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第1讲　能量量子化 光电效应 波粒二象性(基础落实课)
一、黑体辐射　能量子
1.黑体、黑体辐射的实验规律
(1)黑体:能够　　　　　入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
(2)黑体辐射的实验规律
①对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除了与　　　有关,还与材料的　　　及表面状况有关。
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的　　有关。随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有　　　,另一方面,辐射强度的极大值向波长较　　的方向移动,如图所示。
2.能量子
(1)定义:普朗克认为,当带电微粒辐射或吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值ε的　　　　,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=　　　,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h称为普朗克常量。h=6.626×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。
二、光电效应
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,逸出的电子叫作　　　　。
(2)产生条件:入射光的频率　　　　　　　金属的截止频率。
2.光电效应的四条规律
(1)每种金属都有一个　　　频率,入射光的频率必须　　　　　　　这个截止频率才能产生光电效应。
(2)光电子的最大初动能与入射光的　　　无关,只随入射光频率的增大而　　　。
(3)光电效应的发生几乎是　　　的。
(4)当入射光的频率大于截止频率时,入射光越强,单位时间内逸出的电子数越多,饱和光电流　　　。
三、爱因斯坦的光电效应理论
1.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,光子的能量ε=　　　。
2.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式:Ek=hν-　　　。
(2)各量的意义:
①ν:照射光的频率。
②W0:为逸出功,指使电子脱离某种金属所做功的最小值。
③Ek :为光电子的最大初动能,指发生光电效应时,金属表面上的　　　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。
(3)公式的意义: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光电子的最大初动能Ek=　　　　。
四、光的波粒二象性与物质波
1.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。
2.物质波
(1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现,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。
微点判断
1.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加,辐射强度极大值向波长较短的方向移动。 ( 　)
2.光子和光电子都是实物粒子。 ( 　)
3.只要入射光的强度足够大,或照射时间足够长,就可以使金属发生光电效应。 ( 　)
4.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小。 ( 　)
5.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。 ( 　)
6.光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性。 ( 　)
7.光电效应、康普顿效应都说明了光具有粒子性。 ( 　)
8.法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子也具有波动性。 ( 　)
逐点清(一)　能量量子化
|题|点|全|练|
1.[对黑体和黑体辐射的理解]关于黑体的认识,下列说法正确的是 (　　)
A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的
B.科学家在研究黑体辐射的实验规律时发现,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C.爱因斯坦的光电效应方程成功地解释了黑体辐射的实验规律
D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关
2.[对量子化的理解]在量子世界中,一个物体可以同时处在多个位置,一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上;所有物体都具有“波粒二象性”,既是粒子也是波;两个处于“纠缠态”的粒子,即使相距遥远也具有“心电感应”,一个发生变化,另一个会瞬时发生相应改变。正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性,才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中,由于量子不可分割、不可克隆和测不准的特性,所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。通过阅读以上材料可知 (　　)
A.电磁波是量子化的
B.量子不具有波粒二象性
C.可以准确测定量子的位置
D.量子相互独立互不干扰
3.[能量子公式ε=hν的应用]如图所示,高效而环保的光催化捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子。捕蚊器发射的紫外线的频率为8.0×1014 Hz,普朗克常量h取6.6×10-34 J·s,则下列说法正确的是 (　　)
A.紫外线可用于加热理疗
B.紫外线的频率比可见光小
C.该紫外线在真空中的波长为2.4×1023 m
D.该紫外线能量子的能量为5.28×10-19 J
|精|要|点|拨|
1.黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时,黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
(2)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
2.对能量子的理解
