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第72 讲 光电效应 波粒二象性
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·吉林白山·统考一模）用甲、乙两种单色光分别照射锌板，都能发生光电效应。已知乙光的频率
是甲光频率的2 倍，用甲光照射锌板逸出的光电子的最大初动能为
，用乙光照射锌板逸出的光电子的最
大初动能为
，则锌板的逸出功为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】根据爱因斯坦光电效应方程有
；
解得
故选A。
2．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）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2.5×1015Hz 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
数h=6.63×10−34J·s，则下列说法正确的是（ ）
A．钛的极限频率为2.5×1015Hz
B．钛的逸出功为6.63×10-19J
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
【详解】AB．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
，可知钛的逸出功
，A 错误，B 正确；
C．逸出功由金属本身的性质决定，与入射光频率无关，C 错误；
D．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。故选
B。
3．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）某探究小组在实验室用相同双缝干涉实验装置测量
甲、乙两种单色光的波长时，发现甲光的相邻亮条纹间距大，乙光的相邻亮条纹间距小，若用这两种光分
别照射同一金属板，且都能发生光电效应，以下说法正确的时（ ）
1
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A．甲种单色光对应图2 中的曲线B
B．乙种单色光光子的动量小
C．若想通过图1 装置测得图2 中的
和
，需使A 极接电源正极，K 极接电源的负极
D．若用甲乙两种单色光，对同一装置做单缝衍射实验，则甲种光更容易发生明显衍射现象
【答案】D
【详解】AB．甲光干涉条纹间距大说明甲光波长较长，频率低，使同一金属板发生光电效应时，甲光对应
的最大初动能小，所以遏止电压小，甲光应对应曲线C，据
可知甲光的动量小，故AB 错误；
C．图2 中所示电压为遇止电压，在光电管两端应加反向电压，A 极板应接电源负极，K 极板应接正极，故
C 错误；
D．波长越长的光，对同一障碍物衍射现象越明显，甲光的更容易发生明显衍射现象，故D 正确。故选
D。
4．（2023·湖南·模拟预测）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，
得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电
管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为，结合图中数据可知（ ）
A．普朗克常量
B．光电管的
极材料的逸出功为
C．
光为紫色弱光
D．光为绿色强光
【答案】A
【详解】A．根据光电效应方程有
根据动能定理可得
联立可得
可知
图像的斜率为
解得
故A 正确；
2
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B．根据
由
图像可知当
时
则有
解得该实验所用光电管的
极材料
的逸出功为
故B 错误；
CD．入射光频率越大，遏止电压越大，所以
、
为同一种光，且
、
的频率小于的频率，则
、
为
绿光，为紫光。而入射光越强，饱和光电流越大，所以
为强绿光，故C、D 错误。故选A。
5．（2023·河南郑州·统考模拟预测）用光电管探究光电效应规律的实验中，当用不同频率的光照射两种光
电管的阴极时，得到的遏止电压
与入射光的频率
的关系分别为图中a、b 图线所示。由图中数据可知
（ ）
A．
B．
C．普朗克常量
D．a 图线对应的阴极材料的逸出功为
【答案】C
【详解】AB．由光电效应方程
，可得
结合图像可知图像的斜率
故AB 错误；
C．由
，可得普朗克常量
故C 正确；
D．a 图线对应的阴极材料的逸出功为
故D 错误。故选C。
6．（2023·河北·校联考模拟预测）如图所示是探究光电效应的实验装置，阴极K 由金属钾制成，金属钾的
截止频率为
，不同色光的光子能量如表所示。已知普朗克常量为
，电子的电荷量
为
。以下说法正确的是（ ）
3
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色光
红
橙
黄
绿
蓝靛
紫
光子能量范围
A．用红光照射阴极K 时，只要时间足够长，则就能发生光电效应
B．用红光照射阴极K 时，只要照射强度足够大，则就能发生光电效应
C．用紫光照射阴极K 时，若直流电源的左侧为电源的正极，则增大K、A 间的电压时，电流表的示数
先增大，后减小
D．用紫光照射阴极K 时，若直流电源的左侧为电源的正极，则增大K、A 间的电压时，电流表的示数
可以减小到0
【答案】D
【详解】AB．金属钾的逸出功为
而红光光子能量范围为
，所以红光照射时不能发生光电效应，故AB 错误；
CD．紫光光子能量范围为
，用紫光照射时，可以发生光电效应；紫光照射时，若直流电源的
左侧为电源的正极，光电管内加反向电压，则增大
间的电压时，灵敏电流计的示数可以减小到0，
故C 错误，D 正确。故选D。
7．（2023·安徽·校联考模拟预测）如图所示，在研究光电效应的实验中，分别利用a、b 两束光照射到
M、N 两种材料调成的阴极
上，发生电效应。已知
光是氢原子从
的能级跃迁到基态发出的光，b
光是氢原子从
的能级跃迁到基态发出的光，M 是金属钨（逸出功为
），N 是金属钙（逸出功为
）。已知氢原子第n 能级的能量为
其中
。下列说法正确的是（
）
A．
光的波长大于
光波长
B．
光光子的动量大于
光光子的动量
