高考物理一轮复习 考点精讲 考点55　光电效应　波粒二象性（解析版）

考点55光电效应波粒二象性（核心考点精讲精练）1.5年真题考点分布光电效应波粒二象性2023·海南卷·T102023·江苏卷·T142023·山东卷·T12023·重庆卷·T62022·全国卷·T182022·广东卷·T52022·浙江1月选考·T162022·浙江6月选考·T72022·北京卷·T12022·重庆卷·T62022·河北卷·T42021·海南卷·T32021·江苏卷·T82020·江苏卷·T12(2)2020·天津卷·T12020·江苏卷·T12(1)2019·全国卷Ⅰ·T142019·天津卷·T52018·全国卷Ⅱ·T172.命题规律及备考策略【命题规律】近几年高考主要考查：光电效应、爱因斯坦光电效应方程、波粒二象性、物质波【备考策略】1.了解黑体辐射的实验规律.2.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律，会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念【命题预测】爱因斯坦光电效应方程仍是考试的热点考向1黑体辐射及实验规律1．热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同．2．黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体：能够完全吸收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温度有关，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．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图．3．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的整数倍，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＝hν，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＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．【特别提醒】1.黑体辐射的实验规律随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。2.能量子（1）普朗克假设：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如，可能是ε或2ε、3ε……他把这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。（2）表达式为ε＝hν，这里的ν是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率。（多选）（2023·海南·统考高考真题）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（

）A．光的频率为 B．光子的能量为C．光子的动量为 D．在时间内激光器发射的光子数为【答案】AC【解析】A．光的频率选项A正确；B．光子的能量选项B错误；C．光子的动量选项C正确；D．在时间t内激光器发射的光子数选项D错误。故选AC。(针对所讲知识点进行即时练习，以达到加深理解、巩固所学的目的，1-3题即可。)考向2光电效应爱因斯坦光电效应方程1.光电效应的两条对应关系入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。2.光电效应中三个重要关系式（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与极限频率νc的关系：W0＝hνc。3.光电管上加正向与反向电压情况分析（1）光电管加正向电压的情况①P右移时，参与导电的光电子数增加；②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；③P再右移时，光电流不再增大。（2）光电管加反向电压的情况①P右移时，参与导电的光电子数减少；②P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；③P再右移时，光电流始终为0。【特别提醒】光电效应的分析思路（多选）（2023·浙江·高考真题）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（）A．图1中的对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．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【答案】CD【解析】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。A．可知，图1中的对应的是可见光Ⅱ，故A错误；B．由公式有，干涉条纹间距为由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；C．根据题意，由公式可得，光子动量为可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；D．根据光电效应方程及动能定理可得可知，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。(针对所讲知识点进行即时练习，以达到加深理解、巩固所学的目的，1-3题即可。)