(1)物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的,只能是hν的整数倍。
(2)微观世界中的物理系统,如原子、分子和离子等,其能量正如普朗克所假设的那样,只能取某些特定的值,即能量是量子化的。
逐点清(二)　光电效应规律的理解及应用
1.与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子。光子是因,光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能:只有金属表面的电子直接向外逸出时,只需克服原子核的引力做功的情况,才具有最大初动能。
(3)光电流与饱和光电流:金属板逸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,这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量:入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量,而光子能量ε=hν。
(5)光的强度与饱和光电流:频率相同的光照射金属产生光电效应,入射光越强,饱和光电流越大,但不是简单的正比关系。
2.光电效应的两条分析思路
(1)入射光强度大→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。
3.光电效应中三个重要关系
(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。
(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc。
(3)逸出功W0与截止频率νc的关系:W0= hνc。
[考法全训]
考法1　光电效应规律的研究
1.(2025·重庆模拟)用如图所示装置进行光电效应实验:用频率为ν的单色光照射金属K,滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时,灵敏电流计G中有电流通过。下列说法正确的是 (　　)
A.增大该单色光的强度,灵敏电流计G示数一定增大
B.滑片P向a端移动过程中,灵敏电流计G示数一定不断增大
C.滑片P向a端移动可测遏止电压Uc
D.换用频率小于ν的单色光照射金属K,灵敏电流计G中一定没有电流通过
考法2　爱因斯坦光电效应方程的应用
2.(2025·南通高三调研)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量。已知电子的电荷量e=1.60×10-19 C。
(1)开关S断开时,用单色光照射光电管的K极,电流表的读数I=1.76 μA。求单位时间内打到A极的电子数N;
(2)开关S闭合时,用频率ν1=5.8×1014 Hz和ν2=6.8×1014 Hz的单色光分别照射光电管的K极,调节滑动变阻器,电压表示数分别为U1=0.13 V和U2=0.53 V时,电流表的示数刚好减小到零。求普朗克常量h。
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逐点清(三)　光电效应的图像问题
　　光电效应四类图像对比
图像名称 图像形状 读取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率(极限频率):横轴截距 ②逸出功:纵轴截距的绝对值W0=|-E|=E ③普朗克常量:图线的斜率k=h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率νc:横轴截距 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
颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系图像 ①遏止电压Uc:横轴截距 ②饱和光电流Im:电流的最大值 ③最大初动能:Ek=eUc
颜色不同时,光电流与电压的关系图像 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
[考法全训]
考法1　Ek ν图像
1.金属钛由于其稳定的化学性质,良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱以及高强度、低密度等特性,被美誉为“太空金属”。从钛表面逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示。普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则下列说法正确的是 (　　)
A.钛的极限频率为2.5×1015 Hz
B.钛的逸出功为6.63×10-19 J
C.随着入射光频率的升高,钛的逸出功增大
D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
考法2　Uc ν图像
2.(鲁科版教材选择性必修3,P149T4)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和纵轴截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,试用上述物理量表示普朗克常量和所用材料的逸出功大小。
考法3　同频率入射光的I U图像
3.某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图,来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系,测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则有关这两个光电管的说法正确的是 (　　)
A.a的饱和光电流大,所以照射光电管a的光子能量大
B.照射光电管b时产生光电子的最大初动能大
C.照射光电管b产生光电子需要的时间较长
D.光电管a阴极所用金属的截止频率小
考法4　不同频率入射光的I U图像
4.如图所示为光电效应演示实验中,用a、b、c三束光分别照射某金属得到的电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是 (　　)
A.同一介质中a光的波长大于c光的波长
B.同一介质中a光的速度小于c光的速度
C.a光的光照强度小于b光的光照强度
D.a光照射时光电子最大初动能最大
逐点清(四)　对波粒二象性、物质波的理解　
|题|点|全|练|
1.[对康普顿效应的理解](2025·青岛模拟)实验表明:光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时,光的波长会变长或者不变,这种现象叫康普顿散射,该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。如果电子具有足够大的初速度,以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子,则该散射被称为逆康普顿散射,这一现象已被实验证实。关于上述逆康普顿散射,下列说法中正确的是 (　　)
