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第 34 讲 光电效应 波粒二象性
1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.
2.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.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．
考点一 光电效应的实验规律
1．光电效应
在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
2．实验规律
(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．
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U.
c
(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．
[例题1] （2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响
因素，则（ ）
A．电源的左端为负极
B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大
C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零
D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大
【解答】解：A．光电子从K极逸出后要能顺利的形成光电流，需要加上正向电压，因此电源的
左端为正极，光电子在电场力的作用下向A板做定向移动，从而形成光电流，故A错误；
B．换更高频率的光照射，可以增大光电子的动能增加，使单位时间到达A极板的电子数增多，
电流增大；若到达饱和光电流，换更高频率的光照射，光电流并不会增大，电流表示数不变，
故B错误；
C．当滑动变阻器移动到最左端时，A、K两极板的电压为零，但逸出的光电子具有动能，可以
到达A极板，因此电流表的示数不为零，故C错误；
D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，A、K两极板的电压增大，光电子在电场力的作用下移动
的更快，即单位时间内到达A极板的光电子数目增多，则光电流增大，但若光电流已经达到饱
和，增大两极板的电压，光电流不在变化，因此滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数
可能一直增大，故D正确。
故选：D。[例题2] （2023•抚州一模）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照
射锌板，验电器指针张开一个角度。下列判断正确的是（ ）
A．锌板带正电，验电器带负电
B．将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角变大
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角变大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角变大
【解答】解：A．发生光电效应时，锌板失去电子带正电，验电器也带正电，故A错误；
B．因为发生光电效应时，锌板失去电子带正电，用带负电的金属小球与锌板接触，验电器电量
要减小，故其指针偏角变小，故B错误；
C．改用强度更大的紫外线灯照射锌板，单位时间内发出的光电子数目增多，则所带的正电增多，
验电器指针偏角增大，故C正确；
D．改用强度更大的红外线灯照射锌板，红光频率小于紫光频率，不一定能发生光电效应，验电
器可能指针不动，故D错误。
故选：C。
[例题3] （2023春•东城区期末）把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开
一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列说法正确的是
（ ）
A．验电器指针的张角会变大
B．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上
C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出
【解答】解：A、开始时锌板带负电，验电器带负电，指针张开一定的角度，用紫外线灯照射锌
板，锌板发生光电效应，锌板的电子逸出，锌板带正电，使验电器上的负电荷与后来的正电荷
中和，锌板所带电荷量先减少后增加，所以验电器指针张角先减小后增大，故A错误；
BCD、验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出，锌板带正电，验电器
上的负电荷转移到锌板上，最后验电器带上正电荷，不是因为锌板获得了电子，故 BC错误，D
正确。
故选：D。
考点二 光电效应方程和 E －ν 图象
k
1．光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能
量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s.
2．光电效应方程
(1)表达式：hν＝E＋W 或E＝ hν － W .
k 0 k 0
(2)物理意义：金属中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W，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E＝mv2.
0 k
3．由E－ν图象(如图)可以得到的信息
k
(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν.
c
(2)逸出功：图线与E 轴交点的纵坐标的绝对值E＝W.