考向3光电效应中常见的四类图像图像名称图线形状获取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：图线的斜率k＝h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标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)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：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流：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饱和电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2（2022·河北·统考高考真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，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 B．钠的截止频率为C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压与入射光频率成正比【答案】A【解析】A．根据遏止电压与最大初动能的关系有根据电效应方程有当结合图像可知，当为0时，解得A正确；B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误；C．结合遏止电压与光电效应方程可解得可知，图中直线的斜率表示，C错误；D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。故选A。(针对所讲知识点进行即时练习，以达到加深理解、巩固所学的目的，1-3题即可。)考向4光的波粒二象性与物质波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光的频率越低，其波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；光的频率越高，其粒子性越显著，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p＝hλ也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的粒子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（多选）（2023·浙江·统考高考真题）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∆x。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 B．电子的动能C．光子的能量 D．光子的动量【答案】AD【解析】根据条纹间距公式可得A．根据可得故A正确；B．根据动能和动量的关系结合A选项可得故B错误；C．光子的能量故C错误；D．光子的动量光子的能量联立可得则光子的动量故D正确。故选AD。(针对所讲知识点进行即时练习，以达到加深理解、巩固所学的目的，1-3题即可。)【基础过关】1．（2023·西藏日喀则·统考一模）下列说法正确的是（

）A．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B．原子核的结合能越大，原子核越稳定C．方程式是核裂变反应，反应过程损失3个中子D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁最多可能产生3种频率的光子【答案】D【解析】A．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率呈线性关系，不成正比，A错误。B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B错误。C．方程式是衰变反应，故C错误。D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁最多可能产生n-1=3种频率的光子，对应于4→3，3→2，2→1的跃迁，故D正确。故选D。2．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考三模）激光束可聚焦成半径很小的光斑，在很多领域都发挥着重要的作用。现有一束波长为、功率为的激光，已知普朗克常量为，真空中光速，则（

）A．每个光子的动量大小为B．每个光子的动量大小为C．每秒发射的光子数约为个D．每秒发射的光子数约为个【答案】A【解析】AB．光子的动量大小故A正确，B错误；CD．每秒发射的光子的总能量发射的光子数个故CD错误。故选A。3．（2023秋·山西运城·高三统考开学考试）一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴板K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（