A.该过程不遵循能量守恒定律
B.该过程不遵循动量守恒定律
C.散射光中存在波长变长的成分
D.散射光中存在频率变大的成分
2.[对物质波的理解](多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示,电子枪持续发射的电子的动量为1.2×10-23 kg·m/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是 (　　)
A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的,仍能得到干涉图样
3.[对波粒二象性的理解](多选)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,减小入射光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点;如果曝光时间足够长,底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是 (　　)
A.曝光时间不太长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点
B.单个光子的运动没有确定的轨道
C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D.只有光子具有波粒二象性,微观粒子不具有波粒二象性
|精|要|点|拨|
1.对光的波粒二象性的理解
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
从频率 上看 频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和衍射现象;频率越高粒子性越显著,越不容易看到光的干涉和衍射现象,贯穿本领越强
从传播与 作用上看 光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现出粒子性
波动性与 粒子性的 统一 由光子的能量ε=hν、光子的动量表达式p=可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ
2.物质波
(1)定义:任何运动着的物体都有一种波与之对应,这种波叫作物质波,也叫德布罗意波。
(2)物质波的波长:λ==,h是普朗克常量。
第1讲
课前基础先行
一、1.(1)完全吸收　(2)①温度　种类　②温度　增加　短　2.(1)整数倍　(2)hν
二、1.(1)电子　光电子　(2)大于或等于
2.(1)截止　大于或等于　(2)强度　增大　(3)瞬时　(4)越大　
三、1.hν　2.(1)W0　(2)③电子
(3)me
四、1.(1)波动　(2)粒子　(3)波粒二象
2.(1)大　小　(2)
[微点判断]　1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.√　7.√　8.√
逐点清(一)
1.选B　黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,但是黑体能够自身辐射电磁波,所以黑体不一定是黑的,故A错误;科学家在研究黑体辐射的实验规律时发现,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故B正确;普朗克提出能量子概念,成功地解释了黑体辐射的实验规律,故 C错误;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,与材料的种类及表面状况无关,故D错误。
2.选A　电磁波是一份一份的能量,所以电磁波是量子化的,同时也具有波粒二象性,故A正确,B错误;微观的粒子与光子都具有波粒二象性,不能准确测定量子的位置,故C错误;由题可知,两个处于“纠缠态”的粒子会相互干扰,故D错误。
3.选D　红外线的热效应显著,红外线可用来加热理疗,而紫外线的化学作用与荧光作用显著,常用来杀菌和消毒,故A错误;紫外线的频率比可见光高,B错误;该紫外线在真空中的波长为λ== m=3.75×10-7 m,故C错误;该紫外线能量子的能量为ε=hν=6.6×10-34×8.0×1014 J=5.28×10-19 J,故D正确。
逐点清(二)
1.选A　增大该单色光的强度,逸出的光电子变多,光电流变大,灵敏电流计G示数一定增大,A正确;滑片P向a端移动过程中,灵敏电流计G示数增大至饱和光电流后不再变化,B错误;由题图可知,滑片P向a端移动,正向电压增大,无法测出遏止电压Uc,只有滑片P向b端移动才可测遏止电压Uc,C错误;换用频率小于ν的单色光照射金属K,有可能发生光电效应,灵敏电流计G中可能有电流通过,D错误。
2.解析:(1)由I=,且q=Nte
联立解得N===个=1.1×1013个。　
(2)设用频率为ν的光照射K极时,逸出的光电子的最大初动能为Ek,对应的遏止电压为U,逸出功为W0,根据爱因斯坦光电效应方程有
Ek1=hν1-W0,Ek2=hν2-W0
根据动能定理有eU1=Ek1,eU2=Ek2,
联立解得h==6.4×10-34 J·s。
答案:(1)1.1×1013个　(2)6.4×10-34 J·s
逐点清(三)
1.选B　由题图可知,当光电子最大初动能等于零时,入射光的频率等于钛的极限频率,则有νc=1.0×1015 Hz,可知钛的逸出功W0=hνc=6.63×10-34×1.0×1015 J=6.63×10-19 J,A错误,B正确;逸出功由金属本身的性质决定,与入射光频率无关,C错误;由题图可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系,D错误。
2.解析:根据光电效应方程Ekm=hν-W0,以及Ekm=eUc,联立得Uc=-
图线的斜率k=,解得普朗克常量h=ke;
纵轴截距b=-,解得逸出功W0=-eb。
答案:ke　-eb
3.选B　照射两个光电管所用的是同一种光,光子能量相同,A错误;根据动能定理-eUc=0-Ek,可知光电子的最大初动能与遏止电压成正比,根据题图乙可知Uca4.选A　由Ek=eUc,Ek=hν-W0,可知Uc=-,由于a光的遏止电压小于c光的遏止电压,可知a光的频率小于c光的频率,则同一介质中a光的波长大于c光的波长,A正确;a光的频率小于c光的频率,则a光的折射率小于c光的折射率,根据v=可知,同一介质中a光的速度大于c光的速度,B错误;a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流,可知a光的光照强度大于b光的光照强度,C错误;a光的遏止电压小于c光的遏止电压,则a光照射时光电子最大初动能小于c光照射时的光电子最大初动能,D错误。
逐点清(四)
1.选D　康普顿认为光子与电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律,可以推知,在逆康普顿散射中,同样遵循能量守恒定律与动量守恒定律,故A、B错误;由题可知,在逆康普顿散射的过程中有能量从电子转移到光子,则光子的能量增大,根据公式ε=hν=,可知散射光中存在频率变大的成分,或者说散射光中存在波长变短的成分,故C错误,D正确。
