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16.1 光电效应与波粒二象性
考点一 光电效应的理解与应用........................................................................................................................................1
题组1：热辐射现象与光电效应现象.......................................................................................................................1
题组2：光电效应的实验规律....................................................................................................................................2
题组3：光电效应方程的应用....................................................................................................................................3
考点二 光电效应的图像问题............................................................................................................................................ 5
题组1：Ek-v 图像............................................................................................................................................................5
题组2：Uc-v 图像...........................................................................................................................................................6
题组3：I-U 图像.............................................................................................................................................................7
考点三 波粒二象性与物质波............................................................................................................................................ 8
题组1：光的粒子性与康普顿效应........................................................................................................................... 8
题组2：粒子的波动性验证与波粒二象性..............................................................................................................9
16.1 光电效应与波粒二象性
考点一 光电效应的理解与应用
题组1：热辐射现象与光电效应现象
1. （单选）热辐射是指物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象，辐射强度是指垂直于电磁波传播方向
上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。如图所示，在研究某一黑体热辐射时，得到了四种温度
下黑体辐射强度与波长的关系。图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则
由图可知，同一黑体在不同温度下( )
A. 向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度随温度升高均减小
B. 向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
C. 辐射强度的极大值随温度升高而向波长较长的方向移动
D. 辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动
2. （单选）光电鼠标是一种常见的计算机输入设备，其原理利用了光电效应。在鼠标表面安装一个光电传
感器，当光电传感器接收到光线，就会产生电信号，从而控制计算机的操作。关于光电效应，下列说法正
确的是( )
1
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A. 只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
B. 入射光的强度越大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大
C. 对于给定的金属，入射光的频率越大，逸出功越大
D. 同一光电管，入射光的波长越长，对应的遏止电压越小
3. （单选）光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光
束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路
中的开关断开，从而实现自动控制。则( )
A. 任意频率的光照射到光电管上，只要光照时间足够长就能产生光电流
B. 对于光电管来说，入射光波长必须大于某一极限值，才能产生光电效应
C. 该频率的光照射光电管，光的强度越强，单位时间内逸出的电子数越少
D. 当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，使报警电路中的开关闭合
题组2：光电效应的实验规律
4. （单选）关于光电效应现象，下列说法正确的是( )
A. 对于某种金属，只要光照时间足够长，就会发生光电效应
B. 在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比
C. 在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的强度无关
D. 对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须大于此波长，才能产生光电效应
5. （单选）如图所示，用由金属铯制成的光电管探究遏止电压U e与入射光频率ν的关系。当用频率为
4.8×10
14 Hz的红光照射光电管时，测得遏止电压为0.08V ;当用频率为7.3×10
14 Hz的紫光照射光电管时，
测得遏止电压为1.11V 。已知普朗克常量h=6.6×10
−34 J ⋅s，元电荷e =1.6×10
−19C，下列说法正确的
是( )
2
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A. 电源左侧为正极
B. 金属铯的逸出功为1.6eV
C. 题中紫光光子的能量为3.01eV
D. 金属铯的截止频率为6.4×10
14 Hz
6. （多选）如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的
大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV ，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压
表的示数为7V 时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位
置。则( )
A. 要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向a端移动
B. 不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的
C. 若10.2eV 为另一光子能量，则能发生光电效应的光子共有2种
D. 从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能不变
题组3：光电效应方程的应用
7. （单选）光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。
表中给出了6次实验的结果。
组
次
入射光子的能量/eV
相对光强
光电流大小/mA
逸出光电子的最大动能/eV
第
一
组
1
2
3
4.0
4.0
4.0
弱
中
强
29
43
60
0.9
0.9
0.9
3
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第
