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专题37 光电效应 波粒二象性
核心考点
考点梳理1 黑体辐射、能量子.............................................................................................................................1
母题考点一 黑体辐射、能量子............................................................................................................................1
考点梳理2 光电效应.............................................................................................................................................4
母题考点二 光电效应............................................................................................................................................5
考点梳理1 黑体辐射、能量子
1．热辐射的特点
(1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波，并且其辐射强度按波长的分布情况随物
体的温度而有所不同。
(2)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同。
2．能量子的理解
(1)物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν 的整数倍。
(2)微观世界中的物理系统，如原子、分子和离子等，其能量正如普朗克所假设的那
样，只能取某些特定的值，即能量是量子化的。
母题考点一 黑体辐射、能量子
【母题1】（2025·浙江·高考真题）光子能量
，式中
是光子的频率，h 是普朗克常
量。h 的单位是（ ）
A．
B．
C．
D．m
【答案】A
【详解】根据公式
，能量
的单位是焦耳（），频率
的单位是赫兹（
，即
）。因此，普朗克常量
的单位为
故选A。
【练1】（2025·甘肃平凉·模拟预测）四种温度下黑体的辐射强度与λ 的关系如图所示，其中
1700K 时辐射强度最大的为a 光，1100K 时辐射强度最大的为b 光，下列说法正确的是
（ ）
A．a 光的频率小于b 光的频率
B．若用b 光照射某金属材料没有发生光电效应，则换用a 光照射也一定不会发生光电效
应
C．a 光光子的能量大于b 光光子的能量
D．a 光光子的动量小于b 光光子的动量
【练2】（2025·浙江绍兴·二模）我国物理学家曾谨言曾说：“20 世纪量子物理学所碰到的问
题是如此复杂和困难，以至没有可能期望一个物理学家能一手把它发展成一个完整的理论体
系。”下列一系列理论都和量子力学的建立紧密相关，其内容正确的是（ ）
A．普朗克黑体辐射理论认为：微观粒子的能量是分立的
B．玻尔的氢原子模型认为：电子绕核运动的轨道可以是任意半径
举一反三
C．德布罗意的“物质波”假设认为：实物粒子也具有波动性，波长
D．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能与入射光的强弱有关
【练3】（2025·陕西西安·一模）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
考点梳理2 光电效应
1．与光电效应有关的两组概念对比
(1)光电子的初动能与光电子的最大初动能：从金属表面直接向外飞出的光电子，只需
克服原子核的引力做功，此时，光电子具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电
子的最大初动能。
(2)光电流与饱和光电流的决定因素：光电流与入射光的强度和所加电压有关；饱和光
电流是光电流的最大值，与所加电压无关，随入射光强度的增大而增大。
2．两条对应关系
(1)入射光频率一定，光照强度大→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。
3．三个重要关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hν0。
4．光电效应图像
图像名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ekm与
入射光频率ν 的关
系图线
①极限频率：图线与ν 轴交点的横坐
标ν0
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐
标的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不
同 的光，光电流