2.选BD　根据动量大小与动能的关系可知发射电子的动能为Ek== J≈7.9×10-17J,A错误;发射电子的物质波波长为λ== m=5.5×10-11m,B正确;电子也具有波粒二象性,故电子的波动性是每个电子本身的性质,即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象,只是需要大量电子才能显示出干涉图样,C错误,D正确。
3.选BC　单个光子通过双缝后的落点无法预测,大量光子的落点出现一定的规律性,落在某些区域的可能性较大,这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性,少数光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性。不论是光子还是微观粒子,都具有波粒二象性。故B、C正确,A、D错误。
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能量量子化 光电效应 波粒二象性(基础落实课)
第 1 讲
1
课前基础先行
2
逐点清(一)　能量量子化
CONTENTS
目录
4
逐点清(三)　光电效应的图像问题
6
课时跟踪检测
3
逐点清(二)　光电效应规律的理解及应用
5
逐点清(四)　对波粒二象性、物质波的理解
课前基础先行
一、黑体辐射　能量子
1.黑体、黑体辐射的实验规律
(1)黑体：能够____________入射的各种波长的电磁波而不发生反射的
物体。
(2)黑体辐射的实验规律
①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与_______有关，还与材料的______及表面状况有关。
完全吸收
温度
种类
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_______有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有________，另一方面，辐射强度的极大值向波长较_______的方向移动，如图所示。
温度
增加
短
2.能量子
(1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的________，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=______，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量。h=6.626×10-34 J·s(一般取h= 6.63×10-34 J·s)。
整数倍
hν
二、光电效应
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，逸出的电子叫作________。
(2)产生条件：入射光的频率_______________金属的截止频率。
电子
光电子
大于或等于
2.光电效应的四条规律
(1)每种金属都有一个________频率，入射光的频率必须________
______这个截止频率才能产生光电效应。
(2)光电子的最大初动能与入射光的_______无关，只随入射光频率的增大而_______。
(3)光电效应的发生几乎是_______的。
(4)当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，单位时间内逸出的电子数越多，饱和光电流_______。
截止
大于或
等于
强度
增大
瞬时
越大
三、爱因斯坦的光电效应理论
1.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，光子的能量ε=________。
2.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek=hν-_______。
(2)各量的意义：
①ν：照射光的频率。
hν
W0
②W0：为逸出功，指使电子脱离某种金属所做功的最小值。
③Ek ：为光电子的最大初动能，指发生光电效应时，金属表面上的________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。
(3)公式的意义：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
光电子的最大初动能Ek=____________。
电子
me
四、光的波粒二象性与物质波
1.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
2.物质波
(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现，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.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动。 ( )
2.光子和光电子都是实物粒子。 ( )
3.只要入射光的强度足够大，或照射时间足够长，就可以使金属发生光电效应。 ( )
√
×
×
微点判断
4.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功
越小。 ( )
5.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。 ( )
6.光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。 ( )
7.光电效应、康普顿效应都说明了光具有粒子性。 ( )
8.法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子也具有波动性。
( )

×
×
√
√
√
逐点清(一)　能量量子化
课
堂
题点全练
1.[对黑体和黑体辐射的理解]关于黑体的认识，下列说法正确的是 (　　)
A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
B.科学家在研究黑体辐射的实验规律时发现，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C.爱因斯坦的光电效应方程成功地解释了黑体辐射的实验规律
D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
√
解析：黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，但是黑体能够自身辐射电磁波，所以黑体不一定是黑的，故A错误；科学家在研究黑体辐射的实验规律时发现，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；普朗克提出能量子概念，成功地解释了黑体辐射的实验规律，故 C错误；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，与材料的种类及表面状况无关，故D错误。
