高考物理一輪復(fù)習考點精講精練第34講　光電效應(yīng) 波粒二象性（原卷版）

第34講光電效應(yīng)波粒二象性1.知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律.2.會利用光電效應(yīng)方程計算逸出功、截止頻率、最大初動能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念．考點一光電效應(yīng)的實驗規(guī)律1．光電效應(yīng)在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子．2．實驗規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率．(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大．(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的．(4)光電流的強度與入射光的強度成正比．3．遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率．(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功．（2023?南通模擬）如圖所示，用某頻率的光照射光電管，研究飽和電流的影響因素，則（）A．電源的左端為負極 B．換更高頻率的光照射，電流表示數(shù)一定增大 C．滑動變阻器滑片移至最左端，電流表示數(shù)為零 D．滑動變阻器滑片向右移的過程中，電流表示數(shù)可能一直增大（2023?撫州一模）光電效應(yīng)實驗的裝置如圖所示，現(xiàn)用發(fā)出紫外線的弧光燈照射鋅板，驗電器指針張開一個角度。下列判斷正確的是（）A．鋅板帶正電，驗電器帶負電 B．將帶負電的金屬小球與鋅板接觸，驗電器指針偏角變大 C．使驗電器指針回到零，改用強度更大的弧光燈照射鋅板，驗電器指針偏角變大 D．使驗電器指針回到零，改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，驗電器指針偏角變大（2023春?東城區(qū)期末）把一塊帶負電的鋅板連接在驗電器上，驗電器指針張開一定的角度。用紫外線燈照射鋅板發(fā)現(xiàn)驗電器指針的張角發(fā)生變化。下列說法正確的是（）A．驗電器指針的張角會變大 B．鋅板上的正電荷轉(zhuǎn)移到了驗電器指針上 C．驗電器指針的張角發(fā)生變化是因為鋅板獲得了電子 D．驗電器指針的張角發(fā)生變化是因為紫外線讓電子從鋅板表面逸出考點二光電效應(yīng)方程和Ek－ν圖象1．光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.2．光電效應(yīng)方程(1)表達式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek＝eq\f(1,2)mv2.3．由Ek－ν圖象(如圖)可以得到的信息(1)極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值E＝W0.(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h.（2024?成都三模）如圖為美國物理學(xué)家密立根測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗圖像，該實驗證實了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性，并且第一次利用光電效應(yīng)實驗測定了普朗克常量h。若該圖線的斜率和縱截距的絕對值分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量h可表示為（）A．k B．ek C．b D．eb（2024?河?xùn)|區(qū)二模）在光電效應(yīng)實驗中，小張同學(xué)分別用甲光、乙光、丙光照射同一光電管，得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線，如圖所示，則可判斷出（）A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．甲光的強度大于乙光的強度 C．丙光的波長大于乙光的波長 D．甲光照射時光電子最大初動能大于丙光照射時光電子最大初動能（2024?紹興二模）如圖所示，波長為λ的光子照射逸出功為W的金屬表面，由正極板中央P點逸出的光電子（電荷量為e）經(jīng)由電壓為U的平行電極板作用后，最后經(jīng)由負極板上方的小孔Q飛出。已知正負極板相距L，小孔Q與負極板中心相距D。假設(shè)小孔不影響電場的分布和電子的運動，?cλA．P點逸出的光電子初動能一定為?cλ?B．從Q點飛出的電子動能最大值為?cλ?W﹣C．從Q點飛出的電子動能一定大于?cλD．若正負極互換但電壓大小不變，則從Q點飛出的電子動能一定等于?cλ考點三光的波粒二象性、物質(zhì)波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性．