2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）考點(diǎn)76　光電效應(yīng)　波粒二象性

第十五章原子結(jié)構(gòu)波粒二象性原子核考點(diǎn)76光電效應(yīng)波粒二象性強(qiáng)基固本對(duì)點(diǎn)練知識(shí)點(diǎn)1黑體輻射及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．[2024·山西省忻州市期中聯(lián)考]對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)．關(guān)于黑體輻射，下列說(shuō)法正確的是()A．黑體不會(huì)輻射電磁波B．溫度低于0℃的物體不會(huì)輻射電磁波C．黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍D．愛(ài)因斯坦提出的能量子假說(shuō)，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律知識(shí)點(diǎn)2光電效應(yīng)規(guī)律2．(多選)一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說(shuō)法中正確的是()A．無(wú)論增大入射光的頻率還是增大入射光的強(qiáng)度，金屬的逸出功都不變B．只延長(zhǎng)入射光照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將增大C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大D．只增大入射光的頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時(shí)間將縮短3.研究光電效應(yīng)的電路圖如圖所示，關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．任何一種頻率的光，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，電流表就會(huì)有示數(shù)B．若電源電動(dòng)勢(shì)足夠大，滑動(dòng)變阻器滑片向右滑，電流表的示數(shù)能一直增大C．調(diào)換電源的正負(fù)極，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表的示數(shù)可能為零D．光電效應(yīng)反映了光具有波動(dòng)性4．(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說(shuō)法正確的是()A.若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB．若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb知識(shí)點(diǎn)3光電效應(yīng)的圖像5．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖像．已知鎢的逸出功是4.54eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖像畫(huà)在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)系中，如圖所示用實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，則能正確反映這一過(guò)程的是()6．(多選)如圖所示，甲、乙、丙、丁是關(guān)于光電效應(yīng)的四個(gè)圖像，以下說(shuō)法正確的是()A．由圖甲可求得普朗克常量h＝eq\f(be,a)B．由圖乙可知虛線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功小C．由圖丙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大D．由圖丁可知電壓越高，則光電流越大知識(shí)點(diǎn)4光的波粒二象性與物質(zhì)波7．上海光源通過(guò)電子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A．頻率減小B．波長(zhǎng)減小C．動(dòng)量減小D．速度減小8．(多選)如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)小組利用100多個(gè)電子通過(guò)雙縫后的干涉圖樣，可以看出每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)；如圖乙所示為該小組利用70000多個(gè)電子通過(guò)雙縫后的干涉圖樣，為明暗相間的條紋．則對(duì)本實(shí)驗(yàn)的理解正確的是()A．圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性B．圖乙體現(xiàn)了電子的粒子性C．單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌道是確定的D．圖乙中明條紋是電子到達(dá)概率大的地方培優(yōu)提能模擬練9.[2024·江西南昌開(kāi)學(xué)考試]現(xiàn)在市場(chǎng)上常用來(lái)激光打標(biāo)的是355nm紫外納秒固體激光器，該激光器單光子能量高，能直接打斷某種材料的分子鍵，使之從材料表面脫離．據(jù)此判斷，打斷該材料分子鍵需要的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－22JB．10－19JC．10－16JD．10－13J10．[2024·浙江省百校調(diào)研](多選)如圖1所示是一款光電煙霧探測(cè)器的原理圖．當(dāng)有煙霧進(jìn)入時(shí)，來(lái)自光源S的光被煙霧散射后進(jìn)入光電管C，光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流．如果產(chǎn)生的光電流大于10－8A，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)．金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν的變化規(guī)律如圖2所示，則()A．要使該探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光波波長(zhǎng)不能小于5.0×10－7mB．圖2中圖像斜率的物理意義為普朗克常量hC．觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少是N＝6.25×1010個(gè)D．通過(guò)調(diào)節(jié)光源發(fā)光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整光電煙霧探測(cè)器的靈敏度是可行的11．[2024·中學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)能力診斷性測(cè)試]地鐵靠站時(shí)列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器．如圖甲所示，若光線被乘客阻擋，電流發(fā)生變化，工作電路立即報(bào)警．如圖乙所示，光線發(fā)射器內(nèi)大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子，圖丙所示為a、b光單獨(dú)照射光電管時(shí)產(chǎn)生的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線．測(cè)得飛出陰極的光電子最大初動(dòng)能為9.54eV，下列說(shuō)法正確的是()A．光線發(fā)射器中發(fā)出的光有1種為可見(jiàn)光B．光電管陰極材料的逸出功為0.66eVC．題述a光為氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光D．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能變小12.[2024·山西省晉城市月考](多選)某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開(kāi)關(guān)S，在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此時(shí)電壓表的電壓值U稱為遏止電壓．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測(cè)量到遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子質(zhì)量為m、電荷量為e，則下列說(shuō)法中正確的是()A．用頻率為ν1的光照射時(shí)，光電子的最大初速度v＝eq\r(\f(eU1,m))B．陰極K金屬的逸出功W0＝hν1－eU1C．陰極K金屬的極限頻率ν＝eq\f(U1ν1－U2ν2,U1－U2)D．普朗克常量h＝eq\f(e（U1－U2）,ν1－ν2)