）A．图乙中的c光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的B．图乙中的b光光子能量为12.09eVC．动能为1eV的电子能使处于第3能级的氨原子电离D．阴极金属的逸出功可能为W0=1.75eV【答案】B【解析】A．由图乙可知，a光的遏止电压最大，根据可知，a光频率最高，是由第4能级向基态跃迁发出的，故A错误；B．b光是由第3能级向基态跃迁发出的，其能量值为故B正确；C．由图丙可知，第3能级的能量值为，电离能为，由玻尔理论可知，动能为1eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离，故C错误；D．能量第3大的光子能量为能量第4大的光子能量为由于只测得3条电流随电压变化的图像，故阴极金属的逸出功介于2.55eV~10.2eV之间，不可能是1.75eV，故D错误。故选B。4．（2023秋·浙江·高三校联考开学考试）浙江省为落实国家“双碳”战略，推动能源绿色低碳转型，在很多山区推进新型绿色光伏发电。假设太阳光子垂直射到发电板上并全部被吸收。已知光伏发电板面积为S，发电板单位面积上受到光子平均作用力为F，普朗克常量为，光子的频率为，真空中的光速为c，则经过时间t，该光伏发电板上接收到的太阳光能量为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】根据题意，设经过时间t光伏发电板吸收的光子个数为，则有解得又有则光伏发电板上接收到的太阳光能量为故选B。5．（2023秋·内蒙古包头·高三统考开学考试）太阳不断向外辐射能量，太阳的质量在不断的减小，已知地球所处位置每平方米每秒接收到的太阳能约为，日地间距离约为，设太阳辐射的能量均匀分布在以太阳为球心、日地距离为半径的球面上，则太阳每秒减少的质量约为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由题可知太阳每秒辐射的能量为根据质能方程解得太阳每秒减少的质量为约为；故选B。6．（2023·湖北襄阳·襄阳四中校考模拟预测）2022年的诺贝尔物理学奖同时授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国物理学家约翰·克劳泽及奥地利物理学家安东·蔡林格，以奖励他们在量子纠缠、验证违反贝尔不等式及量子信息科学方面所作出的杰出贡献．量子论的建立是20世纪物理学的最大成就之一。下列说法中正确的是（）A．黑体辐射实验中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，认为电子的轨道是量子化的C．爱因斯坦在解释光电效应现象时，利用了量子论的观点，提出了光子说，并用实验验证了光电效应方程的正确性D．德布罗意提出了物质波的概念，并给出了波长公式，根据公式，运动物体的动量越大，对应的物质波的波长越长【答案】A【解析】A．黑体辐射实验中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确；B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，而波尔认为电子的轨道是量子化的，故B错误；C．赫兹发现了光电效应现象，爱因斯坦在解释光电效应现象时，利用了量子论的观点，提出了光子说，而密里根用实验验证了光电效应方程的正确性，故C错误；D．德布罗意提出了物质波的概念，并给出了波长公式，根据公式可知，运动物体的动量越大，对应的物质波的波长越短，故D错误。故选A。7．（多选）（2023秋·云南昆明·高三昆明一中校考开学考试）如图甲所示为氢原子光谱的巴耳末系（其光谱线是由的能级向的能级跃迁时发出的），四条可见光谱线的波长已在图甲中标出。氢原子能级图如图乙所示。几种金属的逸出功如表所示。则下列说法中正确的是（

）金属钨钙钾铷4.543.202.252.13A．用光照射时可让表中的两种金属发生光电效应B．谱线对应光子的能量小于谱线对应光子的能量C．谱线对应的光子是氢原子从能级向能级跃迁发出的D．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光属于射线【答案】AB【解析】A．根据图甲可知谱线对应的光波长最长，谱线对应的光波长最短，根据可知谱线对应光子的能量最小，谱线对应的光子能量最大。代入四条可见光谱线的波长，得到四种光的光子能量分别为，，，此能量恰好与氢原子分别从，，，能级跃迁到能级对应的能量相符。发生光电效应为光子能量大于金属的逸出功。根据上述结果可知用光照射时可让表中钾和铷两种金属发生光电效应。故A正确；B．根据上述解析可知谱线对应光子的能量小于谱线对应光子的能量，故B正确；C．谱线对应的光子是氢原子从能级向能级跃迁发出的，故C错误；D．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光，能量为，此能量大于可见光的能量范围，故此光属于紫外线，γ射线是原子核受激后释放出来的，故D错误。故选AB。8．（多选）（2023秋·新疆巴音郭楞·高三校考开学考试）下列四幅图是与光电效应实验有关的图，则关于这四幅图的说法正确的是（

）A．图1中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角先变小后变大B．图2中，同一频率的黄光越强，饱和光电流越大C．图3中，图像的斜率为普朗克常量D．由图4可知，E等于该金属的逸出功【答案】ABD【解析】A．图1中，先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应激发电子，锌板电荷量减少，所以验电器的张角会变小，等锌板电荷量为零时，验电器就无法张开，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又增大，故A正确；B．由图2可知，电压相同时，光照越强，饱和光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，故B正确；C．根据光电效应方程可得根据动能定理可得联立解得可知图像的斜率为，故C错误；D．根据光电效应方程可得可知图线的纵轴截距为可知E等于该金属的逸出功，故D正确。故选ABD。9．（2023秋·新疆巴音郭楞·高三校考开学考试）从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压Uc与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和U1均已知，求：（1）金属的逸出功W0；（2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。