与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流I m：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电
流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入
射光频率ν 的关系
图线
①截止频率ν0：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增
大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与
电子电量的乘积，即h＝ke。(注：此
时两极之间接反向电压)
母题考点二 光电效应
【母题2】（2025·浙江·高考真题）如图1 所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R 分别
由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系
如图2 所示。下列说法正确的是（ ）
A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q 的中央亮纹比R 宽
B．P、Q 产生的光电子在K 处最小德布罗意波长，P 大于Q
C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q 对应的能级最高
D．对应于图2 中的M 点，单位时间到达阳极A 的光电子数目，P 多于Q
【答案】BC
【详解】A．根据
因Q 的截止电压大于R，可知Q 的频率大于R 的频率，Q 的波长小于R 的波长，则分别射
入同一单缝衍射装置时，R 的衍射现象比Q 更明显，则Q 的中央亮纹比R 窄，选项A 错
误；
B．同理可知P、Q 产生的光电子在K 处Q 的最大初动能比P 较大，根据
可知最小德布罗意波长，P 大于Q，选项B 正确；
C．因Q 对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据
可知三束光中Q 对应的能级最高，选项C 正确；
D．对应于图2 中的M 点，P 和Q 的光电流相等，可知P 和Q 单位时间到达阳极A 的光电
子数目相等，选项D 错误。
故选BC。
【练1】（2025·浙江·一模）如图甲所示是氢原子的能级图，图乙是研究光电效应的实验装置
图。大量处于
激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的光子，用此光束照射光电管电极
。移动滑片
，当电压表的示数为
时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片
和
点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（ ）
A．此光束中能发生光电效应的光子共有2 种
B．要使微安表的示数恰好为零，滑片
应由图示位置向
端移动
C．相同频率不同强度的光照射电极
，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的
D．此光子束中从
跃迁到
的光子，其动量最小
【练2】（2025·浙江金华·一模）大量处于
的高能级的氢原子向低能级跃迁，其中跃迁
到
的能级时产生的四条可见光光谱线如图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（ ）
A．该跃迁能产生的光谱线总数为4 条
B．图3 中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ
C．图4 中用可见光I 照射时，
向
滑动，电流表示数一定逐渐增大
举一反三
D．固定
，可见光I 和可见光Ⅱ照射K 极，其产生最大动能的光电子的德布罗意波长分
别为
、
，则
一定小于
【练3】（2025·甘肃甘南·模拟预测）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极
如果受到光照，就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金
属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。光电效应实验电路如图所示，下列说法正确的
是（ ）
A．玻尔最早用量子观点对光电效应现象给予了合理解释
B．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量
C．要测量遏止电压，电源右端为正极
D．遏止电压与入射光频率成正比
模拟演练
1．（2025·安徽·模拟预测）如图所示，用能量为4.5eV 的光照射光电管阴极，调节滑动变阻
器，当电压表的示数达到1.5V 时，微安表的示数恰好变为零。已知该光电管阴极材料在不同
温度下的逸出功会有微小变化，在实验温度下，其逸出功的理论值范围是2.8~3.0eV。以下说
法中合理的是（ ）
A．本次实验中光电子的最大初动能为3.0eV
B．若将实验装置整体移至强磁场环境中，微安表的读数一定增大
C．考虑逸出功的理论变化范围，此次实验结果与理论值不完全相符
