文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
2024 高考物理二轮复习80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型82 光电效应模型
最新高考题
1．（2023 年6 月高考浙江选考科目）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
【参考答案】.AD
【名师解析】根据双缝干涉条纹间隔公式△x=Lλ/d，可得λ=d△x/L。电子动量
p=h/λ=
，A 正确；电子动能Ek=
=
=
，B 错误；根据爱
因斯坦光电效应方程，Ek=E-W0，解得光子能量E=W0+
，C 错误；由
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
E=cp 可得光子动量p= W0/c+
，D 正确。
2．（2023 全国高考新课程卷）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳
定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为
（普朗克常量
，元电荷
）（ ）
A．103Hz B．106Hz C．109Hz D．1012Hz
【参考答案】.C
【名师解析】能级差量级为10-5eV，跃迁发射的光子能量E=10-5eV=1.6×10-19×10-5J=1.6×10-
24J，根据光子能量公式E=hv，解得v 的数量级为109Hz，C 正确。
3. （2023 高考海南卷） 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
【参考答案】AC
【名师解析】
光的频率
，选项A 正确；
光子的能量
，选项B 错误；
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
光子的动量
，选项C 正确；
在时间t 内激光器发射的光子数
，选项D 错误。
4. （2022 天津学业水平选择性考试）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和
生活中有广泛的应用。a、b 两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（
）
A. 若a、b 光均由氢原子能级跃迁产生，产生a 光的能级能量差大
B. 若a、b 光分别照射同一小孔发生衍射，a 光的衍射现象更明显
C. 若a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应，a 光的遏止电压高
D. 若a、b 光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a 光的干涉条纹间距大
【参考答案】BD
【命题意图】本题以电磁波谱切入，考查能级、光电效应、双缝干涉、光的衍射及其相关
知识点。
【名师解析】
由图中a、b 两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a 光的波长
大于b 光的波长
，a
光的频率
小于b 光的频率
。若a、b 光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论
的频率条件
可知产生a 光的能级能量差小，故A 错误；
若a、b 光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a 光的衍射现象更
明显，故B 正确；
在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程
可知a 光的遏止电压低，故C 错误；
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
a、b 光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距
可知a 光的干涉条纹间距大，故D 正确。
5. （2023 高考江苏学业水平选择性考试） “夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射
的硬X 射线。硬X 射线是波长很短的光子，设波长为
。若太阳均匀地向各个方向辐射硬
X 射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N 个该种光子。已知探测仪镜头面积为
S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
（1）每个光子的动量p 和能量E；
（2）太阳辐射硬X 射线的总功率P。
【参考答案】（1）
，
；（2）
【名师解析】
（1）由题意可知每个光子的动量为
每个光子的能量为
（2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X 射线，根据题意设t 秒发射总光子数为n，则
可得
所以t 秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X 射线的总功率
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
6．（2023 高考北京卷）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，
比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别
用两种方法做出了解释．
现象：从地面P 点向上发出一束频率为
的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的
Q 点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为
．
方法一：根据光子能量
（式中h 为普朗克常量，m 为光子的等效质量，c 为
真空中的光速）和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率
．
方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理
论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率
，式中G 为引
力常量，M 为地球质量，R 为地球半径．下列说法正确的是（ ）
A．由方法一得到
，g 为地球表面附近的重力加速度
