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第十五章　原子结构　波粒二象性　原子核
第十五章　原子结构　波粒二象性　原子核
题型 广东省近三年考情
2024年 2023年 2022年
选择题 T2，4分，考查核反应方程 T1，4分，考查三种射线的特点 T5，4分，考查原子的能级跃迁
考情分析
本章内容属于广东高考考查的热点，题型一般为选择题，数量一般为一个，可能与其他知识结合命制计算题。考查的具体内容主要包括以下几点：①原子的能级跃迁；②原子核的衰变规律；③核反应方程的书写；④质量亏损和核能的计算；⑤三种射线的特点及应用；⑥光电效应的规律及应用等。还要注意学科内的综合问题，比如光电效应与带电粒子在电场和磁场中运动的综合，核反应与动量的综合等。
第十五章　原子结构　波粒二象性　原子核
第1节
光电效应　波粒二象性
链接教材·夯基固本
1．光电效应现象
(1)定义：在光的照射下金属中的____从表面逸出的现象，叫作光电效应，发射出来的电子叫作______。
(2)几个名词解释
①遏止电压：使光电流减小到0的____电压，用Uc表示。
电子
光电子
反向
②截止频率：能使某种金属发生光电效应的____频率叫作该种金属的截止频率(又叫极限频率)，用νc表示，不同的金属对应着不同的截止频率。
③最大初动能：发生光电效应时，金属表面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______。
最小
最大值
2．光电效应规律
(1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率____截止频率时不发生光电效应。
(2)光电子的__________与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而____。
(3)只要入射光的频率大于金属的截止频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是______，一般不超过10-9 s，与光的强度__关。
(4)当入射光的频率大于金属的截止频率时，饱和电流的大小与入射光的强度成__比。
低于
最大初动能
增大
瞬时的
无
正
3．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个____，光子的能量ε＝____。
4．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的______。
5．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝_________。
(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克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的__________。
光子
hν
最小值
hν－W0
最大初动能
6．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有____性。
(2)光电效应说明光具有____性。
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________性。
波动
粒子
波粒二象
7．物质波
(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率__的地方，暗条纹是光子到达概率__的地方，因此光波又叫概率波。
(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。
大
小
1．易错易误辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)要想在光电效应实验中测到光电流，入射光子的能量必须大于金属的逸出功。 (　　)
(2)光子和光电子都是实物粒子。 (　　)
(3)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。 (　　)
(4)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。 (　　)
(5)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。 (　　)
√
×
×
√
×
2．(粤教版选择性必修第三册改编)用光照强度很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明
(　　)
A．光的本质是波
B．光的本质是粒子
C．少量光子的运动显示波动性
D．大量光子的运动显示波动性
√
D　[由题图可知，曝光时间较短时，底片上只出现一些不规则的点，说明了少量光子表现为粒子性，曝光时间较长时，光子到达较多的区域表现为亮条纹，而光子到达少的区域表现为暗条纹，光达到胶片不同位置的概率不相同，说明大量的光子表现为波动性，光具有波粒二象性，故A、B、C错误，D正确。]
3．(人教版选择性必修第三册改编)光电管的原理图如图所示，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则(　　)
A．若减小入射光强度，电路中可
能没有光电流
B．若增加电路中电源电压，电路中
光电流可能先增大后不变
C．若将电源极性反接，电路中一定
没有光电流产生
D．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K，电路中一定没有光电流
√
4．(多选)(人教版选择性必修第三册改编)图甲、乙所示分别为研究光电效应的电路图和Ek-ν图像。下列说法正确的是(　　)
A．移动图甲中滑动变阻器的滑片可能看到微安表示数发生变化
B．把图甲中电源正负极对调，微安表示数一定会变为零
C．Ek-ν图像中直线与Ek轴交点即为逸出功
D．Ek-ν图像中直线的斜率为普朗克常量
√
√
AD　[移动滑动变阻器的滑片，到达阳极的光电子数目可能发生变化，可能看到微安表示数发生变化，A正确；把电路图中的电源正负极对调，若电极A与电极K之间未达到遏止电压，微安表示数不为零，B错误；由光电效应方程可知Ek＝hν－W0，图像中直线与Ek轴交点的绝对值即为逸出功，直线的斜率为普朗克常量，C错误，D正确。]
细研考点·突破题型
考点1　 光电效应规律
1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子不带电；光电子是光电效应发生时发射出来的电子，其本质是电子。
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。
(3)光电流与饱和电流：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，这个饱和值是饱和电流。在一定的光照条件下，饱和电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度是指单位时间内照射到单位面积上的总能量，与光子的能量和单位时间内光子的数目有关。
(5)光的强度与饱和电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和电流越大。
2．两条线索
3．两条对应关系
(1)(频率相同)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
4．三个关系式
(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)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc。