【答案】（1）；（2）【解析】（1）根据光电效应方程可知结合图像信息可知当时，金属的逸出功（2）由图可得图像的斜率可得根据当时【能力提升】10．（2023秋·江苏南京·高三校考开学考试）我们用如图所示的电路研究光电效应时，当开关闭合后，以下操作可能使微安表示数增大的有（）A．把滑动变阻器滑动头向右滑动B．把滑动变阻器滑动头向左滑动C．入射光颜色不变强度减小D．更换电源的正负极【答案】A【解析】AB．把滑动变阻器滑动头向右滑动，光电管两端的正向电压增大，可能使微安表示数增大；把滑动变阻器滑动头向左滑动，光电管两端的正向电压减小，微安表示数不会增大，故A正确，B错误；C．入射光颜色不变强度减小，则单位时间内产生的光电子数减小，光电流减小，故C错误；D．更换电源的正负极，光电管两端由正向电压变为反向电压，微安表示数减小，故D错误。故选A。11．（2023秋·辽宁·高三校联考开学考试）如图甲是研究光电效应的实验装置，图乙是氢原子的能级结构。实验发现处于n＝4激发态的氢原子跃迁到n＝2激发态时发出的某种光照射图甲实验装置的阴极时，电流表示数不为零，已知可见光单个光子能量的范围是1.64eV～3.1eV，现有大量处于n=6激发态的氢原子，关于处于激发态的氢原子向低能级跃迁时释放出的射线，以下说法正确的是（）A．处于n=6激发态的氢原子向低能级跃迁时释放出的射线，落在可见光区域的射线以相同的入射角从水射向空气时，随着入射角的增大，在空气中最先消失的折射光是由n=6向n=2跃迁时释放出的射线B．分别利用氢原子向低能级跃迁时释放出落在可见光区域的射线，通过相同装置做双缝干涉实验，其中相邻亮条纹间距最宽的是n=4向n=2跃迁时释放出的射线C．处于n=6激发态的氢原子向低能级跃迁时共释放出15种不同频率的射线，其中在可见光区域的有5种D．用处于n=6激发态的氢原子向低能级跃迁时释放出的射线照射图甲光电管的阴极，其中能使电流表有示数的射线最多有8种【答案】A【解析】C．根据可知处于n=6激发态的氢原子向低能级跃迁时共释放出15种不同频率的射线，依据题意可见光单个光子能量的范围是1.64eV～3.1eV，15种不同频率的射线落在可见光区域的有4种，分别是：n=3向n=2跃迁E3-E2=1.89eVn=4向n=2跃迁E4-E2=2.55eVn=5向n=2跃迁E5-E2=2.86eVn=6向n=2跃迁E6-E2=3.02eV释放的射线，故C错误；A．在可见光区域的四种射线，频率最高的是由n=6向n=2跃迁释放的射线，水对该射线折射率最大，临界角最小，随着入射角增大，最先达到全反射，所以在空气中最先消失的折射光是由n=6向n=2跃迁释放的射线，故A正确；B．在双缝干涉实验中，根据条纹最宽的是波长最长的射线，根据波长越长，频率越低，光子能量越小，所以分别利用氢原子向低能级跃迁时释放出落在可见光区域的射线，通过相同装置做双缝干涉实验，其中相邻亮条纹间距最宽的是n=3向n=2跃迁时释放出的射线，故B错误；D．由题意n＝4激发态的氢原子跃迁到n＝2激发态时发出的某种光照射图甲实验装置的阴极时，电流表示数不为零；处于n=6激发态的氢原子向低能级跃迁时释放出的射线中，其中释放出的射线的光子能量大于从n＝4跃迁到n＝2释放出的射线的光子能量有7种，分别是n=2向n=1跃迁、n=3向n=1跃迁、n=4向n=1跃迁、n=5向n=2跃迁、n=5向n=1跃迁、n=6向n=2跃迁、n=6向n=1跃迁；但题意没有说n=4向n=2跃迁释放的射线恰好能使光电管发生光电效应，所以用处于n=6激发态的氢原子向低能级跃迁时释放出的射线照射图甲光电管的阴极，其中能使电流表有示数的射线最多可能多于8种，故D错误。故选A。12．（2023秋·北京大兴·高三校考开学考试）下列说法中正确的是（

）A．只要照射到某种金属的光足够强，就能在金属表面发生光电效应B．卢瑟福通过粒子轰击金箔的实验，证实了原子核内部存在质子C．目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是轻核聚变D．用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发出所有光的频率不可能大于入射频率【答案】D【解析】A．金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与光照强度无关，故A错误；B．卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验，证实了原子核内部存在质子，故B错误；C．目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是重核裂变，故C错误；D．用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收能量向高能级跃迁，然后从高能级向低能级跃迁，其中从吸收光子后的最高能级向基态跃迁时发出的光子能量与吸收光子的能量相等，此时氢原子发出光的频率等于入射频率，其他跃迁发出的光子能量小于吸收光子的能量，氢原子发出光的频率小于入射频率，故D正确。故选D。13．（2023秋·浙江·高三校联考开学考试）一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（）A．动能为1.51eV的电子撞击氢原子，能使处于第3能级的氢原子电离B．阴极金属的逸出功可能为W0=1.75eVC．图乙中的a光是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的D．图乙中的b光光子能量为12.09eV【答案】D【解析】A．