B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长
C．若从Q 点发出一束光照射到P 点，从以上两种方法均可知，其频率会变小
D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大
【参考答案】B
【名师解析】方法一中，由能量守恒定律，hν0=mgH+ hν，解得v=ν0（1-
），A 错误；
根据方法二接收器接收到的光的频率公式，可知，接收到的光的频率小于发出时光的频率
利用波长与频率成反比可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长，B 正确；若
从Q 点发出一束光折射到P 点，从以上两种方法均可知，其频率会变大，C 错误；通过类
比，可知，由于太阳质量远大于地球质量，太阳表面发出的光的频率在传播过程中需要克
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
服太阳引力做功，所以太阳表面发出的光的频率在传播过程中变小，D 错误。
最新模拟题
1.（2024 南京学情调研）有一种新型光电效应量子材料，当某种光照射该材料时，只产生
相同速率的相干电子束。用该电子束照射间距为d 的双缝，在与双缝相距为L 的观测屏上
形成干涉条纹，测得第1 条亮纹与第5 条亮纹间距为△x。已知电子质量为m，普朗克常量
为h，该量子材料的逸出功为W。求：
（1）电子束的德布罗意波长λ 和动量p；（2）光子的能量E。
【名师解析】根据条纹间距公式
解得 λ=
由
可得
（2）由Ek=
，可得 Ek=
光子能量 E=hν=W0+ Ek
联立解得：E= W0+
2. (2023 年7 月浙江宁波期末)如图是光电倍增管的工作原理图，其由阴极、阳极和多个倍
增电极组成，提高了光电管灵敏度。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此不断加速
电子。如图所示，光电阴极K 受光照后释放出光电子，电子以较大的动能撞击到第一个倍
增电极上，从这个倍增电极上激发出更多电子，最后阳极A 收集到光电网极的电子数比最
初从阴极发射的电子数增加很多倍，则（ ）
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A. 增大倍增级间的电压有利于提高其灵敏度
B. 入射光的频率越高，阴极K 发射出的光电子的初动能一定越大
C. 图中标号为偶数的倍增电极的电势高于奇数的倍增电极的电势
D. 保持入射光频率和各级间的电压不变，增大入射光光强不影响阳极收集到的电子数
【参考答案】A
【名师解析】
增大倍增级间的电压，光电子获得的动能越大，光电子能够以更大的动能撞击下一个倍增
管，下一个倍增管可以发射数量更多的光电子，有利于提高其灵敏度，故A 正确；
根据爱因斯坦光电效应方程可知，入射光的频率越高，阴极K 发射出的光电子的最大初动
能越大，但并不是所有光电子的初动能都会增大，故B 错误；
使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此不断加速电子，可知图中电势关系为
可知，图中标号为偶数的倍增电极的电势不一定高于奇数的倍增电极的电势，故C 错误；
光强指单位时间照射到单位面积上的光的能量，即为
，可知入射光频率不变，增大
入射光的光强时，即增加入射光的光子数目，则在保持入射光频率和各级间的电压不变时，
增大入射光光强，最终阳极收集到的电子数增大，故D 错误。
3. （2023 年7 月河南洛阳创新发展联盟期末）用波长为λ₁ 和λ₂ 的单色
光A 和B 分别照射两种金属C 和D 的表面。单色光A 照射两种金属时都能
产生光电效应现象；单色光B 照射时，只能使金属 C 产生光电效应现象，
不能使金属D 产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为 Wc 和WD，则
下列说法正确的是
A.
λ₁< λ₂, Wc>W D B . λ1< λ2,W
C.
λ₁> λ₂, Wc>W D D . λ1> λ2,W
【参考答案】 B
【名师解析】单色光 A 照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光 B 照
射时，只能使金属 C 产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光 A 的
频率大于单色光B 的频率，则 λ1<λ2。单色光 B 照射时，只能使金
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
属 C 产生光电效应现象，不能使金属 D 产生光电效应现象，则金属C 的逸出
功小于金属D 的逸出功，即 W C<W D,选项 B 正确。
4. (2023 年7 月浙江宁波期末) 让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约为
）上，可得到电子的衍射图样，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A. 电子衍射图样说明了电子具有粒子性
B. 加速电压越大，电子的物质波波长越短
C. 增大晶格尺寸，更容易发生衍射
D. 动量相等的质子和电子，通过相同的晶格，质子更容易衍射
【参考答案】B
【名师解析】
电子衍射图样说明了电子具有波动性，故A 错误；
B．根据
解得
加速电压越大，电子的物质波波长越短，故B 正确；
根据衍射的条件可知，增大晶格尺寸，更不容易发生衍射，故C 错误；
根据
，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，通过相同的晶格，衍射
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
程度相同，故D 错误。
5. （2023 年7 月河南洛阳创新发展联盟期末）于2019 年5 月20 日起正式
生效的新国际单位体系中，质量的单位千克是使用普朗克常量(h)进行定义
的。用国际单位制中的基本单位表示，普朗克常量的单位应为
A .kg⋅m³⋅s
-2 B.k g
-1⋅m
2⋅s
-1
C .kg⋅m
2⋅s
-1 D. J·s
【参考答案】. C
【名师解析】根据德布罗意波长公式变形有h=pλ，因动量p 的单位为
kg·m/s，波长λ 的单位为m，那么普朗克常量h 的单位为 kg⋅m
2·s
-1,故选
项 C 正确。
6. （2023 年7 月浙江绍兴期末）某同学用同一套装置来研究光电效应，当入射光频率为
时，遏制电压为
，当入射光频率为2ν0时，遏制电压为3U0，当遏制电压为
时入射
光的频率为（ ）
A. 3
B.