(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性．(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性．2．物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物質(zhì)波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長λ＝eq\f(h,p)，p為運動物體的動量，h為普朗克常量．（2023?蘇州三模）激光冷卻中性原子的原理如圖所示，質(zhì)量為m、速度為v0的原子連續(xù)吸收多個迎面射來的頻率為ν的光子后，速度減小。不考慮原子質(zhì)量的變化，光速為c。下列說法正確的是（）A．激光冷卻利用了光的波動性 B．原子吸收第一個光子后速度的變化量為Δv=??νC．原子每吸收一個光子后速度的變化量不同 D．原子吸收mcv（2023?臺州模擬）《夢溪筆談》是中國科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。彩虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的，如圖所示。設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是（）A．在雨滴中a光的波長比b光大 B．在真空中a光的波速比b光小 C．在同一介質(zhì)中a光的光子動量比b光大 D．從光的波粒二象性分析，a光比b光更能體現(xiàn)波動性（2022秋?利通區(qū)校級期末）關(guān)于光的本性，下列說法正確的是（）A．愛因斯坦于1905年提出光子說，光子就是光電效應(yīng)中的光電子 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)分別從能量和動量角度反映了光的粒子性 C．光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說和惠更斯的波動說得出來的 D．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，少量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性題型1光電效應(yīng)方程的應(yīng)用（2024?德慶縣模擬）被稱為“火焰發(fā)現(xiàn)者”的火災(zāi)報警器，其光電管的陰極對室內(nèi)燈光中的紫外線毫無反應(yīng)，只有被明火中的紫外線照射時才會報警。已知光電管陰極的金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為ν0，燈光中紫外線的頻率為ν1，明火中紫外線的頻率為ν2，則ν0、ν1、ν2的大小關(guān)系是（）A．ν2＞ν1＞ν0 B．ν1＞ν2＞ν0 C．ν2＞ν0＞ν1 D．ν0＞ν2＞ν1（2024?湖州模擬）用各種頻率的光照射兩種金屬材料得到遏止電壓Uc隨光的頻率ν變化的兩條圖線1、2，圖線上有P和Q兩點。下列說法正確的是（）A．圖線1、2一定平行 B．圖線1對應(yīng)金屬材料的逸出功大 C．照射同一金屬材料，用Q對應(yīng)的光比P對應(yīng)的光產(chǎn)生的飽和電流大 D．照射同一金屬材料，用P對應(yīng)的光比Q對應(yīng)的光溢出的電子初動能大題型2光電管問題（2024?廣州二模）如圖，光電管接入電路，用紫外線照射光電管陰極時，發(fā)生了光電效應(yīng)，回路中形成電流。下列說法正確的是（）A．電流方向為a→R→b B．電流方向為b→R→a C．光照時間越長，光電子的最大初動能越大 D．入射光光強增大，光電子的最大初動能增大（2024?海淀區(qū)一模）同學(xué)們設(shè)計的一種光電煙霧報警器的結(jié)構(gòu)和原理如圖1和圖2所示。光源S向外發(fā)射某一特定頻率的光，發(fā)生火情時有煙霧進入報警器內(nèi)，由于煙霧對光的散射作用，會使部分光改變方向進入光電管C從而發(fā)生光電效應(yīng)，于是有電流輸入報警系統(tǒng)，電流大于I0就會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。某次實驗中，當滑動變阻器的滑片P處于圖2所示位置、煙霧濃度增大到n時恰好報警。假設(shè)煙霧濃度越大，單位時間內(nèi)光電管接收到的光子個數(shù)越多。已知元電荷為e，下列說法正確的是（）A．僅將圖2中電源的正負極反接，在煙霧濃度為n時也可能觸發(fā)報警 B．為使煙霧濃度達到1.2n時才觸發(fā)報警，可以僅將滑片P向左移動到合適的位置 C．單位時間內(nèi)進入光電管的光子個數(shù)為I0eD．報警器恰好報警時，將圖2中的滑片P向右移動后，警報有可能會被解除（2024?長沙縣校級模擬）光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)原理制成的光電轉(zhuǎn)換器件，在有聲電影、自動計數(shù)、自動報警等方面有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有含光電管的電路如圖（a）所示，圖（b）是用甲、乙、丙三束光分別照射光電管得到的I﹣U圖線，Uc1、A．