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第66 讲 光电效应波粒二象性
目录
01 课标达标练............................................................................................................................................1
题型01 光电效应方程的综合应用................................................................................................1
题型02 与光电效应有关的图像....................................................................................................4
题型03 对波粒二象性、物质波的理解.......................................................................................6
02 核心突破练............................................................................................................................................8
03 真题溯源练.........................................................................................................................................13
01 光电效应方程的综合应用
1．（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
2．（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
3．（2025·广东·模拟预测）如图，密闭真空玻璃管中有两个平行正对的金属板组成的电容器，其电容为
C，一个是镁板，一个是铯板，它们发生光电效应的极限频率分别是ν1和ν2，现在同时用两束频率为ν 的
单色光分别照射两块金属板，已知ν2<ν<ν1，普朗克常数为h，元电荷为e，则照射足够长时间后，电容器
所带电荷量为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（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
5．（2025·安徽合肥·模拟预测）在研究光电效应的实验中，用频率
的光照射某金属表面，能发生光电效
应，遏止电压为
；改用频率为
的光照射同一金属表面，遏止电压为
。已知普朗克常量为
h，电子电荷量为e，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．该金属的截止频率为
B．若用波长为
的光照射该金属，一定能发生光电效应
C．两种情况下，光电子的最大初动能之差为
D．若保持频率为
的光强度不变，增加照射时间，光电流会持续增大
6．（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
02 与光电效应有关的图像
7．（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
8．（2025·湖南·模拟预测）如图甲为研究光电效应的实验电路，图乙横坐标为实验中AK 间的电压
电
势高于K 为正，纵坐标为入射光的频率
，图乙中BC 为平行于U 轴的直线，CD 是一条倾斜的直线，
BCD 沿
轴向上的区域表示能产生光电流的区域。下列说法正确的是（ ）
A．BC 对应的为滑片P 在Oa 之间的数据
B．CD 对应的为滑片P 在Ob 之间的数据
C．电压为一定值时，仅增大光照强度，光电流可能会增大
D．BC 段光照强度为一定值时，增大电压，光电流一定增大
9．（2025·陕西渭南·三模）如图甲所示，用强度不变的单色光照射阴极K，改变滑动变阻器的滑片位置，
得到流过电流表的光电流I 与电压表两端电压
的关系图像如图乙所示。当电压表示数分别为2.4V、3.6V
时，到达阳极A 的光电子最大动能的比值为（ ）
A．
B．
C．
D．
10．（2025·山东·模拟预测）氢原子的能级图如图1 所示，一群处于
激发态的氢原子自发跃迁，用辐
射出的光子去照射图2 的阴极K ，只有两种光子
、
可以使之发生光电效应。移动滑动变阻器的滑片及
调换电源正负极，测得电流表示数与电压表示数的对应关系如图3 所示。已知阴极金属的逸出功
，下列说法正确的是（ ）
A．
光子是氢原子从
激发态跃迁到基态辐射出的
B．
光的波长比
光的波长长
C．光电子的最大初动能之比
D．
11．（2025·江苏南京·模拟预测）对于甲和乙两种金属，其遏止电压
与入射光频率v 的关系，如图所示，
用h 和e 分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（ ）
A．两图线的斜率均为h
B．甲的逸出功为
，乙的逸出功为
C．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射乙的入射光频率较高
D．若要两种金属都发生光电效应，照射乙的入射光强度必须大于照射甲的入射光强度
12．（2025·安徽·模拟预测）图甲所示实验装置中光电管的阴极K 由金属M 或N 制成，由此装置分别测出
金属M、N 的遏止电压
与入射光频率
的关系如图乙所示。电子的电荷量为，下列说法中正确的是（
）
A．普朗克常量为
B．测量遏止电压时滑片P 应向
端移动
C．金属M 的逸出功大于金属N 的逸出功
D．发生光电效应的极限频率金属N 小于M
03 对波粒二象性、物质波的理解
13．（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
14．（2025·广西柳州·模拟预测）1924 年，德布罗意提出一切宏观粒子都具有与本身能量相对应的波动频
率或波长。1927 年汤姆孙在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了衍射图样，如图所示。
已知电子质量为m，加速后电子速度v，普朗克常量h，下列说法正确的是（ ）
A．两个电子也可形成衍射图样
B．电子形成的物质波是一种电磁波
C．加速电压越大，电子的物质波波长越大
D．实验中电子的德布罗意波长为
15．（2025·江苏徐州·模拟预测）徐州质子重离子医院是全国第二家同时拥有质子和重离子治疗系统的医
院。质子重离子治疗是一种先进的放射治疗技术，其核心原理是高能带电粒子能更精准杀伤肿瘤细胞。质
子和重离子（碳离子）均被加速到0.7 倍光速时，质子比重离子（ ）
A．能量大
B．动量大
C．物质波波长大
D．电离能力强
16．（2025·江苏扬州·模拟预测）利用高压电场研究粒子的波动性，氘核（
）与氦核（
）从静止经
相同电压加速后，动能分别为
、
，德布罗意波长分别为
、
，不考虑相对论效应，则（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
17．（2025·湖南·模拟预测）当某种光照射某新材料时，若发生光电效应，具有最大初动能的光电子形成
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 条亮纹中心的间距为Δx。已知电子的质量为m，普朗克常量为h，该新材料的逸出功为W0，则
该光的频率为（ ）
A．
B．
C．
D．