C．从M 逸出的电子最大初动能大于从N 逸出的电子最大初动能
D．从M 逸出的电子的物质波最小波长比从N 逸出的短
【答案】B
【详解】C．
光、
光的能量为
；
根据光电效应
解得
；
故从M 逸出的电子最大初动能小于于从N 逸出的电子最大初动能，故C 错误；
4
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A．根据氢原子能级可知
光的频率比
光大，根据波长公式
可知
光的波长小于
光波长，A 错误；
B．根据光子动量公式
可知
光光子的动量大于
光光子的动量，故B 正确；
D．根据光电效应
可知从M 逸出的电子的物质波最小波长比从N 逸出的长，故D 错误。
故选B。
8．（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速
度为
的原子连续吸收多个迎面射来的频率为
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
B．原子吸收第一个光子后速度的变化量为
C．原子每吸收一个光子后速度的变化量不同
D．原子吸收
个光子后速度减小到原来的一半
【答案】B
【详解】A．在激光制冷中体现了激光的粒子性，故A 错误；
B．根据德布罗意波长公式有
可得一个光子的动量为
根据动量守恒有
所以原子吸收第一个光子后速度的变化量为
故B 正确；
C．由动量守恒，每个光子的动量相同，所以原子每吸收一个光子后速度该变量相同，故C 错误；
D．原子吸收
个光子后，根据动量守恒有
即
解得
故D 错误。故选B。
9．（2023·湖南·模拟预测）汽车雾灯发出的是黄光，若每秒有N 个黄光光子进入瞳孔，正常人的眼睛就能
察觉。已知人眼瞳孔直径为d、黄光的波长
、普朗克常量为h、光速为c、那么功率为P 的黄色点光源发
出的光若能被正常人察觉，光源距离人眼的最大距离为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
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【详解】设光源到人眼的最大距离为R，则根据能量守恒定律有
其中
，解得
故选C。
10．（2023·北京通州·潞河中学校考三模）为落实国家“双碳”战略，推动能源绿色低碳转型，某区推进
新型绿色光伏发电，光伏发电的原理是光电效应。假设太阳光子垂直射到发电板上并全部被吸收。已知光
伏发电板面积为，发电板单位面积上受到光子平均作用力为
，每个光子动量为
（其中为普朗克常
量，
为光子的频率，为真空中的光速），则下列说法正确的是（ ）
A．发生光电效应时，入射光的强度越大遏止电压越高
B．发生光电效应时，入射光的频率越高饱和光电流一定越大
C．秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为
D．t 秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为
【答案】C
【详解】A．对光电效应的过程，根据能量守恒有
即入射光的频率越大，遏止电压越高，
故A 错误；
B．发生光电效应时，入射光越强，光含有的光子数越多，其饱和光电流一定越大，故B 错误；
CD．设t 秒内该光伏发电板上接收到的光子数为n，根据动量定理可得
已知光子的平均作用力为
F，则有
联立解得光伏发电板接收到的光子数为
则由
可得，t 秒内该光伏发电板上
接收到的光子能量为
故C 正确，D 错误。故选C。
11．（2024·浙江·模拟预测）处在同一激发态的原子跃迁到Ⅰ态和Ⅱ态时分别产生a 光和b 光。用a、b 光
分别照射同一光电管阴极时都能发生光电效应，且对应的遏止电压
，则（ ）
A．I 态和Ⅱ态对应的能量
B．a 光和b 光的光子动量
C．a 光和b 光的光子能量
D．a 和b 光分别入射同一双缝干涉装置时相邻亮纹间距
【答案】AD
【详解】B．遏止电压
，说明a 光子的能量大于b 光子的能量，则a 的波长小于b 的波长，根据光
子的动量公式
，可知光子动量
，故B 错误；
A．光子的能量等于原子跃迁前后两个能级之间的能量差，由于a 光子的能量大于b 光子，说明能级
，故A 正确；
6
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D．根据双缝干涉的条纹间距公式
，可知波长较小的a 光子，其光束的干涉条纹
相邻亮纹的间距更小，即
，故D 正确；
C．在光电效应中，光电子的最大初动能等于光子能量与逸出功之差，即
而遏止电压与电子电荷
量的乘积等于光电子的最大初动能，即
联立两式可得
由
，有
整理得
即
故C 错误。故选AD。
12．（2023·广东深圳·深圳中学校考三模）如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A
和K、A 间若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A 间加上电压，使阴极K、各倍增
电极到阳极A 的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K 时，就会有光电子射出，在加速电场作用
下，光电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，将动能转移给其他电子，从而激发出更多电子，最后
阳极A 收集到的电子数比最初从阴极发射的光电子数增加了很多倍。下列说法正确的有（ ）
A．光电倍增管适用于所有频率的光
B．保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多
C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强可能影响阳极收集到的电子数
D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，蓝光和紫光照射逸出的光电子的动能可能相等
【答案】BCD
【详解】A．光电倍增管工作时，入射光照射在阴极K 上发生光电效应，即要求入射光的频率不低于阴极
K 的截止频率，所以光电倍增管并不适用于所有频率的光，故A 错误；
B．保持入射光不变，增大各级间电压，撞击各极的电子动能增大，从而可能激发出更多的电子，使阳极
收集到的电子数增多，故B 正确；