甲、乙、丙三束光的光子動量p甲＝p乙＞p丙 B．甲光照射時比丙光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能小 C．分別用甲光、丙光照射同一雙縫干涉實驗裝置，甲光照射比丙光照射形成的干涉條紋間距窄D．甲、乙是相同顏色的光，甲光束比乙光束的光強度弱題型3EK-v圖像（2024?未央?yún)^(qū)校級模擬）照射到金屬表面的光可能使金屬中的電子逸出，可以用甲圖的電路研究電子逸出的情況。陰極K在受到光照時能夠逸出電子，陽極A吸收陰極K逸出的電子，在電路中形成光電流。在光照條件不變的情況下改變光電管兩端的電壓得到乙圖。換用不同頻率的單色光照射陰極K得到電子最大初動能與入射光波長倒數(shù)的關(guān)系圖像如丙圖所示。下列說法正確的是（）A．乙圖中遏止電壓的存在意味著光電子具有最大初動能 B．乙圖中電壓由0到U1，光電流越來越大，說明單位時間內(nèi)逸出光電子的個數(shù)越來越多 C．丙圖中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長 D．由丙圖可知普朗克常量h＝Eλ0（2024?廈門模擬）用不同頻率的光照射鋅板的表面，可得光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν的變化圖像如圖所示，圖線與橫軸、縱軸的截距分別為a、﹣b，則鋅的逸出功為b，普朗克常量h可表示為ba（2023?慈溪市校級模擬）用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖像如圖所示。圖像與橫軸交點的橫坐標為4.27×1014Hz，與縱軸交點的縱坐標為0.5eV。由圖可知（）A．該金屬的極限頻率為4.27×1014Hz B．該金屬的極限頻率為5.5×1014Hz C．該圖像的斜率的倒數(shù)表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5eV題型4Uc-v圖像（2023?海淀區(qū)二模）如圖所示為光電效應(yīng)實驗中某金屬的遏止電壓Ue與入射光的頻率ν的關(guān)系圖像。已知元電荷e。根據(jù)該圖像不能得出的是（）A．飽和光電流 B．該金屬的逸出功 C．普朗克常量 D．該金屬的截止頻率（2023秋?西寧期中）如圖甲所示，用三個光源a、b、c發(fā)出的光照射光電管陰極K發(fā)生光電效應(yīng)，測得電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)、c發(fā)出的光頻率相同 B．a(chǎn)、c發(fā)出的光光強相同 C．b發(fā)出的光的頻率比c的小 D．隨著電壓的增大，電流一定增大（2023?浙江模擬）愛因斯坦的光子說成功解釋了光電效應(yīng)實驗中的各種實驗現(xiàn)象，下面是與光電效應(yīng)實驗有關(guān)的四幅圖，下列說法正確的是（）A．在圖1裝置中如果先讓鋅板帶負電，再用紫外線燈照射鋅板，則驗電器的張角變大 B．由圖2可知，黃光越強，光電流越大，說明光子的能量與光強有關(guān) C．由圖3可知，當入射光頻率大于v2才能發(fā)生光電效應(yīng) D．由圖3和圖4可知，對同一種金屬來說圖中的vc＝v1題型5I-U圖像（2023?津市市校級開學(xué)）用圖甲所示電路可以研究光電效應(yīng)中電子的發(fā)射情況與光照強弱、光頻率等物理量間的關(guān)系（圖中電源極性可對調(diào)）。圖乙所示為a、b、c三種光照下得到的三條光電流I與A極、K極間電壓UAK的關(guān)系圖線。下列說法正確的是（）A．若開關(guān)閉合時電流表有示數(shù)，則開關(guān)斷開時電流表示數(shù)為0 B．若想測量飽和電流，則圖甲中電源極性需要對調(diào) C．若b是黃光，則a可能是藍光 D．b、c是同種顏色的光，b的光強比c的光強大（2023春?渝中區(qū)校級期末）如圖甲是研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置圖，用綠光照射陰極K，實驗測得電流I與電勢差UAK滿足圖乙所示規(guī)律，電子的電荷量約為1.6×10﹣19C，關(guān)于該實驗說法正確的是（）A．光電子的最大初動能為0.64eV B．每秒鐘陰極逸出的光電子數(shù)約為4×1012個 C．滑動變阻器滑片從圖示位置向右滑動，電流計示數(shù)一定增大 D．如果改用紫光照射陰極K，飽和光電流一定變大（2023春?廈門期末）如圖所示，在研究光電效應(yīng)實驗中，用頻率相同、強度不同的光分別照射光電管的陰極形成光電流，則下列光電流與電壓的關(guān)系I﹣UAK圖像中正確的是（）A． B． C． D．題型6德布羅意波長、波粒二象性（2023春?府谷縣校級月考）關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是（）A．實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是本質(zhì)相同的物質(zhì) B．物質(zhì)波和光波都是機械波 C．粒子