k 0
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
[例题4] （2024•成都三模）如图为美国物理学家密立根测量金属的遏止电压U 与入射光
c
频率ν的实验图像，该实验证实了爱因斯坦光电效应方程的正确性，并且第一次利用光电效应
实验测定了普朗克常量h。若该图线的斜率和纵截距的绝对值分别为k和b，电子电荷量的绝
对值为e，则普朗克常量h可表示为（ ）A．k B．ek C．b D．eb
【解答】解：设金属的逸出功为W ，截止频率为ν ，则有W ＝hν
0 c 0 c
光电子的最大初动能E 与遏止电压U 的关系是E ＝eU
km C km c
根据光电效应方程为E ＝hν﹣W ；
km 0
W
联立两式可得：U = ℎ ⋅ν− 0，故U 与ν图象的斜率为k= ℎ ，那么普朗克常量约为h＝ek
C c
e e e
故B正确，ACD错误。
故选：B。
[例题5] （2024•河东区二模）在光电效应实验中，小张同学分别用甲光、乙光、丙光照
射同一光电管，得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示，则可判断出（ ）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．甲光的强度大于乙光的强度
C．丙光的波长大于乙光的波长
D．甲光照射时光电子最大初动能大于丙光照射时光电子最大初动能
1 1
【解答】解：A．根据光电效应方程 mv2 =hν﹣W和动能定理eU = mv2，可知入射光的频
2 m c 2 m
率越高，对应的截止电压U 越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，
c
故A错误；
B．因在发生光电效应条件下，最大光电流与照射光强度有关，照射光强度最大光电流越大，而
从图可以看出，甲光照射时最大光电流大于乙光照射时最大光电流，则甲光的强度大于乙光的
强度，故B正确；C．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以乙光的频率小于丙光的频率，乙光的波长大于丙
光的波长，故C错误；
D．甲光的截止电压小于丙光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子
最大初动能。故D错误。
故选：B。
[例题6] （2024•绍兴二模）如图所示，波长为 的光子照射逸出功为W的金属表面，由
正极板中央P点逸出的光电子（电荷量为e）经由电压λ 为U的平行电极板作用后，最后经由负
极板上方的小孔Q飞出。已知正负极板相距L，小孔Q与负极板中心相距D。假设小孔不影响
ℎc
电场的分布和电子的运动， ＞W+eU，下列说法正确的是（ ）
λ
ℎc
A．P点逸出的光电子初动能一定为 −W
λ
ℎc
B．从Q点飞出的电子动能最大值为 −W﹣eU
λ
ℎc L
C．从Q点飞出的电子动能一定大于 −W−eU
λ √L2+D2
ℎc
D．若正负极互换但电压大小不变，则从Q点飞出的电子动能一定等于 −W+eU
λ
【解答】解：A、从P点逸出的电子具有的动能不一定是最大初动能，所以从P点溢出的光电子
ℎc
的初动能不一定是 −W，故A错误；
λ
ℎc
B、从P飞出的电子的最大动能为E = −W，具有最大动能的电子从P到Q克服电子向力做
k
λ
的功为Ue，对该电子进行研究，根据动能定理有
ℎc
E' = −W﹣Ue
k
λ
故B正确；
C、由于从P点走出的光电子的动能是不确定的，所以到达Q时光电子的动能也是不能确定的，ℎc
是小于 −W−eU的任意值，故C错误；
λ
D、互换电压后，电场力对光电子做正功所以从 Q点飞出的电子的动能E ≥Ue，不一定等于
k
ℎc
−W+eU，故D错误；
λ
故选：B。
考点三 光的波粒二象性、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波动性．
(2)光电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大的地方，暗条纹是
光子到达概率小的地方，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．
[例题7] （2023•苏州三模）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为 m、速度为v 的
0
原子连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为
c。下列说法正确的是（ ）
A．激光冷却利用了光的波动性
ℎν
B．原子吸收第一个光子后速度的变化量为Δv=−
mC
C．原子每吸收一个光子后速度的变化量不同mcv
D．原子吸收 0个光子后速度减小到原来的一半
ℎν
【解答】解：A．在激光制冷中体现了激光的粒子性，故A错误；
ℎ c
B．根据德布罗意波长公式有λ= =
p ν
ℎν