C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强，阴极K 单位时间内发射的光电数增多，可能使
第一倍增极被激发出的电子增多从而最终影响阳极收集到的电子数，故C 正确；
D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，根据光电效应方程
可知，由于蓝光和紫光
频率不同，所以逸出的光电子的最大初动能一定不等，但动能可能相等，故D 正确。故选BCD。
13．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）如图所示，是研究光电效应的电路图。①、②两束单色光是由
处在同一激发态的原子跃迁到I 态和II 态时产生的，若光束①通过窗口照射到阴极K 后，滑动变阻器的滑
片P 滑到位置a 时，电流表的读数恰好变为0：光束②通过窗口照射到阴极K 后，滑动变阻器的滑片P 滑
到位置b 时，电流表的读数恰好变为0，则下列说法正确的是（ ）
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A．光束①产生的饱和电流一定小于光束②的饱和电流
B．光束①产生的光电子初动能一定小于光束②产生的光电子初动能
C．发生原子跃迁后对应能级的能量
D．光束①和光束②通过同一狭缝后，光束①的中央亮纹更宽
【答案】CD
【详解】B．光电子的初动能在0-
范围之间，因此光束①产生的光电子的初动能不一定小于光束②产
生的光电子的初动能，故B 错误：
C．根据图像可知，滑动变阻器的滑片P 滑到位置a 时的减速电压小于滑到位置b 时的减速电压，即光束①
的遏止电压小于光束②的遏止电压，根据
可知，光束①的光子的能量小于光束②的光
子的能量，根据
由于①、②两束单色光是由处在同一激发态的原子跃迁到I 态和II 态时产生的，
则发生原子跃迁后对应能级的能量
，故C 正确：
A．根据上述，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，即光束①的光子的频率小于光束②的光子
的频率，饱和电流与光照强度和光的频率有关，由于两种光的光照强度关系不确定，则光束①产生的饱和
电流与光束②产生的饱和电流的关系也不确定，故A 错误；
D．光束①的光子的频率小于光束②的光子的频率，则光束①的光的波长大于光束②的光的波长，根据条
纹间距公式
可知光束①和光束②通过同一狭缝后，光束①的中央亮纹更宽，故D 正确。故选
CD。
14．（2024·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）氢原子能级如图甲所示，一群处于n=5 能级的氢原子，
向低能级跃迁时发出多种频率的光，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4 种不同频率的可见光
8
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B．图乙中当滑片P 从a 端移向c 的过程中，光电流I 不断减小
C．a 光的频率比b 光大一些
D．在a 光和c 光强度相同的情况下，电路中c 光的饱和光电流值大一些
【答案】CD
【详解】A．氢原子从n=5 能级向低能级跃迁时能辐射出
=10 种不同频率的光，故A 错误；
B．由图乙可知，当滑片P 从a 端移向c 端过程中，从a 到c 电压负向减小，光电流不断增大，故B 错误；
C．由图丙可知a 光的遏止电压最大，由eU=Ek=
可知a 光的能量最大，a 光的频率最大，c 光的频率
最小，故C 正确；
D．c 光的频率最小，则在a 光和c 光强度相同的情况下，电路中c 光的饱和光电流值大一些，故D 正确。
故选CD。
15．（2023·河南开封·统考三模）用图甲所示的装置研究某金属光电效应的遏止电压
与入射光频率
的
关系，图乙是根据实验数据得到的图线。已知电子的电荷量
，则根据图像可得（ ）
A．普朗克常量
B．普朗克常量
C．该金属的逸出功为
D．该金属的逸出功为
【答案】AC
【详解】AB．由光电效应方程得
又
联立解得
则图中直线的斜率为
解得
故A 正确，B 错误；
CD．金属逸出功为
将
和
代人上式可解得
故C 正确，D 错误。故选AC。
16．（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1
所示。氢原子从能级6 跃迁到能级2 产生可见光I，从能级3 跃迁到能级2 产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉
装置研究两种光的干涉现象，得到如图2 和图3 所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4 所示的实验装
置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
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A．图1 中的
对应的是Ⅰ
B．图2 中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P 向a 移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
【答案】CD
【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光I 的频率大，
波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。
A．可知，图1 中的
对应的是可见光Ⅱ，故A 错误；
B．由公式有，干涉条纹间距为
由图可知，图2 中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故
B 错误；
C．根据题意，由公式可得，光子动量为
可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C 正确；
D．根据光电效应方程及动能定理可得
可知，频率越大，遏止电压越大，则P 向a 移动，电
流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D 正确。故选CD。
10