2.[对量子化的理解]在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。通过阅读以上材料可知 (　　)
A.电磁波是量子化的 B.量子不具有波粒二象性
C.可以准确测定量子的位置 D.量子相互独立互不干扰
解析：电磁波是一份一份的能量，所以电磁波是量子化的，同时也具有波粒二象性，故A正确，B错误；微观的粒子与光子都具有波粒二象性，不能准确测定量子的位置，故C错误；由题可知，两个处于“纠缠态”的粒子会相互干扰，故D错误。
√
3.[能量子公式ε=hν的应用]如图所示，高效而环保的光
催化捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子。捕蚊器发
射的紫外线的频率为8.0×1014 Hz，普朗克常量h取6.6×
10-34 J·s，则下列说法正确的是 (　　)
A.紫外线可用于加热理疗
B.紫外线的频率比可见光小
C.该紫外线在真空中的波长为2.4×1023 m
D.该紫外线能量子的能量为5.28×10-19 J
√
解析：红外线的热效应显著，红外线可用来加热理疗，而紫外线的化学作用与荧光作用显著，常用来杀菌和消毒，故A错误；紫外线的频率比可见光高，B错误；该紫外线在真空中的波长为λ== m= 3.75×10-7 m，故C错误；该紫外线能量子的能量为ε=hν=6.6×10-34× 8.0×1014 J=5.28×10-19 J，故D正确。
1.黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
(2)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
精要点拨
2.对能量子的理解
(1)物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍。
(2)微观世界中的物理系统，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那样，只能取某些特定的值，即能量是量子化的。
逐点清(二)　光电效应规律的理解及应用
课
堂
1.与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外逸出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(3)光电流与饱和光电流：金属板逸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，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量ε=hν。
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。
2.光电效应的两条分析思路
(1)入射光强度大→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。
3.光电效应中三个重要关系
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0。
(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek=eUc。
(3)逸出功W0与截止频率νc的关系：W0= hνc。
考法1 光电效应规律的研究
1.(2025·重庆模拟)用如图所示装置进行光电效
应实验：用频率为ν的单色光照射金属K，滑动变
阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时，灵敏电
流计G中有电流通过。下列说法正确的是(　　)
考法全训
A.增大该单色光的强度，灵敏电流计G示数一定增大
B.滑片P向a端移动过程中，灵敏电流计G示数一定不断增大
C.滑片P向a端移动可测遏止电压Uc
D.换用频率小于ν的单色光照射金属K，灵敏电流计G中一定没有电流通过
√
解析：增大该单色光的强度，逸出的光电子变多，光电流变大，灵敏电流计G示数一定增大，A正确；滑片P向a端移动过程中，灵敏电流计G示数增大至饱和光电流后不再变化，B错误；由题图可知，滑片P向a端移动，正向电压增大，无法测出遏止电压Uc，只有滑片P向b端移动才可测遏止电压Uc，C错误；换用频率小于ν的单色光照射金属K，有可能发生光电效应，灵敏电流计G中可能有电流通过，D错误。
考法2 爱因斯坦光电效应方程的应用
2.(2025·南通高三调研)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量。已知电子的电荷量e=1.60×10-19 C。
(1)开关S断开时，用单色光照射光电管的K极，电流表的读数I=1.76 μA。求单位时间内打到A极的电子数N；
答案：1.1×1013个　
解析：由I=，且q=Nte
联立解得N===个=1.1×1013个。　
(2)开关S闭合时，用频率ν1=5.8×1014 Hz和ν2=6.8×1014 Hz的单色光分别照射光电管的K极，调节滑动变阻器，电压表示数分别为U1= 0.13 V和U2=0.53 V时，电流表的示数刚好减小到零。求普朗克常量h。
答案：6.4×10-34 J·s
解析：设用频率为ν的光照射K极时，
逸出的光电子的最大初动能为Ek，
对应的遏止电压为U，逸出功为W0，
根据爱因斯坦光电效应方程有
Ek1=hν1-W0，Ek2=hν2-W0
根据动能定理有eU1=Ek1，eU2=Ek2，
联立解得h==6.4×10-34 J·s。
逐点清(三)　光电效应的图像
问题
课
堂
光电效应四类图像对比
图像名称 图像形状 读取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率(极限频率)：横轴截距
②逸出功：纵轴截距的绝对值W0=|-E|=E
③普朗克常量：图线的斜率k=h
续表
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 ①截止频率νc：横轴截距
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
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 ①遏止电压Uc：横轴截距
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ek=eUc
续表
颜色不同时，光电流与电压的关系图像 ①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1=eUc1，Ek2=eUc2
续表
考法1 Ek ν图像
1.金属钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱以及高强度、低密度
等特性，被美誉为“太空金属”。