可得一个光子的动量为p=
c
取v 方向为正方向，根据动量守恒定律有mv ﹣p＝mv
0 0 1
所以原子吸收第一个光子后速度的变化量为Δv＝v ﹣v
1 0
ℎν
代入数据联立解得Δv=− ，故B正确；
mc
C．每个光子的动量相同，根据动量守恒定律，因此原子每吸收一个光子后速度该变量相同，故
C错误；
mcv
D．原子吸收n= 0个光子后，速度为v
2
ℎν
取v 方向为正方向，根据动量守恒有mv ﹣np＝mv
0 0 2
代入数据解得v ＝0，故D错误。
2
故选：B。
[例题8] （2023•台州模拟）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹
作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一
次反射形成的，如图所示。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过
此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（ ）
A．在雨滴中a光的波长比b光大
B．在真空中a光的波速比b光小
C．在同一介质中a光的光子动量比b光大
D．从光的波粒二象性分析，a光比b光更能体现波动性sini
【解答】解：A．光线进入水滴折射时，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律n= ，
sinr
c
可知a光的折射率大于b光的折射率；根据折射率公式v= 可知，在同种介质中，a光传播速度
n
小于b光传播速度，a光的频率大于b光的频率，ν＝ v 可知，在雨滴中a光的波长比b光小，
故A错误； λ
B．各种色光在真空中传播的速度都相同，故B错误；
ℎ ℎ
C．a光的频率大于b光的频率，根据光子动量公式p= = ⋅ν可知，同一介质中a光的光子
λ c
动量比b光大，故C正确；
D．由于a光的频率大于b光的频率，因此a光的波长小于b光的波长，根据光的波粒二象性，
光的波长越短，光的粒子性越显著，a光比b光更能体现粒子性，故D错误。
故选：C。
[例题9] （2022秋•利通区校级期末）关于光的本性，下列说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦于1905年提出光子说，光子就是光电效应中的光电子
B．光电效应现象和康普顿效应分别从能量和动量角度反映了光的粒子性
C．光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的
D．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，少量光子产生的效果往往显示出波动性
【解答】解：A．光子以及光电子不是同一种粒子，首先对光子而言，光子不带电，而光电子带
负电，其次，光电子是光电效应中吸收光子后飞离金属表面的电子，故A错误；
B．光电效应现象以及康普顿效应分别从能量和动量角度反映了光的粒子性，故B正确；
C．光的波粒二象性认为光是一份一份的光子构成的，光的波粒二象性还认为光子是一种没有静
止质量的能量团，这与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别；除此之外，光同时还是一种概
率波，可以用波动规律来解释，但是与惠更斯的波动说中的光是一种机械波有本质区别，故 C
错误；
D．少量光子产生的效果往往显示出粒子性，大量光子产生的效果往往显示出波动性，故D错误。
故选：B。题型1光电效应方程的应用
1. （2024•德庆县模拟）被称为“火焰发现者”的火灾报警器，其光电管的阴极对室内
灯光中的紫外线毫无反应，只有被明火中的紫外线照射时才会报警。已知光电管阴极的金属发
生光电效应的截止频率为ν ，灯光中紫外线的频率为ν ，明火中紫外线的频率为ν ，则ν 、
0 1 2 0
ν 、ν 的大小关系是（ ）
1 2
A．ν ＞ν ＞ν B．ν ＞ν ＞ν C．ν ＞ν ＞ν D．ν ＞ν ＞ν
2 1 0 1 2 0 2 0 1 0 2 1
【解答】解：根据爱因斯坦光电效应方程E ＝hν﹣W
k 0
因为光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，说明灯光中的紫外线的频率为ν 小于光电
1
管内部金属的极限频率ν ，故ν ＜ν
0 1 0
明火中的紫外线照射到光电管的阴极K时才启动报警，说明明火中的紫外线的频率为ν 大于光
2
电管内部金属的极限频率ν ，故ν ＞ν
0 2 0
故ν 、ν 、ν 的大小关系是ν ＞ν ＞ν
0 1 2 2 0 1
故ABD错误，C正确。
故选：C。
2. （2024•湖州模拟）用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压U 随光的频率ν
c
变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（ ）