二
组
4
5
6
6.0
6.0
6.0
弱
中
强
27
40
55
2.9
2.9
2.9
由表中数据得出的论断中不正确的是( )
A. 两组实验采用了不同频率的入射光
B. 两组实验所用的金属板材质不同
C. 若入射光子的能量为5.0eV ，逸出光电子的最大动能为1.9eV
D. 若入射光子的能量为5.0eV ，相对光强越强，光电流越大
8. （单选）如图所示为光电管的结构及其工作原理图，当入射光照在管中金属板上时，电路中可以形成光
电流。在某次光电效应实验中，用波长为λ1和λ2的光分别照射同一光电管，均发生了光电效应，对应的逸
出功分别为W 1和W 2，所逸出的光电子的最大初动能分别为Ek 1，Ek 2，遏止电压分别为U c1、U c 2，且
U c1>U c 2，则下列说法正确的是( )
A. W 1<W 2
B. W 1>W 2
C. Ek 1< Ek 2 D. λ1< λ2
9. （单选）如图所示为研究光电效应的装置，当分别利用波长为2 λ、λ的单色光照射锌板时，从锌板表面
逸出的光电子的最大初速度之比为1∶3，电流计的示数均不为零。已知单色光在真空中的传播速度为c，
普朗克常量为h。则( )
A. 锌板的极限频率为9c
16 λ
B. 用波长为2 λ的光照射锌板时，电流计的示数较大
C. 用波长为3 λ的单色光照射锌板时，能从锌板表面逸出光电子
D. 用波长为2 λ、λ的单色光分别照射锌板时，二者遏止电压之比为1∶9
10. （多选）如图所示，电源的电动势为E，内阻不计。K是光电管的阴极，A是光电管的阳极，它们都
是半径为r的圆形金属板，两圆心间距离为l，两圆心连线与两板垂直，当两板间存在电压时，板间的电场
可视为匀强电场。R为滑动变阻器，长度ab=bc =cd =df 。电压表V (0刻度在表盘中间)和灵敏电流计G均
为理想表。频率为ν的细激光束照射到K的中心O上，使阴极发射光电子。合上开关S，当滑动变阻器的滑
动触头P从c向左滑动到达b处时，灵敏电流计G读数刚好为0；当滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到
4
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d后，再向f 滑动的过程中，电压表V 读数增大而灵敏电流计G的读数保持不变。不计光电子之间的相互作
用和重力，普朗克常量为h，电子带电量为−e(e为元电荷)，电子质量为m，下列说法正确的是
A. 光电子的最大初动能为eE
2
B. 阴极K的金属材料的逸出功为hν −eE
4
C. 阳极A的半径不小于2l
D. 换用光强更大的同种激光照射阴极K，滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到d后，再向f 滑动的过程
中，电压表V 读数增大，灵敏电流计G的读数也增大
考点二 光电效应的图像问题
题组1：Ek-v 图像
1. （多选）用光照射金属钠时逸出的光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的图像如图(a)所示，氢
原子的能级图如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A. 金属钠的极限频率为5.53×10
14 Hz
B. 金属钠的逸出功约为2.29eV
C. 逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D. 若用氢原子从n= 4能级跃迁到n=2能级时辐射的光照射金属钠，将有光电子逸出
2. （多选）在研究a、b两种金属发生光电效应现象的实验中，得到从金属表面逸出光电子最大初动能Ek
与入射光频率v之间的关系如图中直线①②所示。已知h为普朗克常量，则( )
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A. 图中直线①②的斜率均为h
e
B. 金属a的逸出功小于金属b的逸出功
C. 在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D. 若产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到金属b的光频率较高
题组2：Uc-v 图像
3. （单选）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 c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h νc
B. 钠的截止频率为8.5×10
14 Hz
C. 图中直线的斜率为普朗克常量h
D. 遏止电压U c与入射光频率ν成正比
4. （多选）对于钠和钙两种金属，其遏止电压U C与入射光频率v的关系如图所示。用h、e分别表示普朗
克常量和电子电荷量，则( )
A. 钠的逸出功小于钙的逸出功
B. 图中直线的斜率为h
e
C. 在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D. 若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高
题组3：I-U 图像
6
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5. （单选）图1为光电效应实验电路图，某小组用黄、蓝两种颜色的激光分别照射光电管的阴极K，图2为
两次实验得到的I −U曲线，则( )
A. 图2中a光表示蓝光，b光表示黄光
B. 研究图2中U >0的规律时，图1的开关需接在1接线柱上
C. a、b两束光分别射入同一双缝干涉装置，a光的条纹间距更大
D. 换用红色激光进行实验，一定可以测得另一条I −U曲线
6. （多选）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。断开开关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. 由丙图可知普朗克常量h= E λ0
c
B. 丙图中的λ0是产生光电效应的最小波长
C. 乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值
D. 乙图中电压由0到U 1，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
7. （单选）如图1所示，一束由P、Q两种频率的光组成的复色光照射阴极K，调节滑动变阻器，记录电
流表与电压表的示数，并用图像表示两者的关系(图2所示)。若用P、Q光单独照射，可得到遏止电压分别
为U 1、U 2，饱和电流分别为I 1、I 2(I 1 大于I 2)；若用P、Q光分别照射处于第一激发态的氢原子，只
有P光能使氢原子电离。下列说法正确的是( )
7
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A. U 0=U 1+U 2
B. U 0=U 1
C. I 0= I 1
D. I 0= I 1+ I 2
考点三 波粒二象性与物质波
题组1：光的粒子性与康普顿效应
1. （单选）在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子发生碰撞时，要把一部分动量转移给电子。关
于此碰撞，下列说法错误的是( )
A. 碰撞后光子的频率变大B. 碰撞后光子的波长变大
C. 碰撞过程中动量守恒
D. 碰撞过程中能量守恒
2. （单选）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子理论的说法正确的是( )
A. 光电效应实验中，绿光照射可以让电子逸出，则改用黄光照射也可以让电子逸出
B. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
C. 康普顿在研究石墨对X射线散射时，发现散射后有波长大于原波长的射线
D. 德布罗意认为电子具有波动性，但是质子不具有波动性
题组2：粒子的波动性验证与波粒二象性
3. （单选）一束高能电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样。则( )
A. 该实验表明电子具有粒子性
B. 图中亮纹为电子运动的轨迹
C. 图中亮纹处电子出现的概率大
D. 电子速度越大，中心亮斑半径越大
4. （单选）电子显微镜之所以比光学显微镜分辨率高，是因为电子的德布罗意波长比可见光的波长短。如
果一个电子的德布罗意波长与动能为Ek的质子的德布罗意波长相等，则这个电子的动量大小为(已知电子
的质量为m，质子质量为电子质量的k倍)( )
A. √2km Ek B. √2m Ek
C. √
2m Ek
k
D. 1
k √2m Ek
8
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5. （单选）我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH −F 120实现了超高分辨率成像，其分辨率
提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100V 电压加速后，其德布
罗意波长为λ，若加速电压为10kV ，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为( )
A. 100 λB. 10 λ C. 1
10 λ D. 1
100 λ
9