18．（2025·江苏苏州·三模）电子双缝干涉实验是十大最美物理实验之一，其原理简化示意图如图所示，
通电后灯丝发热释放出的电子（初速度可认为等于零）经加速电压U 加速后形成高速电子流，电子束照射
间距为d 的双缝，在与双缝相距为L 的屏幕上形成干涉条纹。已知电子质量为m、电荷量为e，普朗克常
量为h，真空中的光速为c，则干涉条纹间距Δx 为（ ）
A．
B．
C．
D．
19．（多选）（2025·广东·三模）在探究光电效应的规律的实验中，金属钠的遏止电压
与入射光频率
的关系图像如图中的直线
所示。元电荷为，金属钠的截止频率为
，逸出功为
，金属锌的逸出功
大于金属钠的逸出功。下列说法正确的是（ ）
A．直线
的斜率为
B．直线
的斜率为
C．金属锌的
图像可能为图中的直线①
D．金属锌的
图像可能为图中的直线②
20．（多选）（2025·福建南平·模拟预测）如图（a）为某光电烟雾探测器的工作原理图，该探测器可用于
火灾报警。当烟雾进入检测室时，光源（S）发出的光被烟雾颗粒散射，部分散射光进入光电管（M）。光
照射到光电管中的钠表面时，会发生光电效应产生光电流，当光电流大于预设范围便会触发警报。已知烟
雾浓度越高，散射光越强，金属钠的遏止电压
随入射光频率
的变化规律如图（b）所示，电子电荷量
大小为，光速为。则（ ）
A．产生的光电子的最大初动能与烟雾浓度无关
B．
不变时，烟雾浓度越低，产生的光电流越大
C．要使钠发生光电效应，S 发出的光波波长应大于
D．金属钠的逸出功为
21．（多选）（2025·浙江温州·模拟预测）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关
，用
频率为
的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为
，已知电
子电荷量为，普朗克常量为，下列说法正确的是（ ）
A．其他条件不变，增大光强，电流表示数增大
B．改用比
更大频率的光照射，调整滑片使电流表的示数为零，此时电压表示数大于
C．其他条件不变，使开关接
，电流表示数仍为零
D．光电管阴板材料的截止频率
22．（多选）（2025·陕西咸阳·二模）用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、
光的频率等物理量间的关系。电流计G 测得的光电流I 随光电管两端电压U 的变化如图乙所示，则
（ ）
A．通过电流计G 的电流方向由d 到c
B．电压U 增大，光电流I 一定增大
C．用同频率的光照射K 极，光电子的最大初动能与光的强弱无关
D．光的频率不变增大光的强度则光电流增大
23．（多选）（2025·浙江·三模）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
24．（多选）（2025·浙江绍兴·三模）如图1 所示，一束由
两种频率的光组成的复色光照射阴极
，
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
光单
独照射，可得到遏止电压分别为
，饱和电流分别为
；若用
光分别照射处于第
一激发态的氢原子，只有
光能使氢原子电离。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
25．（多选）（2025·海南·三模）用图1 所示装置研究两种金属a、b 的光电效应的规律。图2、图3 分别
为反映光电效应规律的两种图像，
为入射光的频率，
为遏止电压，
为同一频率的光照射金属a、b
时电流表的示数，U 为电压表的示数。下列说法正确的是（ ）
A．若图线1 为金属a，则金属a 的极限频率小于金属b
B．若图线1 为金属a，则金属a 的逸出功大于金属b
C．1、3 图线所描述的为同一金属
D．1、4 图线所描述的为同一金属
26．（多选）（2025·浙江温州·二模）如图所示为一种光电效应演示仪，光电管与电流计、电源相连，其
入射光的波长与光强可以通过光调节器调节。逐渐调节照射到金属板M 的入射光波长，当波长为
时，电
流计的示数刚好为零，此时将电源正负极对调，电流计示数不为零，再逐渐调节入射光照的波长至
，电
流计的示数恰好变成零。已知电源路端电压为U，不考虑电流计内阻，元电荷为e，真空中光速为c，则（
）
A．
B．可求得普朗克常量
C．当光的波长为
时，仅增大光的波长，电流计示数将不为零
D．当光的波长为
时，仅增大光的强度，电流计示数将不为零
27．（多选）（2024·浙江·模拟预测）核
发生衰变的核反应式为
，衰变过程发射出
γ 光子，并伴随产生中微子。该γ 光子照射到逸出功为W0的金属上，打出的光电子速度为v。已知光电子
的质量为m，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则（ ）
A．该衰变过程中Pa 核内一个质子转化为中子，这与弱相互作用力有关
B．中微子和电子均属于轻子
C．光电子的物质波波长为
D．核反应中产生的γ 光子频率为
28．（多选）（2024·重庆·二模）某种光伏电池的工作原理如图所示。半径为
的透明导电的球壳为阳极
A，球形感光材料为阴极K，电压表为理想电压表。现用动量为
的黄光照射K 极，K 极能发射出最大初动
能为
的光电子。已知电子电荷量为，光速为，普朗克常量为，忽略光电子重力及之间的相互作用。
下列说法正确的是（ ）
A．入射光子的波长为
B．阴极感光材料的逸出功为
C．若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大
D．若用紫光照射K 极，电压表的最大示数将大于
29．（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关
接1 时，用频率为
的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为
，已知电子电荷量
为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比
更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为
C．其他条件不变，使开关接
接2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率
30．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120 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
电压加速后，其德布罗意波长为
，若加速电压为
，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为
（ ）
A．
B．
C．
D．
31．（多选）（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
32．（多选）（2024·辽宁·高考真题）X 射线光电子能谱仪是利用X 光照射材料表面激发出光电子，并对光
电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X 光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X 光的强度，
则（ ）
A．该金属逸出功增大
B．X 光的光子能量不变
C．逸出的光电子最大初动能增大
D．单位时间逸出的光电子数增多
33．（2025·江苏·高考真题）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微
子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为
，普朗克常量为h。
(1)求该金属的截止频率
；
(2)若频率为
的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能
。