A．图线1、2一定平行
B．图线1对应金属材料的逸出功大
C．照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大
D．照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能大
ℎ W
【解答】解：A、由光电效应方程及动能定理可得eU ＝E ＝hν﹣W，可得U = ⋅ν− ，可
c km c
e eℎ
知图线的斜率表示 ，则图线的斜率相同，图线1、2一定平行，故A正确；
e
ℎ W
B、由U = ⋅ν− ，可知入射光的频率相等的情况下，图线1的遏止电压较大，所以图线1
c
e e
对应金属材料的逸出功小，故B错误；
C、由于饱和光电流仅仅与入射光的强弱有关，可知根据图中的条件不能判断 Q对应的光比P对
应的光产生的饱和电流哪一个大，故C错误；
D、由E ＝hν﹣W，可知光电子的最大初动能只与入射光的频率以及金属的逸出功有关，由图
km
可知P的频率小，则照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能小，故
D错误。
故选：A。
3. （2024•南宁二模）已知普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s，真空中的光速c＝3.0×108m/s。
极紫外线是光刻机用来制造先进芯片的光源，某金属板的极限波长为 3.3×10﹣8m，若用波长为
11nm的极紫外线照射该金属板，则金属板逸出光电子的最大初动能E 为（ ）
k
A．1.2×10﹣19J B．1.2×10﹣17J
C．2.4×10﹣19J D．2.4×10﹣17J
【解答】解：设金属板的极限波长为 ，逸出功为W ；
c 0
c λ
根据逸出功的定义W = ℎν = ℎ
0 c λ
c
代入数据解得
W =6.0×10−18J
0
c
根据爱因斯坦光电效应方程，最大初动能E = ℎν−W = ℎ −W
k 0 λ 0
代入数据解得 。
E =1.2×10−17J
k
综上分析，故ACD错误，B正确。
故选：B。
题型2光电管问题
4. （2024•广州二模）如图，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时，发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向为a→R→b
B．电流方向为b→R→a
C．光照时间越长，光电子的最大初动能越大
D．入射光光强增大，光电子的最大初动能增大
【解答】解：AB、发生光电效应，光电子向左运动，电流方向与电子定向移动方向相反，则电
流方向为b→R→a，故A错误，B正确；
CD、由光电效应方程E ＝hν﹣W ，知光电子的最大初动能与光频率有关，与照射时间和光照强
k 0
度无关，故CD错误；
故选：B。
5. （2024•海淀区一模）同学们设计的一种光电烟雾报警器的结构和原理如图 1和图2
所示。光源S向外发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的
散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，
电流大于I 就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置、
0
烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子个数越多。
已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）A．仅将图2中电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警
B．为使烟雾浓度达到1.2n时才触发报警，可以仅将滑片P向左移动到合适的位置
I
C．单位时间内进入光电管的光子个数为 0时，一定会触发报警
e
D．报警器恰好报警时，将图2中的滑片P向右移动后，警报有可能会被解除
【解答】解：A、仅将图2中电源的正负极反接，光电管C所加电压变为反向电压，则光电流会
减小，报警系统的电流会减小，在烟雾浓度为n时不能触发报警，故A错误；
B、烟雾浓度达到1.2n时，其他条件不变的情况下，光电流会变大，若要此情况恰好触发报警，
需要减小此时的光电流，可以仅将滑片P向左移动到合适的位置，减小光电管C所加的正向电
压，使光电流恰好等于I ，故B正确；
0
I
C、报警系统的电流等于I 时，根据电流定义式，可得单位时间内通过的光电子的个数为N= 0
0
e
I
，并不是一个光子一定能“打出”一个光电子，故单位时间内进入光电管的光子个数为 0时，
e
I
“打出”的光电子数量会少于 0，光电流会小于I ，不会触发报警，故C错误；
0
e
D、报警器恰好报警时，将图2中的滑片P向右移动后，光电管C所加的正向电压将增大，根据
