高考物理系统性复习 (考点分析) 第一节 光电效应和波粒二象性（附解析）

【考点分析】第一节光电效应和波粒二象性【考点一】黑体辐射能量子【典型例题1】黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是()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着波长较短的方向移动C．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波D．不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波【解析】由题图可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，故A正确；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，故B正确；任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故C正确，D错误.【答案】D【考点二】光电效应的实验规律【典型例题2】如图所示，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．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电【解析】用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误．【答案】BC【考点三】光电效应现象和光电效应方程的应用【典型例题3】(2022•浙江杭州市高三(下)二模)如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：(1)用频率为的光照射光电管，此时微安表中有电流，将滑动变阻器滑片P调至位置M(图中末画出)，使微安表示数恰好变为0，此时电压表示数为；(2)用频率为的光照射光电管，将滑片P调至位置N(图中末画出)，使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为。已知元电荷为，。关于该实验，下列说法正确的是()A．位置M比位置N更靠近端B．位置M、N与光强有关C．可求得普朗克常量为D．该光电管中金属的极限频率为【解析】A．根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，因只有K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零，根据光电效应方程可得，因，则，即位置M对应的电压较小，位置M比位置N更靠近端，故A正确；B．位置M、N对应的是遏止电压，与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，故B错误；CD．根据光电效应方程可得，，联立两式可得普朗克常量为，故C错误；D．联立方程组可解得逸出功为，根据，可解得该光电管中金属的极限频率为，故D正确；故选AD。【答案】AD【归纳总结】应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝heq\f(c,λ0)＝W0.(3)应用光电效应方程Ek＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1eV＝1.6×10－19J)．(4)作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程hν＝W0＋eq\f(1,2)mv2的意义：即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能．对某种金属来说W0为定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应及光电子的初动能大小．每个光子的一份能量hν与一个光电子的动能eq\f(1,2)mv2对应．【考点四】对Ek－ν图象的理解【典型例题4】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4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eV【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hν0＝eq\f(6.63×10－34×4.27×1014,1.6×10－19)eV≈1.77eV，D错误．【答案】AC【考点五】对I－U图象的理解【典型例题5】(2022•广东省深圳市高三(下)第二次调研考试)分别使用光束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最大初动能相同【解析】ABD．由图可知，、两种光的遏止电压相等，光比、两种光的遏止电压小，根据爱因斯坦光电方程，以及，可得，可得，，故A正确，BD错误；C．由图可知：光的饱和光电流大于光的饱和光电流，可知b光的强度大于c光的强度，故C错误。故选A。【答案】A【考点六】对Uc－ν图象的理解【典型例题6】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________．【解析】根据光电效应方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，故eq\f(h,e)＝k，b＝－eq\f(W0,e)，得h＝ek，W0＝－eb.【答案】ek－eb【归纳总结】四类图象图象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νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h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饱和光电流Im：光电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①极限频率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)【考点七】光的波粒二象性和物质波【典型例题7】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()A．电子束通过双缝实验装置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．人们利用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【解析】电子束通过双缝实验装置后可以形成干