[典例1]　(2024·海南卷)利用如图所示的装置研究光电效应，使单刀双掷开关S接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　)
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1
C．其他条件不变，使开关S接2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－
√
D　[当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1－W0，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；若改用比ν1更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U1，故B错误；其他条件不变时，使开关S接2，此时hν1＞W0，可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1－W0，其中W0＝hνc，联立解得，光电管阴极材料的截止频率为νc＝ν1－，故D正确。故选D。]
【典例1　教用·备选题】(光电效应现象的理解)(多选)(2024·广东深圳模拟)如图所示为研究光电效应的实验装置，接线柱O固定在滑动变阻器电阻丝ab的中点，初始时，滑动触头P使之位于滑动变阻器的中点位置。现用一束单色光照射光电管阴极，电流表有示数。下列说法正确的是(　　)
A．滑动触头P向b端移动，电流表示数可能先变大后不变
B．滑动触头P向a端移动，电流表示数不变
C．若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，电流表的示数变大
D．若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，电流表的示数不变
√
√
AC　[滑动触头P向b端移动时，光电管所加电压为正向电压且逐渐变大，则光电流逐渐变大，当达到饱和电流时保持不变，则电流表示数可能先变大后不变，选项A正确；滑动触头P向a端移动，光电管所加的是反向电压且逐渐变大，则光电流逐渐减小，即电流表示数逐渐减小，选项B错误；若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，则单位时间逸出的光电子数增加，则光电流变大，即电流表的示数变大，选项C正确，D错误。]
[典例2]　(2024·浙江1月选考)如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长)，电子的质量为m，电荷量为e，则(　　)
A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能＋eU
C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
√
C　[根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到达N板时eU＝，则到达N板时的动能为Ekm＝，与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项A、B错误；平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为y＝vmt，d＝t2，解得y＝vmd，选项C正确；M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时，则eUc＝，解得Uc＝，选项D错误。故选C。]
考点2　 光电效应图像
图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke
(注：此时两极之间接反向电压)
[典例3]　(2024·广东湛江二模)光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应。演示光电效应的实验装置如图甲所示，a、b、c三种光照射光电管得到的三条电流表与电压表示数之间的关系曲线如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．若b光为绿光，则a光可能是紫光
B．a光照射光电管发出光电子的最大初动能一定小于b光照射光电管发出光电子的最大初动能
C．单位时间内a光照射光电管发出的光电子比c光照射光电管发出的光电子少
D．若用强度相同的a、b光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等
√
B　[由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，及eUc＝Ek，解得eUc＝hν－W0，即光束照射同一块金属时只要遏止电压一样，入射光的频率就一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，可知a光和c光的频率一样，且均小于b光的频率，若b光为绿光，则a光不可能是紫光，选项A错误；由题图乙可知Uc1＞Uc2，根据Ek＝eUc可知，a光照射光电管发出光电子的最大初动能小于b光照射光电管发出光电子的最大初动能，选项B正确；对于a、c两束频率相同的光来说，入射光
越强，单位时间内发射的光电子数越多，则单位时间内a光照射光电管发出的光电子比c光照射光电管发出的光电子多，选项C错误；对a、b两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，因为b光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数较少，即单位时间内发出的光电子数较少，选项D错误。故选B。]
规律方法　光电效应中有关图像问题的解题方法
(1)明确图像中纵坐标和横坐标所表示的物理量。
(2)明确图像所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的物理意义。
【典例3　教用·备选题】(2024·广东深圳二模)分别使用光束a、b、c做研究光电效应规律的实验，得到光电流随光电管两端电压的变化关系如图所示。正确的分析是(　　)
A．b与c光的频率相同
B．a比b光的遏止电压大
C．b与c光的强度相同
D．a与c光照射阴极产生的光电子的最大初动能相同
√
A　[由题图可知，b、c两种光的遏止电压相等，a光比b、c两种光的遏止电压小，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0以及eUc＝Ek可得ν＝，可得νb＝νc＞νa，Ekc＞Eka，故A正确，B、D错误；由题图可知，b光的饱和电流大于c光的饱和电流，可知b光的强度大于c光的强度，故C错误。故选A。]
考点3　 光的波粒二象性　物质波
1．对光的波粒二象性的理解
(1)麦克斯韦的电磁理论揭示了光是一种电磁波；光电效应和康普顿效应反映了光的粒子性。
(2)理解光的波粒二象性时，不可把光当成宏观概念中的粒子，也不可把光当成微观概念中的波。
①光的波动性与粒子性的统一遵从如下关系：光子的能量E＝hν，光子的动量p＝。
②从频率上看：频率越低，则波动性越显著，越容易看到光的干涉和明显的衍射现象；频率越高，则粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和明显的衍射现象。
③从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。
2．粒子的波动性