光电流的变化特点，可知光电流增大或者处于饱和状态而不变，报警系统的电流不会减小，则
警报不能被解除，故D错误。
故选：B。
6. （2024•长沙县校级模拟）光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声
电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图
（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I﹣U图线， 、 表示遏止电压。下列
U U
c c
1 2
说法中正确的是（ ）A．甲、乙、丙三束光的光子动量p甲 ＝p乙 ＞p丙
B．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小
C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D．甲、乙是相同颜色的光，甲光束比乙光束的光强度弱
【解答】解：A．根据光电效应方程E ＝hν﹣W
k 0
光电流为零时的反向电压即为遏止电压U ，根据动能定理eU ＝E
c c k
联立可得eU ＝hν﹣W
c 0
利用图像可知遏止电压U ＞U
c1 c2
可知ν甲 ＝ν乙 ＜ν丙
ℎν
而光子动量p=
c
因此光子动量之间的关系为p甲 ＝p乙 ＜p丙
故A错误；
B．光电效应中eU ＝E
c k
可知E
k甲
＜E
k丙
故B正确；
1
C．光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为Δx= λ
d
由ν甲 ＜ν丙
c
又λ=
ν得 ＞
甲 丙
所以λ 分别λ用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光形成的干涉条纹间距比丙光的宽，故C
错误；
D．由题图可知，甲光和乙光频率相同，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，
故D错误。
故选：B。
题型3E -v图像
K
7. （2024•未央区校级模拟）照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出，可以用甲
图的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子，阳极A吸收阴极K逸出
的电子，在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。换
用不同频率的单色光照射阴极K得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像如丙图所
示。下列说法正确的是（ ）
A．乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有最大初动能
B．乙图中电压由0到U ，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多
1
C．丙图中的 是产生光电效应的最小波长
0
D．由丙图可知λ 普朗克常量h＝E
0
【解答】解：A、根据功能关系可 λ 知：eU截 = 1
2
mv2
m
；可知遏止电压的存在意味着光电子具有最
大初动能，故A正确；
B、根据饱和电流的意义可知，饱和电流说明单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，
电压由0到U 随着正向电压的增大，光电流增大，不能说明说明单位时间内逸出光电子的个数
1越来越多，故B错误；
ℎc 1
CD、根据爱因斯坦光电效应方程E ＝hν﹣W = −W ，E − 图象的横轴的截距的倒数大小等
k 0 0 k
λ λ
ℎc
于极限波长，由图知该金属的最大波长为 ，此时W =
0 0 λ
0
λ
ℎc
根据光电效应方程得：E = −W ，可知图线与纵坐标的交点大小等于该金属的逸出功，即
km 0
λ
W ＝E
0
Eλ
可得普朗克常量h= 0，故CD错误；
c
故选：A。
8. （2024•厦门模拟）用不同频率的光照射锌板的表面，可得光电子最大初动能 E 随入
k
射光频率ν的变化图像如图所示，图线与横轴、纵轴的截距分别为a、﹣b，则锌的逸出功为
b
b ，普朗克常量h可表示为 。（结果均用a、b表示）
a
【解答】解：根据爱因斯坦光电效应方程 E ＝hν﹣W 结合图像可知斜率等于普朗克常量，有 k
k 0
0−(−b) b
= = =h；
a a
b
当E ＝0时，有hν＝ha＝W ，即该金属的逸出功W ＝ha= ×a=b。
k 0 0
a
b
故答案为：b，
a
9. （2023•慈溪市校级模拟）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
频率的变化图像如图所示。图像与横轴交点的横坐标为 4.27×1014Hz，与纵轴交点的纵坐标为