D．若换用光子能量为2.5eV 的光照射，且保证光强不变，微安表可能无示数
2．（25-26 高三上·江苏南京·阶段练习）如图甲为氢原子能级示意图，图乙为研究光电流与
电压关系的电路。一群处于n=3 能级的氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，
通过实验只能得到图丙所示的2 条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（ ）
A．图丙中Ub的值为-4.45V
B．变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0
C．这群氢原子向低能级跃迁时可以发出4 种不同频率的光
D．b 光照射产生的光电子最大初动能大于a 光
3．（2025·四川巴中·模拟预测）光的三原色是红、绿、蓝，简称RGB，这三种颜色通过不同
的混合比例，能模拟出人眼可见的绝大部分色彩，红、绿、蓝等量混合为白光，红、绿等量
混合为黄色，红、蓝等量混合为品红色，绿、蓝等量混合为青色。如图甲所示，在水面下深
度为
的地方有一点光源S，可以发出强度相同的红、绿、蓝三种色光，在水面上形成了如
图乙所示的有不同颜色光线射出的三块区域，下列说法正确的是（ ）
A．区域
为白色，区域
为黄色，区域
为红色
B．将光源
匀速向下运动，则
、
两区域外侧边界半径变大速度相同
C．用红绿蓝三种色光照射某金属表面都能发生光电效应，则用红光照射该金属产生的光
电子最大初动能最大
D．用同一双缝干涉仪做干涉实验，红光产生的干涉条纹间距最小
4．（2025·辽宁鞍山·一模）频率为
的光照射到某金属表面发生光电效应。若入射光子的动
量为p，该金属的逸出功为W，从金属表面逸出的光电子的动能为
、动量大小为
，真空
中光速为c，普朗克常量为h。则下列关系正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（2025·浙江温州·一模）图甲为氢原子能级示意图，一群处于
能级的氢原子向低能
级跃迁过程中发出不同频率的光，能使图乙所示的光电管阴极K 发生光电效应的只有两种，
现用这两种不同的光a、b 照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。已知
可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，氢原子向低能级跃迁能发出2 种不同频率的可见光
B．图乙中，用
光照射时，将滑片P 向左滑动，电流表示数一定增大
C．图丙中，遏止电压的大小之差
D．
光和
光照射K 极产生的光电子的德布罗意波长，必有
大于
6．（2025·辽宁盘锦·三模）如图所示，在光电效应实验中，用光分别照射金属a、b 得到了两
条遏止电压与入射光频率的关系图线。已知金属a 的逸出功大于金属b 的逸出功，普朗克常
量为h，电子的电荷量为-e。下列说法正确的是（ ）
A．图线Ⅰ对应的金属为a
B．图线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为h
C．用频率为ν3的光照射金属b，则光电子的最大初动能为
D．用频率为ν3的光照射金属a，则相应的遏止电压为
7．（2025·河南·模拟预测）用图1 电路研究光电效应，同一频率的光照射阴极K 时，光电子
打到阳极A 的最大动能
随电压表示数
的变化关系图像如图2 所示，则（ ）
A．电源的左端为正极
B．阴极金属的逸出功等于
C．普朗克常量
D．遏止电压等于
8．（2025·甘肃平凉·模拟预测）将离子加速后轰击半导体材料表面，可以改变半导体的物理
性质，这就是离子注入技术，这是制造芯片的重要科技，我国在此方面已取得显著的成绩。
质量为
的氢离子
和质量为
的钠离子
，分别由静止开始从
点被同一匀强电场
加速，两离子均从
点离开电场。被加速后两离子速度远小于光速，其重力均忽略不计。下
列说法正确的是（ ）
A．两离子在
点的动量相同
B．在
点
的动能更大
C．在
点
产生的物质波波长更长
D．在
点，两离子速度远小于光速，不具有波
动性
9．（2025·贵州贵阳·模拟预测）大量处于
能级的氢原子向低能级跃迁过程中，能发出
种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路中的光电管
极上，只有两种光能在电路
中形成光电流，其形成的电流随电压变化的图像如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所
示，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．电极
金属的逸出功可能为
C．图乙中a 光是氢原子从
能级跃迁到基态发出的光
D．图乙中b 光的光子能量为
10．（2025·安徽合肥·模拟预测）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于n=4 能级的氢原子，
发出不同频率的光，其中只有频率为
、
两种光可让图乙所示的光电管阴极K 发生光电
效应。分别用频率为
、
的两种光照射阴极K，测得光电流随电压变化的图像如图丙中
a、b 所示，已知电子电量大小为e、普朗克常量为h，则下列说法中错误的是（ ）