德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量E和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间遵从如下关系：ν＝，λ＝。
[典例4]　(多选)已知一个激光发射器功率为P，发射波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，则(　　)
A．光的频率为
B．光子的能量为
C．光子的动量为
D．在时间t内激光器发射的光子数为
√
√
AC　[光的频率ν＝，选项A正确；光子的能量E＝hν＝，选项B错误；光子的动量p＝，选项C正确；在时间t内激光器发射的光子数n＝＝，选项D错误。故选AC。]
1．(2024·北京卷)产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒(as)是时间单位，1 as ＝ 1 × 10-18 s，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100 as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c ＝ 3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10-34 J·s，下列说法正确的是(　　)
学情诊断·当堂评价
A．对于0.1 mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550 nm的可见光的衍射现象更明显
B．此阿秒光脉冲和波长为550 nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多
C．此阿秒光脉冲可以使能量为－13.6 eV(－2.2×10-18 J)的基态氢原子电离
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
√
C　[此阿秒光脉冲的波长为λ＝cT＝30 nm<550 nm，由障碍物尺寸与波长相差不多或比波长小时衍射现象越明显知，波长为550 nm的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显，故A错误；由ε＝h知，阿秒光脉冲的光子能量大，故总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更少，故B错误；阿秒光脉冲的光子能量最小值ε＝hν＝＝6.6×10-18 J＞2.2×10-18 J，故此阿秒光脉冲可以使能量为－13.6 eV(－2.2×1018 J)的基态氢原子电离，故C正确；为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期，故D错误。故选C。]
2．(2024·广东广州一模)如图所示，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律
(　　)
A．光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止
B．入射光的频率必须大于金属的截止频率，光电效应才能发生
C．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大
D．当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大
√
A　[电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步。故选A。]
3．在研究甲、乙两种金属发生光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等
B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc将增大
C．某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则不一定能使甲金属发生光电效应
D．若不改变入射光频率ν而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能Ek将增大
√
B　[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek-ν图线的斜率k＝h，所以两条图线的斜率一定相等，两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，A项错误；由 Ek＝hν－W0可知，若增大入射光的频率ν，则产生的光电子的最大初动能增大，由eUc＝Ek可知，所需的遏止电压Uc将增大，B项正确；Ek-ν图线在横轴的截距等于金属的逸出功W0与普朗克常量h的比值(截止频率)，由题图可知甲的截止频率较小，因此某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金属发生光电效应，C项错误；根据光电效应规律，若不改变入射光频率ν，只增加入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，D项错误。]
4．图甲为研究光电效应的实验装置，用不同频率的单色光照射阴极K，正确操作下，记录相应电表示数并绘制如图乙所示的Uc-ν图像，当频率为ν1时绘制了如图丙所示的I-U图像，图中所标数据均为已知量，则下列说法正确的是(　　)
A．饱和电流与K、A之间的电压有关
B．测量遏止电压Uc时，滑片P应向b移动
C．阴极K的逸出功W0＝
D．普朗克常量h＝
√
C　[饱和电流只与入射光的强度有关，与外加电压无关，故A错误；测量遏止电压Uc时，光电管应接反向电压，滑片P应向a移动，故B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，根据动能定理eUc＝Ek，整理得Uc＝ν－，图像的斜率为k＝＝，解得普朗克常量h＝，故D错误；根据hν1－W0＝eUc1，hν2－W0＝eUc2，解得阴极K的逸出功W0＝，故C正确。故选C。]
5．(光的波粒二象性)用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明
(　　)
A．光只有粒子性，没有波动性
B．光只有波动性，没有粒子性
C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
√
D　[由题图可以看出，少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确。]
课时分层作业(三十六)　光电效应　波粒二象性
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
1．(2024·湖南卷)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是(　　)
A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
12
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
B　[普朗克认为黑体辐射的能量是量子化的，A错误；紫光的频率大于红光的频率，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若改用紫光照射此金属表面，一定能发生光电效应，即电子从金属表面逸出，B正确；康普顿散射实验发现，X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后除了有波长与原波长相同的成分外还有波长较长的成分，C错误；德布罗意认为实物粒子具有波粒二象性，D错误。]