0.5eV。由图可知（ ）A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz
C．该图像的斜率的倒数表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5eV
【解答】解：AB、图线与横轴的交点表示极限频率，故A正确，B错误；
C、根据光电效应方程E ＝hν﹣W可知，图线的斜率表示普朗克常量，故C错误；
k
D、图像中ν＝0时对应的E 的值表示逸出功的大小，可知该金属的逸出功不等于0.5eV，故D
k
错误；
故选：A。
题型4Uc-v图像
10. （2023•海淀区二模）如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压U 与入射光的频
e
率ν的关系图像。已知元电荷e。根据该图像不能得出的是（ ）
A．饱和光电流 B．该金属的逸出功
C．普朗克常量 D．该金属的截止频率
【解答】解：A、由图中信息无法计算饱和光电流，故A错误；
BC、设金属的逸出功为W ，截止频率为ν ，则有：W ＝hν
0 c 0 c
光电子的最大初动能E 与遏止电压U 的关系是：E ＝eU
km c km c
光电效应方程为：E ＝hν﹣W
km 0W
ℎ
联立两式可得：U = ν− 0
c
e e
ℎ
故U 与v图象的斜率为 ，从而解得普朗克常量与逸出功，故BC正确；
c
e
D、当U ＝0时，可解得：ν＝ν
c c
此时读图可知：ν≈4.27×1014Hz，即金属的截止频率约为4.27×1014Hz，故D正确。
本题选择错误选项；
故选：A。
11. （2023秋•西宁期中）如图甲所示，用三个光源a、b、c发出的光照射光电管阴极K
发生光电效应，测得电流随电压变化的图像如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）
A．a、c发出的光频率相同
B．a、c发出的光光强相同
C．b发出的光的频率比c的小
D．随着电压的增大，电流一定增大
【解答】解：A．根据爱因斯坦光电效应方程
eU ＝E ＝hν﹣W
c km 0
可知，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，由图可知：a光、c光的遏止电压相等，所
以a、c发出的光频率相同，故A正确；
B．同种频率的光，光强越大，饱和电流越大，a光和c光的频率相同，a光对应的饱和电流大于
c光对应的饱和电流，所以a光的光强大于c光的光强，故B错误；
C．由A项分析可知，b光的遏止电压大于c光的遏止电压，则b光的能量大于c光的能量，说
明b发出的光的频率比c的大，故C错误；
D．随着电压的增大，电流达到饱和电流值后不再增大，故D错误。
故选：A。
12. （2023•浙江模拟）爱因斯坦的光子说成功解释了光电效应实验中的各种实验现象，下面是与光电效应实验有关的四幅图，下列说法正确的是（ ）
A．在图1装置中如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角变大
B．由图2可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关
C．由图3可知，当入射光频率大于v 才能发生光电效应
2
D．由图3和图4可知，对同一种金属来说图中的v ＝v
c 1
【解答】解：A．先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应电子从金属板上飞出，
锌板负电荷减少张角变小，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错误；
B．由光子的能量公式：E＝hν
可知，光子的能量只与光的频率有关，与光的强度无关，故B错误；
CD．根据爱因斯坦光电效应方程：
E ＝hv﹣W ＝eU
km 0 C
变形可得：
U =
ℎv
−
ℎv
C
C e e
可知
v ＝v
2 C
v 为该金属的截止频率，故C正确，D错误。
2
故选C。题型5I-U图像
13. （2023•津市市校级开学）用图甲所示电路可以研究光电效应中电子的发射情况与光
照强弱、光频率等物理量间的关系（图中电源极性可对调）。图乙所示为 a、b、c三种光照下
得到的三条光电流I与A极、K极间电压U 的关系图线。下列说法正确的是（ ）
AK
A．若开关闭合时电流表有示数，则开关断开时电流表示数为0
B．若想测量饱和电流，则图甲中电源极性需要对调
C．若b是黄光，则a可能是蓝光
D．b、c是同种颜色的光，b的光强比c的光强大
【解答】解：A．开关闭合时电流表有示数，说明入射光的频率大于阴极K的极限频率，K极有
光电子逸出，不加电压时，也有光电子到达A极从而形成光电流，电流表仍有示数，故A错误；
B．若想测饱和电流，则需要把K极发射的光电子全部收集到A极上，需要建立方向由A指向
K的电场，A极电势高，接电源正极，故图甲中电源极性不需要对调，故B错误；
