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《波粒二象性》复习导学案
一、黑体辐射
1.黑体
(1)黑体：完全吸收入射的电磁波而不发生
电磁波
的物体，简称黑体．
(2)黑体辐射的特性：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的
温度
有关．
(3)黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的
种类
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温度有关．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长
较短
的方向移动．
二、光电效应
1.光电效应规律
(1)每种金属都有一个
极限频率
．
(2)光子的最大初动能与入射光的
强度
无关．只随入射光的
频率
增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是
瞬时的．
(4)光电流的强度与入射光的
强度
成正比．
2.爱因斯坦光电效应方程
光电效应方程：
h
.
3.遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的
最小值
，叫做该金属的逸出功．
三、波粒二象性
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有
波动性
．
(2)光电效应和
卡普顿效应
效应说明光具有
粒子性
．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的
波粒二象性
．
2.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．
题组一
黑体辐射
1.下宏观概念，哪些是“量子化”的（
）
A.
木棒的长度
B．物体的质量
C．物体的动量
D．学生的个数
解析：所谓量子化就是指数据是分立的不连续的，即一份一份的．
解答：解：学生的人数的数值和微观粒子的数量只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．
其它两个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．
故选D．
点评：量子化在高中要求较低，只需明确量子化的定义即可．
2.体辐射的实验规律如图所示，由图可知（
）
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
解析：黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大．故A正确，B错误．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动,故C正确，D错误。
故选ACD
考点：考查的是读图能力。
点评：只要认真分析是较为容易的找出答案的．
3.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m
/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（
）
A．2.3×10－18W
B．3.8×10－19W
C．7.0×10－10W
D．1.2×10－18W
解析：绿光光子能量E1=hν=hc/λ=3.8×10-19J．每秒钟最少由6个绿光的光子射入瞳孔，所以P=6E1=2.3×10-18W
故选A
题组二
光电效应的现象及理解
4.用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（
）
A．有光子从锌板逸出
B．有电子从锌板逸出
C．验电器的指针带负电
D．锌板带正电
【解析】光电效应是指光子照射下，金属表面的电子脱离原子核的束缚逸出金属表面的现象，金属从而带上了正电，所以A对，验电器是检验物体带电与否的，验电器上的电子转移到金属上，所以验电器带负电，C对；故答案选AC。
点评：解决本题的关键知道发生光电效应时有光电子从金属中飞出，属于基础题。
5.
光电效应实验中，下列表述正确的是（
）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
分析：发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，遏制电压与最大初动能有关，入射光的频率越大．最大初动能越大．光强不一定能发生光电效应，不一定有光电流，光电流与光照强度无关．
解答：解：A、光电流的大小与光照时间无光，与光的强度有关．故A错误．
???
B、发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光强，不一定能发生光电效应．故B错误．
???
C、根据光电效应方程Ekm=eUc=hγ-W，知遏止电压与入射光的频率有关．故C正确．
???
D、发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率．故D正确．
故选CD．
6.光电效应的实验结论是：对某种金属（
）
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
【答案】分析：只要明确光电效应的特点就能顺利解决本题．能否发生光电效应于光照强度无关，其条件是光的频率大于金属的极限频率．
解答：解：A、每种金属都有它的极限频率ν，只有入射光子的频率大于极限频率ν时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强，故A对；
B、发生光电效应的条件是光的频率大于极限频率ν，与光照强度无关，故B错误；
C、由光电效应方程Ek=hν-W=hν-hν0，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，故C错误；
D、根据光电效应方程Ek=hν-W=hν-hν0可知，故D正确．
故选AD．
点评：本题比较简单，直接考察了对光电效应的掌握情况，明确光电电流的大小和初动能的大小决定因素是不同的．
题组三
光电效应方程
7.如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5
eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60
V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60
V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2
V时，电子到达阳极时的最大动能为（
）
A.
0.6
eV
B.
1.9
eV
C.
2.6
eV
D.