从钛表面逸出光电子的最大初动
能与入射光频率的关系图线如图
所示。普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，则下列说法正确的是 (　　)
考法全训
A.钛的极限频率为2.5×1015 Hz
B.钛的逸出功为6.63×10-19 J
C.随着入射光频率的升高，钛的逸出功增大
D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
√
解析：由题图可知，当光电子最大初动能等于零时，入射光的频率等于钛的极限频率，则有νc=1.0×1015 Hz，可知钛的逸出功W0= hνc=6.63×10-34×1.0×1015 J=6.63×10-19 J，A错误，B正确；逸出功由金属本身的性质决定，与入射光频率无关，C错误；由题图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，D错误。
考法2 Uc ν图像
2.(鲁科版教材选择性必修3，P149T4)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。
若该直线的斜率和纵轴截距分别为k和b，电子电荷
量的绝对值为e，试用上述物理量表示普朗克常量
和所用材料的逸出功大小。
答案：ke　–eb
解析：根据光电效应方程Ekm=hν-W0，以及Ekm=eUc，
联立得Uc=-
图线的斜率k=，解得普朗克常量h=ke；
纵轴截距b=-，解得逸出功W0=-eb。
考法3 同频率入射光的I U图像
3.某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则有关这两个光电管的说法正确的是(　　)
A.a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大
B.照射光电管b时产生光电子的最大初动能大
C.照射光电管b产生光电子需要的时间较长
D.光电管a阴极所用金属的截止频率小
√
解析：照射两个光电管所用的是同一种光，光子能量相同，A错误；根据动能定理-eUc=0-Ek，可知光电子的最大初动能与遏止电压成正比，根据题图乙可知Uca考法4　不同频率入射光的I U图像
4.如图所示为光电效应演示实验中，用a、
b、c三束光分别照射某金属得到的电流与电压
之间的关系曲线。下列说法正确的是(　　)
A.同一介质中a光的波长大于c光的波长
B.同一介质中a光的速度小于c光的速度
C.a光的光照强度小于b光的光照强度
D.a光照射时光电子最大初动能最大
√
解析：由Ek=eUc，Ek=hν-W0，可知Uc=-，由于a光的遏止电压小于c光的遏止电压，可知a光的频率小于c光的频率，则同一介质中a光的波长大于c光的波长，A正确；a光的频率小于c光的频率，则a光的折射率小于c光的折射率，根据v=可知，同一介质中a光的速度大于c光的速度，B错误；a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流，可知a光的光照强度大于b光的光照强度，C错误；a光的遏止电压小于c光的遏止电压，则a光照射时光电子最大初动能小于c光照射时的光电子最大初动能，D错误。
逐点清(四)　对波粒二象性、
物质波的理解
课
堂
1.[对康普顿效应的理解](2025·青岛模拟)实验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。如果电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实。关于上述逆康普顿散射，下列说法中正确的是 (　　)
题点全练
A.该过程不遵循能量守恒定律
B.该过程不遵循动量守恒定律
C.散射光中存在波长变长的成分
D.散射光中存在频率变大的成分
√
解析：康普顿认为光子与电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，可以推知，在逆康普顿散射中，同样遵循能量守恒定律与动量守恒定律，故A、B错误；由题可知，在逆康普顿散射的过程中有能量从电子转移到光子，则光子的能量增大，根据公式ε=hν=，可知散射光中存在频率变大的成分，或者说散射光中存在波长变短的成分，故C错误，D正确。
2.[对物质波的理解](多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子的动量为1.2×10-23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg，普朗克常量取6.6×10-34 J·s，下列说法正确的是 (　　)
A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
√
√
解析：根据动量大小与动能的关系可知发射电子的动能为Ek= = J≈7.9×10-17J，A错误；发射电子的物质波波长为λ= = m=5.5×10-11m，B正确；电子也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，C错误，D正确。
3.[对波粒二象性的理解](多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是 (　　)
A.曝光时间不太长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B.单个光子的运动没有确定的轨道
C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D.只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
√
√
解析：单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。不论是光子还是微观粒子，都具有波粒二象性。故B、C正确，A、D错误。
精要点拨
1.对光的波粒二象性的理解
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
从频率上看 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强
从传播与 作用上看 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性
波动性与粒 子性的统一
续表
2.物质波
(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫作物质波，也叫德布罗意波。
(2)物质波的波长：λ==，h是普朗克常量。
课时跟踪检测
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一、单项选择题
1.(2024·湖南高考)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
√
6
