文档内容
第67讲 光电效应 波粒二象性
目录
01、考情透视，目标导
航
02、知识导图，思维引航
03、考点突破，考法探究.............................................................................................3
考点一.光电效应规律的理解及应用......................................................................3
知识点1．与光电效应有关的五组概念对比..................................................3
知识点2．光电效应的两条分析思路..............................................................3
知识点3．光电效应中三个重要关系..............................................................3
考向1 对光子说的理解..................................................................................3
考向2 光电效应规律的研究..........................................................................4
考向3 爱因斯坦光电效应方程的应用..........................................................4
考点二.光电效应的四类图像问题..........................................................................5
考向1 E -ν图像..............................................................................................6
k
考向2 Uc-ν图像.............................................................................................6
考向3 同频率入射光的I-U图像...................................................................7
考向4 不同频率入射光的I-U图像...............................................................8
考点三.对波粒二象性、物质波的理解..................................................................8
知识点1.对光的波粒二象性的理解.................................................................8
知识点2.物质波.................................................................................................9
考向1．对康普顿效应的理解..........................................................................9
考向2．对物质波的理解..................................................................................9
考向3．对波粒二象性的理解........................................................................10
04、真题练习，命题洞见...........................................................................................10
2024·海南·高考物理第6题
2024·北京·高考物理第4题
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考情 2024·湖南 ·高考物理第8题
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2024·浙江 ·高考物理第9题
2024·贵州 ·高考物理第8题目标1.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、
复习
最大初动能、截止频率等物理量。
目标
目标2.会分析光电效应的图像问题。
目标3.理解物质波的概念，理解光的波粒二象性。
考点一.光电效应规律的理解及应用
知识点1．与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发
射出来的电子，其本质是电子。光子是因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做
功的情况，才具有最大初动能。
(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无
关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E
＝hν。
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是
简单的正比关系。
知识点2．光电效应的两条分析思路
(1)入射光强度大→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→光电子的最大初动能大。
知识点3．光电效应中三个重要关系
(1)爱因斯坦光电效应方程：E＝hν－W。
k 0
(2)光电子的最大初动能E 与遏止电压U 的关系：E＝eU。
k c k c
(3)逸出功W 与截止频率ν 的关系：W＝ hν。
0 c 0 c
考向1 对光子说的理解
1．(多选)已知一个激光发射器功率为P，发射波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，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t内激光器发射的光子数为
【答案】AC
【解析】：光的频率ν＝，选项A正确；光子的能量E＝hν＝，选项B错误；光子的动量p＝，选项C正确；
在时间t内激光器发射的光子数n＝＝，选项D错误。
考向2 光电效应规律的研究
2．用如图所示装置进行光电效应实验：用频率为ν的单色光照射金属K，滑动变阻器的滑片P与固定端O
都在中央位置时，灵敏电流计G中有电流通过。下列说法正确的是( )
A．增大该单色光的强度，灵敏电流计G示数一定增大
B．滑片P向a端移动过程中，灵敏电流计G示数一定不断增大C．滑片P向a端移动可测遏止电压U
c
D．换用频率小于ν的单色光照射金属K，灵敏电流计G中一定没有电流通过
【答案】A
【解析】：增大该单色光的强度，逸出的光电子变多，由题意可知光电流变大，灵敏电流计 G示数一定增
大，A正确；滑片P向a端移动过程中，灵敏电流计G示数增大至饱和光电流后不再变化，B错误；由题
图可知，滑片P向a端移动，正向电压增大，无法测出遏止电压U，只有滑片P向b端移动才可测遏止电
c
压U，C错误；换用频率小于ν的单色光照射金属K，有可能发生光电效应，灵敏电流计G中可能有电流
c
通过，D错误。
考向3 爱因斯坦光电效应方程的应用
3．(2024·南通高三第一次调研)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量。
已知电子的电荷量e＝1.60×10－19 C。
(1)开关S断开时，用单色光照射光电管的K极，电流表的读数I＝1.76 μA。求单位时间内打到A极的电子
数N；
(2)开关S闭合时，用频率ν ＝5.8×1014 Hz和ν ＝6.8×1014 Hz的单色光分别照射光电管的K极，调节滑动
1 2
变阻器，电压表示数分别为U＝0.13 V和U＝0.53 V时，电流表的示数刚好减小到零。求普朗克常量h。
1 2
【答案】：(1)1.1×1013 (2)6.4×10－34 J·s
【解析】：(1)由I＝，且q＝Nte
联立解得N＝＝＝＝1.1×1013。
(2)设用频率为ν的光照射K极时，逸出的光电子的最大初动能为 E ，对应的遏止电压为U，逸出功为
k
W。
0
根据爱因斯坦光电效应方程有
E ＝hν－W，E ＝hν－W
k1 1 0 k2 2 0
根据动能定理有eU＝E ，eU＝E ，
1 k1 2 k2
联立解得h＝＝6.4×10－34 J·s。
考点二.光电效应的四类图像问题
图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν
c
最大初动能E 与入
k
②逸出功：图线与E 轴交点的纵坐标的绝对
k
射光频率ν的关系
值W＝|－E|＝E
0
图线
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不 ①遏止电压U：图线与横轴的交点的横坐标
c
同的光，光电流与 ②饱和光电流I ：光电流的最大值
m
电压的关系图线 ③最大初动能：E＝eU
k c
颜色不同时，光电 ①遏止电压U 、U
c1 c2
流与电压的关系图 ②饱和光电流
线 ③最大初动能：E ＝eU ，E ＝eU
k1 c1 k2 c2
①极限频率ν：图线与横轴的交点的横坐标
c
遏止电压U 与入 ②遏止电压U：随入射光频率的增大而增大
c c
射光频率ν的关系 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷
图线 量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反
向电压)
考向1 E -ν图像
k
1．金属钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被
美誉为“太空金属”。用频率为2.5×1015 Hz的单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光
电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示。普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则下列说法正确的
是( )
A．钛的极限频率为2.5×1015 Hz
B．钛的逸出功为6.63×10－19 J
C．随着入射光频率的升高，钛的逸出功增大
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
【答案】B
【解析】：由题图可知，当最大初动能等于零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则有 ν＝1.0×1015
c
Hz，可知钛的逸出功W ＝hν＝6.63×10－34×1.0×1015 J＝6.63×10－19 J，A错误，B正确；逸出功由金属
0 c
本身的性质决定，与入射光频率无关，C错误；由题图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，D错误。
考向2 Uc-ν图像
2．如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压U 与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接
c
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hν
c
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U 与入射光频率ν成正比
c
【答案】A
【解析】：根据遏止电压与最大初动能的关系有eU＝E ，根据光电效应方程有E ＝hν－W ，结合图
c kmax kmax 0
像可知，当 U 为 0 时，解得 W ＝hν ，A 正确；钠的截止频率为 ν ，根据图像可知，截止频率小于
c 0 c c
8.5×1014Hz，B错误；结合遏止电压与光电效应方程可解得U＝ν－，可知，题图中直线的斜率表示，C错
c
误；
考向3 同频率入射光的I-U图像
3．某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电
流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则有关这两个光电
管的说法正确的是( )
A．a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大
B．照射光电管b时产生光电子的最大初动能大
C．照射两光电管时光电管b产生光电子需要的时间较长
D．光电管a阴极所用金属的极限频率小
【答案】B【解析】： 照射两个光电管所用的是同一种光，光子能量相同，A错误；根据动能定理－eU＝0－E ，
c k
可知，最大初动能与遏止电压成正比，根据图像可知U