4.5
eV
分析?甲图中所加的电压为反向电压，结合遏止电压求出光电子的最大初动能，根据光电效应方程求出逸出功．乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理求出电子到达阳极的最大动能．
解答?解：甲图中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.60V，根据Ekm=eUc知，光电子的最大初动能Ekm=0.60eV，根据光电效应方程Ekm=hv-W0得，逸出功W0=hv-Ekm=2.5-0.60eV=1.9eV．
乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理得，eU=Ekm′-Ekm，解得电子到达阳极的最大动能Ekm′=eU+Ekm=2+0.6eV=2.6eV，故B正确，A、C、D错误．
故选：B．
点评?本题考查了光电效应方程的基本运用，根据题意得出遏止电压是解决本题的关键，知道遏止电压和光电子最大初动能的关系．
8.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知（
）
A．该金属的截止频率为4.27×1014Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5
eV
解析：A、B根据爱因斯坦光电效应方程E
k
=hν-W，E
k
-ν图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为4.27×10
14
Hz．故A正确，B错误．
B、由E
k
=hν-W，得知，该图线的斜率表示普朗克常量h．
C、当E
k
=hν-W=0时，逸出功为W=hν0
=6.5×10
-34
J/s×4.27×10
14
Hz=2.7755×10
-19
J≈1.73eV．故D错误．
故A
9.在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为，现用频率为()的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是（
）
A．阴极材料的逸出功等于
B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示
C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为
D．无光电子逸出，因为光电流为零
试题分析：阴极材料的逸出功，选项A正确。由于入射光的频率，则能发生光电效应，有光电子逸出，选项D错误。但是AK间加的是反向电压，电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子减速到A端速度为零时，光电流恰好为零，由动能定理得：，则，选项B正确。由爱因斯坦光电效应方程：，可得，选项C正确。本题选错误的，故选D。
10.研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压UAK的关系图象中，正确的是（
）
解析试题分析：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，故ABD错误，C正确．
故选C．
点评：关键是知道光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关
11.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意图如图(甲)所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34
J·s.
(1)图(甲)中电极A为光电管的　
(填“阴极”或“阳极”);?
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图(乙)所示,则铷的截止频率νc=　　　Hz,逸出功W0=　
　
J;?
(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014
Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=　　　　J.?
解析：（（1）电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为正极即为阳极，故A错误；
由Ekm=hv-W0和eUC=EKm得：eUC=hv-W0，因此当遏制电压为零时，hvc=W0，
根据图象可知，铷的截止频率νC=5.15×1014Hz，
（2）根据hvc=W0，则可求出该金属的逸出功大小W0=6.63×10-34×5.15×1014=3.41×10-19J．
（3）根据图象求出频率ν=7.00×1014Hz时的遏制电压，然后根据eUC=EKm可求出光电子的最大初动能；
由Ekm=hv-W0；
解得：Ekm=6.63×10-34×7.0×1014-3.41×10-19J=1.23×10-19J，
12.A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．
13.如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求：
(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子，到达A板时的动能；
(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间．
题组四
康普顿效应
14.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子（
）
A．可能沿1方向，且波长变小
B．可能沿2方向，且波长变小
C．可能沿1方向，且波长变长
D．可能沿3方向，且波长变长
解析：光子与电子碰撞过程系统动量守恒，系统动量的矢量和不变，碰前动量向右，故碰撞后系统的动量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1振动；
由于电子动能增加，故光子动减量小，根据ε=hν，光子的频率减小，根据c=λυ，波长变长；
故答案为：1，变长．
题组五
物质波
15.利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（
）
A．该实验说明了电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
解析试题分析：得到了电子的衍射图样，说明实物粒子（电子）具有波动性，证明了物质波的存在，故A正确。电子被加速后的速度为，则有即，根据得实验中电子束的德布罗意波长为，故B正确，由知加速电压越大，波长越小，电子的衍射现象越不明显。同理质量越大，衍射现象越不明显，故D错。即答案为D
点评：本题考查了德布罗意方程的计算，要知道光子的能量，以及德布罗意方程。
16.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图
(a)、(b)、(c)所示的图象，则（
）
A．图象(a)表明光具有粒子性
B．图象(c)表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图象
D．实验表明光是一种概率波
分析：因为单个光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题，大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波．
答案：A、图象（a）以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确．B、图象（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B正确．C、用极微弱的可见光做实验，防止了光子间的相互作用，故C错误．D、因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波．故D正确．本题选择错误的，故选：C．
点评：只要多读课本，掌握了基础知识，就能顺利解决此类问题，注意极微弱的可见光做实验是本题的突破口．
17.由不确定关系可以得出的结论是（
）
A．如果动量的不确定范围越小，则与之对应的坐标的不确定范围就越大
B．如果坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大
C．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系
D．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围有唯一确定的关系
分析：如果要准确地确定粒子的位置（即Δx更小），那么动量的测量一定会更不准确（即Δp更大），也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，故BC正确。
思路分析:
从微观不确定性关系入手根据Δx与Δp的相互关系做出选择
试题点评：考查学生对不确定性关系的熟悉
1.(2015新课标I-35（1）).【物理—选修3-5】（15分）
（5分）在某次光电效应实验中，得到的遏制电压Uc与入射光的频率的关系如图所示，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
。
【答案】
ek
(2分)
-eb
(3分)
【考点】光电效应；爱因斯坦光电效应方程；动能和动能定理
【解析】根据动能定理有:meve2
=
eUc
,
和
爱因斯坦光电效应方程：meve2
=
h-
W0
可得：
遏制电压Uc
=
-
,结合UC-图，斜率即k
=
,
截距为b
=
,
可得：普朗克常量h
=
ek
,所用材料的逸出功W0
=
-eb
.