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解析：普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒定律，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子的动量变小，根据λ=可知散射后的波长变长，故C错误；德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。
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2.(2025·安康模拟)光电鼠标是一种常见的计算机输入设备，其原理利用了光电效应。在鼠标表面安装一个光电传感器，当光电传感器接收到光线，就会产生电信号，从而控制计算机的操作。关于光电效应，下列说法正确的是 (　　)
A.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
B.入射光的强度越大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大
C.对于给定的金属，入射光的频率越大，逸出功越大
D.对于同一光电管，入射光的波长越长，对应的遏止电压越小
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解析：只有当入射光的频率大于金属的极限频率时，该金属才能够产生光电效应，故A错误；根据动能定理以及光电效应方程Uce=Ekm=
hν-W0可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率和金属的逸出功有关，故B错误；对于给定的金属，其逸出功的大小为定值，与入射光的频率无关，故C错误；根据上式可知，对于同一光电管，入射光的波长越长，频率越小，对应的遏止电压Uc越小，D正确。
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3.(2025·深圳模拟)用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV 的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动滑动变阻器的滑片C，当电压表的读数大于或等于0.7 V时，
电流表读数为0，则 (　　)
A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B.开关S断开后，没有电流流过电流表G
C.光电子的最大初动能为1.8 eV
D.改用光子能量为1.5 eV的光照射，有电流流过电流表G，但电流较小
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解析：由题图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，由电压表的读数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程Ek=hν-W0，可得W0=1.8 eV，A正确，C错误；开关S断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表G，B错误；改用光子能量为1.5 eV的光照射，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无电流流过电流表G，D错误。
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4.(2025·南平模拟)在研究光电效应的实验中，当不同频率的光照射某种金属时，以遏止电压Uc为纵坐标，入射光波长的倒数为横坐标，作出Uc 图像如图所示，其横轴截距为a，纵轴截距为-b，电子的电荷量为e，光速为c。则(　　)
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A.普朗克常量为
B.该金属的截止频率为
C.该金属的逸出功为be
D.遏止电压Uc与入射光波长的倒数成正比
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解析：根据动能定理以及爱因斯坦光电效应方程可知Uc=ν-=·
-，遏止电压Uc与入射光波长的倒数成一次函数关系，D错误；由题图可知==b，解得h=，W0=be，截止频率为νc===ac，A、B错误，C正确。
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5.(2024·海南高考)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 (　　)
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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-
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解析：当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程得eU1=Ekm=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，此时可发生光电效应，且加的正向电压，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得eU1=Ekm=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。
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二、多项选择题
6.(2024·黑吉辽高考)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　　)
A.该金属的逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
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解析：金属的逸出功是金属本身的特性，与照射光的强度无关，A错误；根据ε=hν可知，X光的光子能量与其强度无关，B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0，结合以上分析可知，逸出的光电子最大初动能与照射光的强度无关，C错误；若增加此X光的强度，则单位时间入射到金属表面的光子数增多，单位时间逸出的光电子数增多，D正确。
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7.(2023·浙江6月选考)有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则 (　　)
A.电子的动量pe= B.电子的动能Ek=
