一光电管进行光电效应实验,
当用某一频率的光入射时,有光电流产生。

下列说法正确的是
A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大,饱和光电流变大
B。

入射光的频率变高,饱和光电流变大
C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大
D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率,始终有光电流产生
E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关
保持入射光的频率不变，入射光的光强变大,单位时间内逸出的光电子个数增加,则饱和光电流变大,故A正确;饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错误；由E k=hν—W0，可知C正确；当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生,故D错误；由eU=E k=hν—W0,可知遏止电压U随ν的增大而增大,与入射光的光强无关，故E正确。

ACE
2.［2020广东六校联考,多选］如图所示,在光电效应
实验中,用频率为νa的单色光a照射到光电管的阴极K上,光电
子的最大初动能为E k a,遏止电压为U a。

下列说法正确的是( ）
A。

若换用频率小的单色光b做实验，一定不能发生光电效应
B.若换用频率大的单色光b做实验，则最大初动能满足E k b>E k a
C。

若实验中增大单色光a的强度,则遏止电压也会增大
D。

增大单色光a的强度,保持滑片P不动，光电流变大
考法3 对波粒二象性的考查
3［2015新课标全国Ⅱ,35(1)改编，5分,多选]实物粒子和光都具有波粒二象性。

下列事实中突出体现波动性的是
A。

电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B。

光子和电子发生碰撞后,光的波长变长
C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D。

人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E。

光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
干涉、衍射现象体现的是波动性,光电效应、康普顿效应体现的是粒子性.光子和电子发生碰撞后，光的波长变长是康普顿效应。

电子显微镜观察物质的微观结构利用了电子衍射现象.故A、C、D正确.
ACD
3.[多选］关于光的波粒二象性,下列理解正确的是（)
A。

光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性
B。

光是一种宏观粒子,但它按波的方式传播
C。

光子在空间各点出现的可能性大小（概率)可以用波动规律来描述
D。

大量光子出现的时候表现出波动性，个别光子出现的时候表现出粒子性E。

不仅光具有波粒二象性，微观粒子也具有波粒二象性
重难突破光电效应图象问题分析
4［2015新课标全国Ⅰ，35(1）,5分］在某次光电效应实验中,得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示。

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。

ek -eb
感悟反思
对光电效应现象的深刻理解,就是要读懂两个图象（E km-ν图象和I—U图象)和三个关系(E km=hν—W0，W0=hν0，E km=eU c).
4.用图甲所示的电路研究光电效应中电子发
射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率)等物理量
间的关系,电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U
的变化如图乙所示,则()
A.通过电流计G的电流方向由d到c
B。

电压U增大，光电流I一定增大
C.用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关
D.光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应
考点1 光电效应、波粒二象性
,代入数据解1。

B根据爱因斯坦光电效应方程可得W0=hν—E k=hνc，又ν=c
λ
得νc≈8×1014 Hz,B正确.
2.B由于光子的能量E=hν，又入射光子的能量不同,故入射光子的频率不同，
A项正确;由爱因斯坦光电效应方程得hν=W+E k，可求出两组实验的逸出功均为3。

1 eV,故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误;由hν=W+E k,逸出功W=3。

1 eV可知,若入射光子能量为5。

0 eV，则逸出光电子的最大动能为1。

9 eV,C 项正确；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项正确.
1.D 光电效应的产生是瞬时的，光电管中有无电流与光照时间长短无关,A项错误；光电管中的电场为加速电场,如果发生光电效应,产生的光电子可以在电场力的作用下向右运动形成光电流，B项错误;入射光强度较小，产生光电子数较少，形成的光电流较弱,灵敏电流计应有示数,C项错误;当入射光波长较长，光子能量较低，不足以发生光电效应时，光电管中无光电子产生，此时灵敏电流计示数一定为零，D项正确。

2。

BD 只要入射光的频率大于被照射金属的极限频率,就能发生光电效应,A项错误;根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν—W0,可知B项正确;增大单色光强度即增加单位时间内入射光子的个数，而光电子的最大初动能不变，由eU=E k可知遏止电压不变,C项错误；频率不变,增大单色光强度即增加单位时间内入射光子的个数，参与形成光电流的光子数也会相应增加，光电流变大，D项正确. 3。

CDE光子不可能静止，故A错误。

光是一种微观粒子,是一种概率波。

故B 错误，C正确.大量光子显波动性,个别光子显粒子性,故D正确。

根据德布罗意物质波的理论,一切微粒子都具有波粒二象性，故E正确.
4。

C电流方向与逃逸出来的光电子运动方向相反，所以通过电流计G的电流方向由c到d，故A错误;在光照条件不变的情况下，随着所加电压U增大，光电流先增大,后趋于饱和值不变，故B错误;用同频率的光照射K极,根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0可知,光电子的最大初动能与光的频率有关,与光的强弱无关,故C正确。

光电管两端电压U为零时，光电效应也会发生,故D错误.。