A．这群处于
能级的氢原子，最多能发出6 种不同频率的光
B．频率为
光的光子能量为12.09eV
C．光电管阴极K 材料的逸出功可以表达为
D．光电管阴极K 材料的逸出功可能为10.09eV
11．（2025·江苏徐州·二模）如图甲所示为均匀透明介质制成的棱镜的截面图，其截面为正
六边形，现用由单色光
和单色光
组成的复合光由棱镜的左侧射入，最终从右侧射出时分
成两束。若用这两种单色光分别照射图乙中的阴极
，当阴极
的材料为A 时电流表的指针
均发生偏转，当阴极
的材料为B 时，只有一种单色光能使电流表的指针发生偏转。下列说
法正确的是（ ）
A．单色光
的波长较小
B．材料A 的逸出功小于材料
的逸出功
C．单色光
照射材料A 时，光电子的最大初动能较大
D．仅增加两种单色光强度后再照射材料B，电流表的指针均发生偏转
12．（2025·江苏徐州·一模）如图甲所示为光电效应的实验原理图，阴极K 和阳极A 是密封
在真空玻璃管中的两个电极。如图乙所示为发生光电效应时光电子的最大初动能
和
入射光频率
的关系图像，图线与横轴的交点坐标为
，与纵轴的
交点坐标为
。下列说法错误的是（ ）
A．入射光的频率不同，遏止电压也不同
B．阴极K 材料的逸出功为
C．根据图乙可以求出普朗克常量
D．在保持光照条件不变的情况下，将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数
可能减小
13．（2025·江西新余·模拟预测）如图所示为研究光电效应现象的电路图，当用蓝光照射到
阴极K 时，电路中有光电流，下列说法正确的是（ ）
A．若滑片滑到C 端，光电流会减小到零
B．若换用紫光照射阴极K 时，一定也有光电流
C．在滑片从C 滑到D 端的过程中，光电流一定一直增大
D．若仅将蓝光换成光强相同的紫光，则光电流一定增大
14．（2025·山东济南·模拟预测）某种金属材料逸出光电子的最大初动能与入射光频率关系
如图所示，已知电子所带电荷量为
，则下列说法正确的是（ ）
A．该金属的逸出功为零
B．当入射光的频率为
时，遏止电压为
C．当入射光的频率为
时，逸出光电子的最大初动能为
D．普朗克常量为
，单位为
15．（2025·陕西西安·模拟预测）2024 年2 月，复旦大学的研究团队成功研发了新型钙基电
池，其特点是成本低、更环保。图甲是研究光电效应的电路图，三束由氢原子发出的可见光
P、Q、R 分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K，阴极K 为钙金属，该金属的逸出功为W0，调
节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示，已知普朗克常量为h，下
列正确的是（ ）
A．三束可见光的频率相同
B．对于可见光P、R，单位时间内R 照射阴极K 发射的光电子数多
C．可见光Q 照射阴极K 发射的光电子动能为eU2
D．可见光P 的频率为
16．（2025·海南省直辖县级单位·模拟预测）如图为光电管的工作原理图。当用绿光照射光
电管阴极K 时，不能发生光电效应，电路中无光电流。则以下说法中正确的是（ ）
A．改用红光照射，电路中有光电流
B．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K 时，电路中可能有光电流
C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K 时，电路中一定有光电流
D．增大绿光光照时间，电路中一定有光电流
17．（2025·河南信阳·模拟预测）大量处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，发出不同频
率的光，其中只有a、b 两种光能使某光电管产生光电流，且测得光电流随电压变化的关系如
图所示，则（ ）
A．两种光的波长
B．b 光是氢原子由
能级向基态跃迁时发出的
C．a 光照射该光电管时单位时间发出的光电子数比b 多
D．两种光照射光电管产生光电子的最大初动能
18．（2025·北京西城·三模）在光电效应实验中，小明用同一光电管在不同实验条件下得到
了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙、丙），如图2 所示。则（ ）
A．乙、丙所对应的截止频率一样大
B．甲光所产生光电子的最大初动能最大
C．甲光比乙光的频率大
D．乙光比丙光的波长大
18．（2025·湖北武汉·模拟预测）在光电效应实验中，用三束光分别照射同一阴极
得到如
图所示的电流和电压关系曲线，则下列说法正确的是（ ）
A．三束光的频率关系是
B．三束光产生的光电子的最大初动能
C．其他条件不变，电压越大，饱和光电流越大
D．其他条件不变，光强越大，饱和光电流越大
20．（2025·湖北武汉·模拟预测）研究光电效应规律时，用不同波长的光照射某一金属时，
测得遏止电压UC与照射光波长
的关系如图所示，UC= -U0为图像的渐近线，电子的电量为
e，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A．该金属的极限频率为
B．该金属的极限频率为
C．普朗克常数为
D．普朗克常数为
