2026届高考物理冲刺复习　光电效应　波粒二象性

2026届高考物理冲刺复习光电效应波粒二象性情境导思如图为用紫外线灯照射锌板的实验现象。试分析:(1)看到的现象是什么?说明了什么?(2)光电子是光子还是电子?(3)入射光的频率低于金属的截止频率时,还能使金属发生光电效应吗?(4)光照强度与光子数之间有什么关系?每个光子的能量由谁决定?知识构建小题试做1.(2024·湖南卷,1)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B小题试做2.(2025·内蒙古高考适应性考试)(多选)如图,不带电的锌板经紫外线短暂照射后,其前面的试探电荷q受到了斥力,则(

)[A]q带正电[B]q远离锌板时,电势能减小[C]可推断锌原子核发生了β衰变[D]用导线连接锌板前、后表面,q受到的斥力将消失AB考点一光电效应的规律及应用1.“四点”提醒(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。(2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。(3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。(4)光电子不是光子,而是电子。2.“两条”关系(1)光的强度大→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→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。3.“三个”关系式(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。(3)逸出功与极限频率的关系:W0=hνc。[例1]【光电效应的规律】(2024·黑吉辽卷,8)(多选)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BD【解析】

金属的逸出功是金属自身的固有属性,仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属逸出功不变,故A错误;根据光子能量公式ε=hν可知,增加此X光的强度,X光的光子能量不变,根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可知逸出的光电子最大初动能不变,故B正确,C错误;增加此X光的强度,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D正确。[例2]【光电效应的电路分析】(2024·海南卷,8)利用如图所示的装置研究光电效应,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]

改用频率比ν1更大的光照射,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考点二光电效应的图像光电效应的四类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(1)极限频率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,即W0=|-E|=E。(3)普朗克常量h:图线的斜率,即k=h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系(1)极限频率νc:图线与横轴交点的横坐标。(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。(4)逸出功W0:图线与Uc轴交点的纵坐标的绝对值与电荷量的乘积,即W0=eUm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:图线与横轴交点的横坐标。(2)饱和电流Im1、Im2:光电流的最大值。(3)最大初动能Ek=eUc[例3]【Ek-ν图像】(2025·江苏盐城阶段练习)某同学在研究某金属的光电效应现象时,发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和-b,已知电子所带电荷量为e,由图线可以得到(

)[A]

该金属的逸出功为a[B]

截止频率为b[C]

普朗克常量为[D]

当入射光的频率为2a时,逸出光电子的最大初动能为bD[例4]【Uc-ν图像】(2022·河北卷,4)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8.5×1014Hz[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A[例5]【I-U图像】(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【解析】

由光电效应方程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,光强相同时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。考点三光的波粒二象性物质波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2.物质波[例6]【波粒二象性】

关于光的波粒二象性,下列说法正确的是(

)[A]

光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的[B]

光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点[C]

大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性[D]

由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性D【解析】

光既具有粒子性,又具有波动性,大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显,并不矛盾和对立,故A、C错误;光是概率波,不同于机械波,光的粒子性也不同于质点,即单个光子既具有粒子性也具有波动性,故B错误;由于光既具有波动性,又具有粒子性,即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性,故