12
2．(2024·广东深圳二模)某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时，逸出的光电子在电路中产生电流，电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时，报警器响起。下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
A．若用红外光源代替紫外光源，该报警器一定能正常工作
B．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C．若用更强的同一频率紫外线照射阴极，光电流变大
D．若用更强的同一频率紫外线照射阴极，所有光电子的初动能均增大
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C　[由爱因斯坦光电效应方程知hν＝W＋Ek，紫外光频率大于红外光频率，该光敏材料极限频率未知，不能确保红外光照射会发生光电效应，A错误；由爱因斯坦光电效应方程知，逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关，但不成正比，B错误；光照强度越强，光电子越多，光电流越大，C正确；由爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大初动能只与光的频率有关，与光照强度无关，D错误。故选C。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
3．(2024·广东广州二模)如图所示，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时，发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是(　　)
A．电流方向为a→R→b
B．电流方向为b→R→a
C．光照时间越长，光电子的最大初动能越大
D．入射光光强增大，光电子的最大初动能增大
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
B　[电子从光电管阴极逸出，而电子带负电，与电流方向相反，故电流方向为b→R→a，A错误，B正确；逸出光子的最大初动能只与入射光的频率有关，C、D错误。故选B。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
4．在研究光电效应规律的实验中，用频率为ν的单色光照射光电管，测得遏止电压为U，则下列说法正确的是(　　)
A．若仅增大该单色光的强度，则遏止电压一定大于U
B．若改用频率为2ν的单色光照射，则遏止电压一定大于2U
C．若改用频率为2ν的单色光照射，则饱和电流一定变为原来的2倍
D．若改用频率为0.5ν的单色光照射，则一定不可能产生光电子
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
B　[根据光电效应的规律得出eU＝hν－W0，故若仅增大该单色光的强度，则遏止电压不变，仍为U，故A错误；根据光电效应的规律得出eU＝hν－W0，若改用频率为2ν的单色光照射，则遏止电压一定大于2U，故B正确；光电效应中，一个光子激发出一个光电子，当照射光的强度变为原来的2倍，单位时间内射向阴极的光子数变为原来的2倍，激发出的光电子数变为原来的2倍，电路中的光电流变为原来的2倍，若改用频率为2ν的单色光照射，饱和电流不一定变为原来的2倍，故C错误；改用频率为0.5ν 的单色光照射时，若0.5ν大于金属的截止频率，则能发生光电效应，产生光电子，故D错误。故选B。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
5．光电管是根据光电效应制成的，是一种可以把光信号转化为电信号的仪器，在太阳能电池研究、光纤通信以及自动控制等方面有广泛的应用。小明同学用图示电路研究光电管的性能，其中光电管的阴极和阳极由不同的金属材料制成，实验时保持开关闭合，用某种波长的光照射阴极，未发生光电效应，则以下说法正确的是(　　)
题号
1
3
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2
4
6
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9
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11
12
A．若把滑动变阻器的滑动片c向b端移动，
则可以产生光电流
B．若只增大入射光的强度，一定可以产生
光电流
C．若减小入射光的波长，则电流表中可能
有电流通过
D．若只延长照射时间，一定可以产生光电流
题号
1
3
5
2
4
6
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9
10
11
12
√
C　[入射光的频率大于极限频率，才能产生光电效应，才能产生光电流，故A、B、D错误；根据ν＝可得若减小入射光的波长即增大入射光的频率，有可能会产生光电效应，则电流表中可能有电流通过，故C正确。故选C。]
题号
1
3
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2
4
6
8
7
9
10
11
12
6．光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为________，A、B两种光子的动量之比为________。(已知普朗克常量为h、光速为c)
题号
1
3
5
2
4
6
8
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9
10
11
12
1∶2
[解析]　逸出功W0＝hνc＝
根据爱因斯坦光电效应方程有
Ekm＝hν－W0＝＝
再由p＝，可得＝＝1∶2。
题号
1
3
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2
4
6
8
7
9
10
11
12
7．(多选)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
A．图1中的Hα对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
CD　[根据题意可知，氢原子发生能级跃迁时，由公式可得Em－En＝hν＝可知，可见光Ⅰ的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大，则题图1中的Hα对应的是可见光Ⅱ，故A错误；由公式有，干涉条纹间距为Δx＝λ，由题图可知，题图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光Ⅰ，故B错误；根据题意，由公式可得，光子动量为p＝＝，可知Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；根据光电效应方程及动能定理可得eUc＝hν－W0，可知频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。故选CD。]
题号
1
3
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2
4
6
8
7
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11
12