2.【2015新课标II-35】35..[物理选修3-5]（15分）
（1）（5分）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
。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B.
β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利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
3.【2015江苏-12】
C．【选修3-5】（12分）
（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_______
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等
【解析】光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据的德布罗意波长公式，，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。
4．【2017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是
A．若νa>νb，则一定有UaB．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C．若UaD．若νa>νb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb
【答案】BC
【解析】由爱因斯坦光电效应方程，又由动能定理有，当时，，，A错误，B正确；若，则有，C正确；同种金属的逸出功不变，则不变，D错误。
【考点定位】光电效应
【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。
5．【2017·北京卷】2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100
nm（1
nm=10–9
m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34
J·s，真空光速c=3×108
m/s）
A．10–21
J
B．10–18
J
C．10–15
J
D．10–12
J
【答案】B
【考点定位】光子的能量、电离
【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。
6.（2018.全国II卷）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1.2810-19
J。已知普朗克常量为6.6310-34
J·s，真空中的光速为3.00108
m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（
）
A.
11014
Hz
B.
81014
Hz
C.
21015
Hz
D.
81015
Hz
【答案】
B
【解析】知道光电效应方程；知道逸出功并结合两个公式求解。
由光电效应方程式得：
得：
刚好发生光电效应的临界频率为
则
代入数据可得：
，故B正确；
故选B
点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方程求解即可。
7．（2019·天津卷）如图为、、三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是
【答案】C
【解析】由光电效应的方程，动能定理，两式联立可得，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率，则可知三种光的折射率的关系为，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误。
8．（2019·江苏卷）在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×107
m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2
J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34
J·s，光速c=3×108
m/s．计算结果保留一位有效数字）
【答案】光子能量，光子数目n=，代入数据得n=5×1016
【解析】每个光子的能量为，每个激光脉冲的能量为E，所以每个脉冲中的光子个数为：
，联立且代入数据解得：。
9．（2019·浙江选考）处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则
A．以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的
B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的
C．a光和b光的频率之比可能是20/27
D．a光子的动量大于b光子的
【答案】BD
【解析】根据题意可知a光频率低于b光频率，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，即a光的侧移量大于b光的，A错误；频率越大，波长越小，通过同一单缝衍射装置时，中央亮条纹宽度越小，B正确；a光的频率大，故频率之比不可能为，C错误；频率越大，波长越小，即，根据可知，D正确。
【点睛】本题关键是知道光的频率越大，则其波长越小，同一光学器件对其的折射率越大，通过同一单缝衍射装置时中央亮条纹宽度越小．
10.（2020·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是
A．I增大，增大
B．I增大，减小
C．I减小，增大
D．I诚小，减小
【答案】B
【解析】黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。
11.（2020·浙江卷）下列说法正确的是
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
【答案】D
【解析】A．由公式
可知质子的德布罗意波长，，故A错误；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；
C．由
当，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。
故选D。高三物理组编写
姓名：
学号：
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《波粒二象性》复习导学案
一、黑体辐射
1.黑体
(1)黑体：完全吸收入射的电磁波而不发生
的物体，简称黑体．
(2)黑体辐射的特性：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的
有关．
(3)黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的
及
有关．
②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．
a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．
b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长
的方向移动．
二、光电效应
1.光电效应规律
(1)每种金属都有一个
．
(2)光子的最大初动能与入射光的
无关．只随入射光的
增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是
．
(4)光电流的强度与入射光的
成正比．
2.爱因斯坦光电效应方程
光电效应方程：
.
3.遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的
频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的
，叫做该金属的逸出功．
三、波粒二象性
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有
．
(2)光电效应和
效应说明光具有
．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的
．
2.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．
题组一
黑体辐射
1.下宏观概念，哪些是“量子化”的（
）
A.
木棒的长度
B．物体的质量
C．物体的动量
D．学生的个数
2.体辐射的实验规律如图所示，由图可知（
）
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
3.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m
/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（
）
A．2.3×10－18W
B．3.8×10－19W
C．7.0×10－10W
D．1.2×10－18W
题组二
光电效应的现象及理解
4.用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（
）
A．有光子从锌板逸出
B．有电子从锌板逸出
C．验电器的指针带负电
D．锌板带正电
5.