C. 5ν0
D. 7ν0
【参考答案】B
【名师解析】
根据题意
联立解得
，故选B。
7. （2023 年7 月河南洛阳创新发展联盟期末）(15 分)小戴同学研究光电效应
的实验装置如图所示，光电管的阴极 K 用某金属制成，其极限频率为
v ₀。该同学闭合开关S，用频率为 v₁ 的光照射光电管阴极 K，此时电流表
中有电流，调节滑动变阻器的滑片P，使微安表示数恰好变为0，记下此时
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
电压表的示数 U₁。已知光在真空中传播的速度为c，电子的电荷量为 e。
(1)求普朗克常量h；
(2)若换用光子动量为 p ₀的光照射光电管阴极 K，求此时的遏止电压 U₂；
(3)随着科技的发展，人们发现用某强激光照射光电管阴极 K 时，一个电子
在极短时间内能吸收2 个光子，若该强激光恰好不能使阴极 K 发生光电效
应，求该强激光的波长λ。
【名师解析】：(1)对光电子分析，根据动能定理有-eU ₁=0-Ek
根据光电效应方程有EK= hν ₁-W ₀(2 分)
根据截止频率与逸出功的关系有
W ₀=hv ₀ (1 分)
解得 h= eU 1
ν1- ν0
。(1 分)
(2)根据德布罗意公式可知，照射光的波长
λo= h
p0(1 分)
照射光的频率
ν2= c
λ0(1 分)
对光电子分析，根据光电效应方程有
hν ₂-hν ₀= Eₖ ₘ₂(1 分)
根据动能定理有 -eU ₂=- Eₖ ₘ₂(1 分)
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得 U 2= p0c
e - ν0U 1
ν1- ν0
。(2 分)
(3)根据题意并结合光电效应方程有
2hv₃-hv ₀=0 (2 分)
照射光的波长
λ= c
ν3(1 分)
解得 λ = 2c
ν0
。(1 分)
8 （2024 江苏南通期初考试）真空中一对平行金属板A 和B 正对放置,，紫外线持续照
射A 板，有光电子从A 板逸出，电子的电量为e，质量为m，普朗克常量为h。
(1)如图甲所示,在A、B 板之间接一灵敏电流计。当电流计示数为I 时,求每秒钟到达B 板的
电子个数N。
（2）在A、B 板之间接如图乙所示电压U 时灵敏电流计示数为零，求光电子离开A 板时，
光电子的物质波波长的最小值。
【名师解析】
(1)每秒钟到达B 板的电子个数为N,电荷量为Q=Ne
根据电流的定义式得 I=Q/t
其中t=1s 可得 N=I/e
(2)以具有最大动能的电子为研究对象,当其速度减小到0 时,电子恰好运动到接近B 板,设其
最大动能为Ekm; 根据动能定理得-eU=0-Ekm，Ekm =
，λ=h/p
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
解得 λ=
9. （2024 湖南长沙一中质检）如图所示，图甲为氢原子能级图，大量处于
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照射到图乙电路中光电管
阴极K 上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（ ）
A. 用能量为
的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
B. 阴极K 金属的逸出功为
C. 光电子最大初动能与入射光的频率成正比
D. 一个处于
能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3 种不同频率的光
【参考答案】B
【名师解析】
根据电离条件可知，要使处于基态的氢原子电离，需用能量大于或等于13.6eV 的子照射，
则用能量为
的光子照射，不可使处于基态的氢原子电离，故A 错误；
大量处于
能级的氢原子向基态跃迁时，发出频率最高的光子对应
到
的跃
迁，频率最高光子的能量为
由图丙可得辐射光电子的最大初动能为
故阴极K 金属的逸出功为
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
故B 正确；
由爱因斯坦光电效应方程
可知光电子最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，但不是成正比，故C 错误；
根据
可知大量处于
能级的氢原子向基态跃迁时共3 种频率的光，而一个处于
能级的
氢原子向基态跃迁时，最多只能放出2 种不同频率的光，故D 错误。
10.. （2023 西南大学附中高考适应性考试）如图所示是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，下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的逸出功为0.5eV
B. 该金属的极限频率为5.50×1014Hz
C. 根据该图像能求出普朗克常量
D. 根据该图像能求出电子的电荷量
【参考答案】C
【名师解析】
根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W，Ek-ν 图象的横轴的截距大小等于极限频率，由图知
该金属的极限频率为4.3×1014 Hz，故B 错误。
由Ek=hν-W，得知该图线的斜率表示普朗克常量h，则
故C 正确。
当Ek=hν-W=0 时，逸出功为W=hν0=6.67×10-34×4.3×1014J=2.88×10-19J≈1.79eV，故A 错误。
根据该图像不能求出电子的电荷量，选项D 错误。
11. . (2023 湖南名校5 月质检)氢原子能级如图甲所示，一群处于n＝5 能级的氢原子，向低
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3 条光电流I 随电压U
变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV 到3.11eV 之间。则（
）
A. 氢原子从n＝5 能级向低能级跃迁时能辐射出10 种频率的可见光