如图丙，使处于第3能级的氢原子电离，用来撞击的电子动能应大于1.51eV，A错误；B．使金属发生光电效应的三种光子中，能量最小的是其次是此光子不能使金属发生光电效应，说明逸出功应在2.55eV~10.2eV之间，B错误；C．根据a光遏止电压最大，光子能量最大，是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，C错误；D．由图乙和丙，b光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的，光子能量为D正确。故选D。14．（2023秋·江苏南通·高三统考开学考试）人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。一光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，且不计空气对光的吸收。普朗克常量为h，真空中光速为c，则眼睛能够看到这个光源的最远距离为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】设瞳孔与光源相距为r，在1s内，r处单位面积上的能量为瞳孔在1s内接收到的能量为若此时刚好可以看到其中N为每秒射入瞳孔的光子的个数，为6个，由以上式子联立可得故选B。15．（2023秋·河南·高三校联考开学考试）观察光电效应现象的演示实验装置如图所示，把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带上一定量的负电，验电器指针会张开角度。现用高频短波紫外线灯持续照射锌板一定时间，可能观察到验电器指针的变化是（）A．指针张开的角度θ会一直变大B．指针张开的角度先变大后变小C．指针张开的角度θ先变小后变大D．指针张开的角度忽大忽小不断变化【答案】C【解析】用高频短波紫外线灯持续照射锌板，锌板会发生光电效应，逸出光电子。由于锌板原来带负电，随着带负电的光电子逸出，锌板所带负电量减少，验电器指针张开的角度θ逐渐变小。继续照射，更多的光电子逸出后，锌板开始带上正电且电荷量增加，故验电器指针张开的角度θ逐渐变大，即整个过程中验电器指针张开的角度先变小后变大。故选C。16．（2023秋·山东·高三校联考开学考试）装修石材通常具有一定的辐射，主要是因为其中含有放射性元素氡，氡核（）发生一次衰变后生成新核钋（），放出一个粒子X及一个光子。氡的半衰期为天，下列说法正确的是（）A．X为粒子 B．X与光子均属于实物粒子C．钋核的比结合能比氡核大 D．石材中氡经过天会全部衰变完【答案】C【解析】A．新核钋（）的电荷数比氡核（）小2，而质量小4，根据电荷数和质量数守恒，可得放出的粒子X的电荷数为2，质量数为4，是粒子，A错误；B．光子是电磁波，不是实物粒子，B错误；C．衰变过程有质量亏损，核子的比结合能变大，C正确；D．每经过一个半衰期，原子核有半数发生衰变，这个一半是指当前的一半，故经过两个半衰期，氡会剩下四分之一，故D错误。故选C。17．（2023秋·河南三门峡·高三统考期末）利用如图甲所示电路，测出光电流I随电压U的变化图像如图乙所示，已知，如图丙所示是氢原子能级图，大量处于能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射图甲中的光电管阴极K，下列判断正确的是（）A．氢原子跃迁发射出的光越强，照射到光电管阴极K产生的光电子能量越高B．氢原子跃迁发射出的光照射到光电管阴极K的时间越长，越大C．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为46eVD．阴极K材料的逸出功为4.6eV【答案】D【解析】A．由光电效应方程可知，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，A错误；B．由可知，光电子的最大初动能越大，则有遏止电压越大，由光电效应方程可知，入射光的频率越大，则遏止电压越大，与光照射的时间无关，B错误；C．由可得电子的最大初动能为C错误；D．由光电效应方程，其中光子的能量为电子的最大初动能5.6eV，则阴极K材料的逸出功为D正确。故选D。18．（2023·贵州·校联考一模）光刻机是制造芯片的核心装备，如图甲所示，它采用类似照片冲印的技术，通过曝光去除晶圆表面保护膜的方式，先将掩膜版上的精细图形印制到硅片上，然后将晶圆浸泡在腐化剂中，失去保护膜的部分被腐蚀掉后便形成电路。某光刻机使用的是真空中波长为的极紫外线光源（），如图乙所示，在光刻胶和投影物镜之间填充了折射率为1.8的液体用于提高光刻机投影精细图的能力，则该紫外线由真空进入液体后（）A．光子能量减小 B．传播速度不变C．波长变为 D．更容易发生明显衍射【答案】C【解析】A．紫外线由真空进入液体后，频率不变，根据公式可知光子能量不变，故A错误；BC．由于频率不变，传播速度减小，波长变短，根据公式可得故B错误，C正确；D．由于波长变短，所以更不容易发生明显衍射，故D错误。故选C。19．（多选）（2023秋·广西南宁·高三南宁二中校联考开学考试）如图所示，图1是不同温度下的黑体辐射强度随波长的变化规律图；图2为光电效应原理图，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数；图3为氢原子的能级图，有大量处于能级的氢原子向能级跃迁；图4为放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间的变化规律图，下列说法中正确的是（