C.光子的能量E=W0+ D.光子的动量p=+
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解析：根据干涉条纹间距公式Δx=λ，可得λ=，电子的动量pe==，故A正确；根据动能和动量的关系Ek=，结合A选项分析可得Ek=，故B错误；光子的能量E=W0+Ek=W0+，故C错误；光子的动量p=mc，光子的能量E=mc2，联立可得p=，则光子的动量p=+，故D正确。
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4课时跟踪检测(七十二)　能量量子化 光电效应 波粒二象性
一、单项选择题
1.(2024·湖南高考)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
2.(2025·安康模拟)光电鼠标是一种常见的计算机输入设备,其原理利用了光电效应。在鼠标表面安装一个光电传感器,当光电传感器接收到光线,就会产生电信号,从而控制计算机的操作。关于光电效应,下列说法正确的是 (　　)
A.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应
B.入射光的强度越大,从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大
C.对于给定的金属,入射光的频率越大,逸出功越大
D.对于同一光电管,入射光的波长越长,对应的遏止电压越小
3.(2025·深圳模拟)用如图所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为2.5 eV 的光照射到光电管上时,电流表G的读数为0.2 mA,移动滑动变阻器的滑片C,当电压表的读数大于或等于0.7 V时,电流表读数为0,则 (　　)
A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B.开关S断开后,没有电流流过电流表G
C.光电子的最大初动能为1.8 eV
D.改用光子能量为1.5 eV的光照射,有电流流过电流表G,但电流较小
4.(2025·南平模拟)在研究光电效应的实验中,当不同频率的光照射某种金属时,以遏止电压Uc为纵坐标,入射光波长的倒数为横坐标,作出Uc 图像如图所示,其横轴截距为a,纵轴截距为-b,电子的电荷量为e,光速为c。则 (　　)
A.普朗克常量为
B.该金属的截止频率为
C.该金属的逸出功为be
D.遏止电压Uc与入射光波长的倒数成正比
5.(2024·海南高考)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-
二、多项选择题
6.(2024·黑吉辽高考)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则 (　　)
A.该金属的逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
7.(2023·浙江6月选考)有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时,只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝,在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹,测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m,普朗克常量为h,光速为c,则 (　　)
A.电子的动量pe=
B.电子的动能Ek=
C.光子的能量E=W0+
D.光子的动量p=+
课时跟踪检测(七十二)
1.选B　普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的,是量子化的,故A错误;产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率,紫光的频率大于红光,若红光能使金属发生光电效应,可知紫光也能使该金属发生光电效应,故B正确;石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒定律,光子和电子碰撞后,电子获得一定的动量,光子的动量变小,根据λ=可知散射后的波长变长,故C错误;德布罗意认为物质都具有波动性,包括质子和电子,故D错误。
2.选D　只有当入射光的频率大于金属的极限频率时,该金属才能够产生光电效应,故A错误;根据动能定理以及光电效应方程Uce=Ekm=hν-W0可知,光电子的最大初动能只与入射光的频率和金属的逸出功有关,故B错误;对于给定的金属,其逸出功的大小为定值,与入射光的频率无关,故C错误;根据上式可知,对于同一光电管,入射光的波长越长,频率越小,对应的遏止电压Uc越小,D正确。
3.选A　由题图可知,光电管两端所加的电压为反向电压,由电压表的读数大于或等于0.7 V时,电流表读数为0,可知光电子的最大初动能为0.7 eV,根据光电效应方程Ek=hν-W0,可得W0=1.8 eV,A正确,C错误;开关S断开后,用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上发生了光电效应,有光电子逸出,则有电流流过电流表G,B错误;改用光子能量为1.5 eV的光照射,由于光子的能量小于逸出功,不能发生光电效应,无电流流过电流表G,D错误。
4.选C　根据动能定理以及爱因斯坦光电效应方程可知Uc=ν-=·-,遏止电压Uc与入射光波长的倒数成一次函数关系,D错误;由题图可知=,=b,解得h=,W0=be,截止频率为νc===ac,A、B错误,C正确。
5.选D　当开关S接1时,由爱因斯坦光电效应方程得eU1=Ekm=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,此时可发生光电效应,且加的正向电压,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得eU1=Ekm=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。
6.选BD　金属的逸出功是金属本身的特性,与照射光的强度无关,A错误;根据ε=hν可知,X光的光子能量与其强度无关,B正确;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,结合以上分析可知,逸出的光电子最大初动能与照射光的强度无关,C错误;若增加此X光的强度,则单位时间入射到金属表面的光子数增多,单位时间逸出的光电子数增多,D正确。
7.选AD　根据干涉条纹间距公式Δx=λ,可得λ=,电子的动量pe==,故A正确;根据动能和动量的关系Ek=,结合A选项分析可得Ek=,故B错误;光子的能量E=W0+Ek=W0+,故C错误;光子的动量p=mc,光子的能量E=mc2,联立可得p=,则光子的动量p=+,故D正确。
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