(2011·广东卷，18)光电效应实验中，下列表述正确的是（
）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
6.光电效应的实验结论是：对某种金属（
）
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
题组三
光电效应方程
7.如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5
eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60
V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60
V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2
V时，电子到达阳极时的最大动能为（
）
A.
0.6
eV
B.
1.9
eV
C.
2.6
eV
D.
4.5
eV
8.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知（
）
A．该金属的截止频率为4.27×1014Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5
eV
9.在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为，现用频率为()的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是（
）
A．阴极材料的逸出功等于
B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示
C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为
D．无光电子逸出，因为光电流为零
10.研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压UAK的关系图象中，正确的是（
）
11.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意图如图(甲)所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34
J·s.
(1)图(甲)中电极A为光电管的　
(填“阴极”或“阳极”);?
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图(乙)所示,则铷的截止频率νc=　　　Hz,逸出功W0=　
　
J;?
(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014
Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=　　　　J.?
12.A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．
13.如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求：
(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子，到达A板时的动能；
(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间．
题组四
康普顿效应
14.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子（
）
A．可能沿1方向，且波长变小
B．可能沿2方向，且波长变小
C．可能沿1方向，且波长变长
D．可能沿3方向，且波长变长
题组五
物质波
15.利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（
）
A．该实验说明了电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
16.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图
(a)、(b)、(c)所示的图象，则（
）
A．图象(a)表明光具有粒子性
B．图象(c)表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图象
D．实验表明光是一种概率波
17.由不确定关系可以得出的结论是（
）
A．如果动量的不确定范围越小，则与之对应的坐标的不确定范围就越大
B．如果坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大
C．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系
D．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围有唯一确定的关系
1.(2015新课标I-35（1）).【物理—选修3-5】（15分）
（5分）在某次光电效应实验中，得到的遏制电压Uc与入射光的频率的关系如图所示，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
。
2.【2015新课标II-35】35..[物理选修3-5]（15分）
（1）（5分）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
。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B.
β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利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
3.【2015江苏-12】
C．【选修3-5】（12分）
（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_______
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等
4．【2017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是
A．若νa>νb，则一定有UaB．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C．若UaD．若νa>νb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb
5．【2017·北京卷】2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100
nm（1
nm=10–9
m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34
J·s，真空光速c=3×108
m/s）
A．10–21
J
B．10–18
J
C．10–15
J
D．10–12
J
6.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1.2810-19
J。已知普朗克常量为6.6310-34
J·s，真空中的光速为3.00108
m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（
）
A.
11014
Hz
B.
81014
Hz
C.
21015
Hz
D.
81015
Hz
7．（2019·天津卷）如图为、、三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是
8．（2019·江苏卷）在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×107
m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2
J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34
J·s，光速c=3×108
m/s．计算结果保留一位有效数字）
9．（2019·浙江选考）处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则
A．以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的
B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的
C．a光和b光的频率之比可能是20/27
D．a光子的动量大于b光子的
10.（2020·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是
A．I增大，增大
B．I增大，减小
C．I减小，增大
D．I诚小，减小
11.（2020·浙江卷）下列说法正确的是
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
1、通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。
2、知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响
【课标要求】
内容
知识要求
普朗克能量子假说
黑体和黑体辐射
理解黑体和黑体辐射的概念，能利用普朗克能量子知识解决实际问题。
光电效应
通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。
光的波粒二象性
物质波
知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。
【知识要求】
本章主要涉及以下几个方面：（1）普朗克黑体辐射理论；（2）光电效应；（3）粒子的波动性和量子力学的建立。所涉及到的内容容量较大、难度不大。下表是近五年全国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ卷近五年中涉及本章的题目分知识点统计：
年份
2016
2017
2018
2019
2020
真题
2016课标Ⅰ35（1）
2017课标Ⅲ19
2018课标Ⅱ19
无
无
考点
光电效应
光电效应
光电效应
设题情境
光电管
光照金属
光照锌板
素养要素
科学态度
物质观念
物质观念
从表中我们不难得出，高考对本专题的命题重点集中在对光电效应的考查上，且本章知识命题为选择题的几率较大，极少出现在计算题。
高考对某一知识点单一考察情况较少，一个题会涉及几个考点。
本章考查的素养主要是物质观念、科学思维。
【命题趋势】
课前知识自查自纠
对点对标练习题组
高考实战演练
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