）A．图1中，随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B．图2中，用频率更低的光照射光电管的阴极时，电流表一定没有示数C．图3中，从能级跃迁到能级时产生的光子波长最长D．图4中，的半衰期是5700年，则100个经过5700年还剩50个【答案】AC【解析】A．随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确；B．用频率更低的光照射光电管的阴极时，如果频率小于极限频率，则电流表没有示数，如果频率大于极限频率，则电流表有示数，故B错误；C．从能级跃迁到能级时，能级差最小，光子频率最小，波长最长，故C正确；D．半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，100个不是大量，经过一个半衰期后不一定剩余50个，故D错误。故选AC。20．（多选）（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）如图所示，是研究光电效应的电路图。①、②两束单色光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和II态时产生的，若光束①通过窗口照射到阴极K后，滑动变阻器的滑片P滑到位置a时，电流表的读数恰好变为0：光束②通过窗口照射到阴极K后，滑动变阻器的滑片P滑到位置b时，电流表的读数恰好变为0，则下列说法正确的是（）A．光束①产生的饱和电流一定小于光束②的饱和电流B．光束①产生的光电子初动能一定小于光束②产生的光电子初动能C．发生原子跃迁后对应能级的能量D．光束①和光束②通过同一狭缝后，光束①的中央亮纹更宽【答案】CD【解析】B．光电子的初动能在0-范围之间，因此光束①产生的光电子的初动能不一定小于光束②产生的光电子的初动能，故B错误：C．根据图像可知，滑动变阻器的滑片P滑到位置a时的减速电压小于滑到位置b时的减速电压，即光束①的遏止电压小于光束②的遏止电压，根据可知，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，根据由于①、②两束单色光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和II态时产生的，则发生原子跃迁后对应能级的能量，故C正确：A．根据上述，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，即光束①的光子的频率小于光束②的光子的频率，饱和电流与光照强度和光的频率有关，由于两种光的光照强度关系不确定，则光束①产生的饱和电流与光束②产生的饱和电流的关系也不确定，故A错误；D．光束①的光子的频率小于光束②的光子的频率，则光束①的光的波长大于光束②的光的波长，根据条纹间距公式可知光束①和光束②通过同一狭缝后，光束①的中央亮纹更宽，故D正确。故选CD。21．（多选）（2023秋·山东淄博·高三校考开学考试）如图所示为研究光电效应的实验装置，当用能量为的光照射涂有某种金属的阴极K时，电流表有示数。若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（）A．从金属表面逸出的光电子的最大初动能为B．此金属的逸出功为C．将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变D．将P向右移动，从金属表面逸出的光电子的最大初动能增加【答案】AC【解析】A．根据题意，若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，则可知阴极K逸出的光电子的动能完全克服了电场力做功，则有可得电子额最大初动能故A正确；B．根据以上分析可得该金属的逸出功而光的能量则可得故B错误；C．若光电流已经饱和，则将P向右移动时，电流表的示数不变，若光电流未饱和，则将P向右移动时正向电压增大，则光电子的移动速率增大，而根据可知，光电流将增大，若在移动的过程中光电流达到饱和，则继续移动P，光电流将不再变化，因此，将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变，故C正确；D．根据爱因斯坦的光电效应方程且同种金属的逸出功一定，因此，当照射到阴极K的光的能量一定时，将P向右移动，其逸出的光电子的最大初动能不变，即光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，故D错误。故选AC。22．（2023秋·江苏南通·高三统考开学考试）某点光源以功率P向外均匀辐射某频率的光子，点光源正对图中的光电管窗口，窗口的有效接收面积为S，每个光子照射到阴极K都能激发出一个光电子。已知闭合开关时电压表示数为U，阴极K的逸出功为W0，光速为c，电子电荷量为e，光子能量为E，光电管每秒接收到N个光子。求：（1）光子的动量大小p和光电子到达阳极A时的最大动能Ekm；（2）微安表的最大电流强度I和光电管窗口距点光源的距离R。【答案】（1），E－W0＋eU；（2）Ne，【解析】（1）每个光子的能量每个光子的动量为光电子从K逸出时的最大初动能Ek=E－W0光电子到达A时的最大动能Ekm=Ek＋eU=E－W0＋eU（2）通过微安表的电流强度设t秒发射总光子数为n，则t秒辐射光子的总能量太阳辐射高频光子的功率光电管距太阳的距离23．（2023秋·江苏镇江·高三统考开学考试）人眼对绿光最为敏感。现有一个绿光光源以P0的功率均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，人站在离光源为L的地方，人眼瞳孔的直径为d，不计空气对光的吸收，普朗克常量为h，真空中光速为c，球体表面积公式为S=4πr2。（1）绿光光子的能量ε为多大？单位时间内绿光源发射的光子数N为多少？（2）单位时间内进入人眼的光子数n又为多少？【答案】（1），；（2）【解析】（1）绿光光子的能量根据得单位时间内绿光源发射的光子数（2）单位时间内进入人眼的光子数【真题感知】24．（2023·浙江·高考真题）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天