考點(diǎn)76光電效應(yīng)波粒二象性1．答案：C解析：一切物體都會(huì)輻射電磁波，絕對(duì)零度的物體才可能沒(méi)有輻射，溫度越高，輻射的電磁波越強(qiáng)，A、B錯(cuò)誤；普朗克假設(shè)黑體輻射中的輻射能量是不連續(xù)的，只能取能量基本單位的整數(shù)倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，C正確，D錯(cuò)誤．2．答案：AC解析：金屬逸出功只與極限頻率有關(guān)，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率和逸出功決定，只延長(zhǎng)入射光照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能不變，B錯(cuò)誤，C正確；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時(shí)間幾乎相同，D錯(cuò)誤．3．答案：C解析：能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于光的頻率，與照射時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；增加極板間電壓，會(huì)出現(xiàn)飽和電流，不會(huì)一直增大，B錯(cuò)誤；調(diào)換電源正負(fù)極，若反向電壓達(dá)到遏止電壓，則電流表示數(shù)消失，C正確；光電效應(yīng)反映了光具有粒子性，D錯(cuò)誤．4．答案：BC解析：由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0，由動(dòng)能定理得Ek＝eU，用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同．當(dāng)νa＞νb時(shí)，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，A錯(cuò)誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，C正確；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，D錯(cuò)誤．5．答案：B解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc分析可知，Ek-ν圖像的斜率表示普朗克常量，因此兩條圖線的斜率相同，而鎢的逸出功大于鋅的逸出功，即鎢的截止頻率大于鋅的截止頻率，而圖線與橫軸的交點(diǎn)表示金屬的截止頻率，則可知鎢的Ek-ν圖像在右側(cè)，鋅的在左側(cè)，B正確．6．答案：BC解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合動(dòng)能定理可知eUc＝Ekm＝hν－W＝hν－h(huán)ν0，變式可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0，斜率k＝eq\f(b,2a)＝eq\f(h,e)，解得普朗克常量為h＝eq\f(be,2a)，A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可知，縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功，則實(shí)線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比虛線大，B正確；入射光頻率一定，飽和光電流由入射光的強(qiáng)度決定，即光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，光子數(shù)越多，飽和光電流越大，C正確；分析圖丁可知，當(dāng)達(dá)到飽和光電流以后，增加光電管兩端的電壓，光電流不變，D錯(cuò)誤．7．答案：B解析：根據(jù)E＝hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據(jù)λ＝eq\f(c,ν)可知光子波長(zhǎng)減小，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)p＝eq\f(h,λ)可知光子的動(dòng)量增加；又因?yàn)楣庾淤|(zhì)量不變，根據(jù)p＝mv可知光子速度增加，C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤．8．答案：AD解析：題圖甲中的每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)，說(shuō)明少數(shù)粒子體現(xiàn)粒子性，到達(dá)的位置不同，說(shuō)明單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道不確定，A正確，C錯(cuò)誤；題圖乙中明暗相間的條紋說(shuō)明大量的粒子表現(xiàn)為波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；明條紋是電子到達(dá)概率大的地方，D正確．9．答案：B解析：打斷該材料分子鍵需要的能量為該激光器單光子能量，則該激光的光子能量為ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，解得ε＝5.5×10－19J，B正確．10．答案：CD解析：根據(jù)題意可知金屬的截止頻率為νc＝6×1014Hz，則有λ＝eq\f(c,νc)＝eq\f(3.0×108,6.0×1014)m＝5.0×10－7m，所以光源S發(fā)出的光波波長(zhǎng)不能大于5.0×10－7m，A錯(cuò)誤；根據(jù)遏制電壓與光電子的最大初動(dòng)能之間的關(guān)系，同時(shí)結(jié)合愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程可得eUc＝Ek＝hν－h(huán)νc，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)νc，由此可得圖像的斜率為eq\f(h,e)，B錯(cuò)誤；當(dāng)光電流等于10－8A時(shí)，根據(jù)電流的定義式可知每秒產(chǎn)生的光子的個(gè)數(shù)為N＝eq\f(It,e)＝eq\f(10－8×1,1.6×10－19)個(gè)≈6.25×1010個(gè)，C正確；當(dāng)光源S發(fā)出的光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，則光源越強(qiáng)，被煙霧散射進(jìn)入光電管的光就越多，越容易探測(cè)到煙霧，也就是說(shuō)光電煙霧探測(cè)器靈敏度越高，即通過(guò)調(diào)節(jié)光源發(fā)光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整光電煙霧探測(cè)器的靈敏度是可行的，D正確．11．答案：A解析：n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)釋放的能量為E1＝－1.51－(－3.40)＝1.89eV，E2＝－3.40－(－13.6)＝10.20eV，E3＝－1.51－(－13.6)＝12.09eV，可見(jiàn)光能量的范圍為1.64eV～3.19eV，所以只有E1在可見(jiàn)光光子能量范圍內(nèi)，A正確；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，解得W0＝hν－Ekm＝2.55eV，B錯(cuò)誤；根據(jù)圖丙可知a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，根據(jù)hν＝Ekm＋W0，eUc＝Ekm得a光子的能量小于b光子的能量，所以a光為氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，C錯(cuò)誤；部分光線被遮擋，不改變光子的能量，則光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能不變，D錯(cuò)誤．12．答案：BD解析：光電子在反向電場(chǎng)中減速運(yùn)動(dòng)