B. 图乙中当滑片P 从a 端移向b 端过程中，光电流I 有可能先增大后不变
C. 若图丙中3 条线均为可见光照射阴极得到，一个处于第一激发态的氢原子被1.99eV 的
电子撞击后可以发出c 光
D. 若图丙中3 条线均为可见光照射阴极得到，则a 光是氢原子从n＝5 的能级向n＝2 的能
级跃迁时辐射出的
【参考答案】BCD
【名师解析】
.氢原子从n=5 能级向低能级跃迁时能辐射出
=10 种频率的光，其中只有从n=5 能级跃迁
到n=2 能级、n=4 能级跃迁到n=2 能级及n=3 能级跃迁到n=2 能级发出的光为可见光，故A
错误；
.由图乙可知，当滑片P 从a 端移向b 端过程中，从a 到c 电压负向减小，从c 到b 电压正向
增大，所以光电流I 增大，当所有的光电子都能到达A 极板时，滑片移动光电流不再增大，
故当滑片P 从a 端移向b 端过程中，光电流I 可能先增大后不变，故B 正确；
. 由图丙可知c 光的遏止电压最小，由
可知c 光的能量最小，一个处于第一激发态的氢原子被1.99eV 的电子撞击后可以跃迁到
n=3 能级，向下跃迁时刻发出c 光，故C 正确；
.由图丙可知a 光
遏止电压最大，由
可知a 光的能量最大，在一群处于n=5 能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
n=5 能级向n=2 能级跃迁的辐射的光电子能量最大，故D 正确。
12. （2023 浙江杭州学军中学质检）如图1、2、3 所示为与光电效应相关的三幅图，图3
为a、b、c 三种单色光分别照射金属K 时得到的光电流I 与光电管两端电压U 的关系图线。
下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应是爱因斯坦最早在实验中发现，并用光子说成功加以解释
B. 图2 中，若仅将电源极性对调，则电流表一定无示数
C. 图2 中，若电流表无示数，说明金属K 受光照时一定没有发生光电效应
D. 根据图3 可知，b 光的光子动量一定大于c 光的光子动量
【参考答案】CD
【名师解析】
赫兹最早发现光电效应，故A 错误；
图2 中，若仅将电源正负极性对调，如果光电子的最大初动能大于电场力做功，光电子仍
可以到达A 板，电路中有电流，电流表有示数，如果光电子的最大初动能小于电场力做功，
则电路中没有电流，电流表没有示数，故B 错误；
图2 中，如果发生光电效应，光电子在电场力作用下向左运动，电路中有电流，电流表有
示数，如果电流表没有示数，说明没有发生光电效应，故C 正确；
图3 中，光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频
率，根据
可知入射光的频率越高，对应的截止电压
越大，由图丙所示可知，a、c 截止电压相等，
a、c 为同一频率的单色光，b 的截止电压大，b 的截止频率大，b 的波长λ 小，光的动量
波长越小光子动量越大，由此可知，b 光子的动量大于c 光子的动量，故D 正确。
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
。
13. （2023 年广东广州一模） 如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上
的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭
发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规
律（ ）
A. 光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止
B. 入射光的频率必须大于金属的极限频率，光电效应才能发生
C. 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大
D. 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大
【参考答案】A
【名师解析】
电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，
光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步。故选A。
14．（2023 四川成都七中二诊）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于
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照射到图乙电路中光
电管阴极
上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法不正确的是
（ ）
16
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．光电管阴极
金属材料的逸出功为
B．这些氢原子跃迁时共发出6 种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D．氢原子从
能级跃迁到
能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加
【参考答案】C
【名师解析】．由图甲可知光子的能量为
由图丙可知遏止电压为7V，所以光电子的初动能为
所以金属材料的逸出功为
，故A 正确，不符合题意；
这些氢原子跃迁时共发出
，种频率的光，故B 正确，不符合题意；
光电子由阴极K 向对面的极板运动，形成的电流在图乙中从右向左流动，要阻止该电流，
需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故C 错误，符合题意；
氢原子从
能级跃迁到
能级时，氢原子能量减小，库仑力做正功，核外电子动能
增加，故D 正确，不符合题意。故选C。
17
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
18