8．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出Uc-ν的图像如图乙所示，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是(　　)
题号
1
3
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2
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6
8
7
9
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11
12
A．h＝ B．h＝
C．h＝ D．h＝
√
题号
1
3
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2
4
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7
9
10
11
12
A　[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，得Uc＝ν－，所以题图的斜率k＝＝，可得h＝，故选项A正确。]
题号
1
3
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9
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11
12
9．(2025·广东揭阳模拟)如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零。已知电容器的电容为C，带电荷量为Q，极板间距为d，普朗克常量为h，电子电荷量的绝对值为e，不计电子的重力。关于电容器右侧极板的带电情况和入射光的频率ν，以下判断正确的是(　　)
题号
1
3
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2
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6
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7
9
10
11
12
A．带正电，ν0＋ B．带正电，ν0＋
C．带负电，ν0＋ D．带负电，ν0＋
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
√
C　[因为光电子带负电，而到达右侧极板时速度为零，说明右侧极板带负电，选项A、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理有hν0＝W0，Ek＝hν－W0，Ek＝e，联立解得ν＝ν0＋，选项C正确，D错误。]
题号
1
3
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4
6
8
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11
12
10．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
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12
A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电
B．图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
C．图3中，若仅知道电子电荷量e和截止频率νc，可求得普朗克常量h
D．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像可知该金属的逸出功为E或hνc
√
题号
1
3
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12
D　[当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明发生了光电效应，锌板带正电，所以验电器也带正电，A项错误；题图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明饱和电流与光的强度有关，不能说明遏止电压和光的强度有关，B项错误；根据Ek＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝ν－，当Uc＝0时频率为截止频率νc，则有νc－＝0，解得h＝，由于不知道逸出功，故仅知道电子电荷量e和截止频率νc，无法求出普朗克常量h，C项错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，当ν＝0时Ek＝，由题图4知纵轴截距为－E，所以W0＝E，即该金属的逸出功为E，图线与ν轴交点的横坐标是截止频率νc，则该金属的逸出功为hνc，D项正确。]
题号
1
3
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12
11．一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7 m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克常量为h＝6.63×10-34 J·s。R约为(　　)
A．1×102 m B．3×102 m
C．6×102 m D．9×102 m
题号
1
3
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6
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7
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11
12
√
B　[根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时间所辐射的光的能量。点光源辐射功率P＝4πR2×nE0，其中E0＝，联立解得R≈3×102 m，选项B正确。]
题号
1
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12
12．如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知(　　)
A．钠的逸出功为hνc
B．钠的截止频率为8.5×1014 Hz
C．图中直线的斜率为普朗克常量h
D．遏止电压Uc与入射光频率ν成正比
题号
1
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12
√
A　[根据遏止电压与最大初动能的关系有eUc＝Ekmax，根据光电效应方程有Ekmax＝hν－W0，结合题图可知，当Uc为0时，解得W0＝hνc，A正确；钠的截止频率为νc，根据题图可知，截止频率小于 8.5×1014 Hz，B错误；结合遏止电压与最大初动能的关系和光电效应方程可解得Uc＝ν－，可知，题图中直线的斜率表示，C错误；根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压Uc与入射光频率ν成线性关系，不是成正比，D错误。故选A。]
题号
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谢 谢 ！

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