C．根据eU ＝E 以及光电效应方程表达式：E ＝hν﹣W
c km km
eU +W
可得ν= c
ℎ
同种K极金属材料的逸出功W一定，可知截止电压越大，入射光的频率ν越大，b对应的截止
电压大于a对应的截止电压，则a的频率比b的低，
由于蓝光的频率大于黄光的频率，若b是黄光，a不可能是蓝光，故C错误；
D．b、c的截止电压相同，证明光的频率相同，故是同种颜色的光，b的饱和电流比c的大，b
光照射时单位时间逸出的光电子数目多，说明b光单位时间打到K极的光子数多，所以b的光
强比c的光强大，故D正确。故选：D。
14. （2023春•渝中区校级期末）如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射
阴极K，实验测得电流I与电势差U 满足图乙所示规律，电子的电荷量约为1.6×10﹣19C，关
AK
于该实验说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为0.64eV
B．每秒钟阴极逸出的光电子数约为4×1012个
C．滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，电流计示数一定增大
D．如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大
【解答】解：A．由题图乙知，遏止电压为0.6V
根据动能定理，最大初动能为E ＝eU ＝0.6eV，故A错误；
k c
B．由题图乙知，饱和电流为0.64 A
根据电流强度的定义式，1s内逸出μ的光电子的电荷量q＝It＝0.64×10﹣6×1C＝6.4×10﹣7C
逸出的光电子数 q 6.4×10−7 ，故B正确；
n= = 个=4×1012个
e 1.6×10−19
C．由甲图可知，滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，光电管AK两极间电压增大，向左的场
强增大，光电子受到向右的电场力增大，若未达到饱和光电流，则电流计示数会增大，若已达
到饱和光电流，则电流计示数不会增大，故C错误；
D．饱和光电流取决于单位时间内入射的光子数，改用紫光照射阴极后，若紫光的光照强度减弱，
单位时间内光子数可能比绿光少，饱和光电流也可能减小，故D错误。
故选：B。
15. （2023春•厦门期末）如图所示，在研究光电效应实验中，用频率相同、强度不同的
光分别照射光电管的阴极形成光电流，则下列光电流与电压的关系I﹣U 图像中正确的是（
AK
）A． B．
C． D．
ℎν−W
【解答】解：根据光电效应方程E ＝hν﹣W ，以及E ＝eU ，解得遏止电压为：U = 0
km 0 km c c
e
，可知两光频率相同，遏止电压相同，即图像横轴截距相等。
根据饱和电压与入射光强度成正比，知光越强，饱和电流越大，故ACD错误，B正确。
故选：B。
题型6德布罗意波长、波粒二象性
16. （2023春•府谷县校级月考）关于物质波，下列说法中正确的是（ ）
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是本质相同的物质
B．物质波和光波都是机械波
C．粒子的动量越大，其波动性越易观察
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
【解答】解：A.实物粒子虽然与光子具有某些相同的性质，但粒子是实物，而光是电磁波，其
本质不同，故A错误；
B.物质波和光波不是机械波，物质波和光是概率波，故B错误；ℎ
CD.根据物质波的波长公式 = 可知，动量越大，波长越短，波动性越不明显，动量越小，波
p
λ
长越长，波动性越明显，故C错误，D正确。
故选：D。
17. （2023春•虹口区校级期末）关于光的波粒二象性，则（ ）
A．光子的能量由光的强度决定
B．光子的能量与光子的频率成正比
C．光电效应现象反映光的粒子性，说明光没有波动性
D．光子说中的光子与牛顿微粒说中的微粒相似
【解答】解：AB．光子的能量为：
E＝hν
与光子的频率成正比，不是由光的强度决定。故A错误；B正确；
C．光电效应现象反映光的粒子性，光的衍射现象和干涉现象说明光具有波动性，光具有波粒二
象性，故C错误；
D．牛顿的微粒说认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的光子说认为光是一种量子化的物质，故
D错误；
故选：B。
18. （2022•宁波二模）甲图是用激光水平照射竖直圆珠笔中的小弹簧得到的衍射图样，
它和乙图的DNA双螺旋结构的X射线衍射图样非常相似，我们常用衍射图样来分析事物的形
状结构。请根据单缝衍射的实验规律，分析激光通过下列哪个小孔可得到丙图衍射图样
（ ）A． B．
C． D．
【解答】解：根据单缝衍射的实验规律，当缝调到很窄时，亮条纹的亮度有所降低，宽度反而
增大，丙图衍射图样中间的亮斑呈扁平状，可知激光通过的小孔左右较窄上下较宽，故A正确，
BCD错误；
故选：A。
