高考物理一轮复习专题16.1光电效应　波粒二象性和原子结构(原卷版+解析)

这是一份高考物理一轮复习专题16.1光电效应　波粒二象性和原子结构(原卷版+解析)，共58页。试卷主要包含了对光电效应的理解，光电效应图像，原子的核式结构模型等内容，欢迎下载使用。

考向一 对光电效应的理解
考向二 光电效应图像
考向三 波粒二象性
考向四 原子的核式结构模型
考向一 对光电效应的理解
一、光电效应及其规律
1．定义
照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
2．光电子
光电效应中发射出来的电子。
3．光电效应的实验规律
(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。不同金属的截止频率不同，即截止频率与金属自身的性质有关。
(2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值，即在一定的光照条件下，单位时间阴极K发射的光电子的数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。
(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值，Ekm＝eq \f(1,2)meveq \\al(2,c)＝eUc，称为光电子的最大初动能。实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。
二、 爱因斯坦光电效应方程
1．光子说
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量为hν，其中h＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。这些能量子后来称为光子。
2．逸出功W0
要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功。
3．光电子的最大初动能
在光电效应中，金属中的电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。
4．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的最大初动能Ek＝eq \f(1,2)mev2。
5．对光电效应规律的解释
三．光电效应的理解
1.与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出，只需克服原子核的引力做功的情况，光电子才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。
(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光的强度与光子的能量：入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，即I＝nhν，n是单位时间照射到单位面积上的光子数。
(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流随入射光的强度增大而增大的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光的强度之间没有简单的正比关系。
2．四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
3．三个关系式
(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＝hνc。
4．两条对应关系
(1)光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
【典例1】(2023·莆田4月模拟)智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的是( )
A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．在研究光电效应饱和电流时，由I＝neSv可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大
C．入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3ν时，此时光电流的遏止电压为eq \f(2hν,e)
D．用一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高
答案:C
解析：发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，A错误；在研究光电效应饱和电流时，饱和电流与光电管所加电压无关，饱和电流与光照强度有关，光照强度越大，饱和电流越大，B错误；入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，由光电效应规律可知W0＝hν，将入射光频率变为3ν时，由爱因斯坦光电效应方程可得Ek＝3hν－W0，解得Ek＝2hν，由动能定理可得Ek＝eUc，解得此时光电流的遏止电压为Uc＝eq \f(2hν,e)，C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，光子能量一定，光电子的最大初动能大，说明金属的截止频率低，D错误。
【典例2】(2023·安徽蚌埠市第三次教学质量检测)图为研究光电效应的电路图，测得遏止电压为Uc，已知电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )
A．光电子的最大初动能为eUc
B．测量遏止电压时，开关S应与b连接
C．光电管两端电压为零时，光电流也为零
D．开关S接b，调节滑动变阻器，电压表示数增大时，电流表示数一定增大
答案:A
解析：当光电管两端电压达到遏止电压Uc时，从阴极K射出的具有最大初动能Ekm的光电子恰好不能到达阳极，根据动能定理有0－Ekm＝－eUc，解得Ekm＝eUc，故A正确；测量遏止电压时，应使光电管阴极与电源正极相连，阳极与电源负极相连，故开关S应与a连接，故B错误；光电管两端电压为零时，若光电子能够到达阳极，则光电流就不为零，故C错误；开关S接b，调节滑动变阻器，电压表示数增大时，若此时光电流已经达到饱和值，则电流表示数不再增大，故D错误。
练习1、(2023福建南平一模)单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1.用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2，则该金属的逸出功为 ( )
A．E2－E1 B．E2－2E1
C．2E1－E2 D.eq \f(E1＋E2,2)
答案:B
解析：根据光电效应方程：用单色光A照射到某金属表面时E1＝hν－W逸出功，用单色光B照射到某金属表面时E2＝h·2ν－W逸出功．解得W逸出功＝E2－2E1.故选B.
练习2.(2023年江苏省普通高等学校招生适应性考试）14. 我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。
(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。
答案:(1) ；(2)
解析：(1)根据光电效应方程可知
逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理
联立解得
(2)每秒钟到达K极的光子数量为n，则
每秒钟逸出电子个数为a个，则
回路的电流强度
联立得
【巧学妙记】
对光电效应的几点提醒
(1)光的频率决定光子的能量，ε＝hν。
(2)光的强度是指单位时间光照射到单位面积上的能量，即I＝nhν，所以单位时间照射到单位面积上的光子数由光强和光的频率共同决定。
(3)光电子逸出后的最大初动能由光子的频率和逸出功共同决定。
(4)由Ek＝hν－W0求出的是光电子的最大初动能，金属内部逸出的光电子的动能小于这个值，而且光电子的射出方向是随机的，不一定都能到达阳极。
(5)每秒逸出的光电子数决定着饱和光电流的大小，而不是光电流的大小。
考向二 光电效应图像
光电效应图像
【典例3】(2023年河北省普通高中学业水平选择性考试4. ）如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，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 B. 钠的截止频率为
C. 图中直线的斜率为普朗克常量h D. 遏止电压与入射光频率成正比
答案:A
解析：A．根据遏止电压与最大初动能的关系有
根据电效应方程有
当结合图像可知，当为0时，解得A正确；
B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误；
C．结合遏止电压与光电效应方程可解得可知，图中直线的斜率表示，C错误；
D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。
故选A。
【典例4】(2023·江苏高考)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是( )
答案: C
解析：光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm­U图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误。
练习3、 (多选)(2023·江苏泰州市5月第二次模拟)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的有( )
A.由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能小
B.由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，当电压表示数增大到某一值后，电流表的读数将不再增大
C.由图乙可知，③光子的频率小于①光子的频率
D.由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大
答案:BD
解析：图甲所示光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到的电场力水平向左，电子做加速运动，所以电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能大，A错误；向右移动滑动变阻器滑片，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确；根据光电效应方程hν＝W0＋Ek，结合遏止电压eUc＝Ek，整理得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，③遏止电压大于①的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C错误；①②遏止电压相同，①②光的频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D正确。
练习4、(多选)(2023山东省济南市高三下模拟考试)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像，以下说法正确的是( )
A．由图甲可求得普朗克常量h＝eq \f(be,a)
B．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小
C．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
D．由图丁可知电压越高，则光电流越大
答案: BC
解析：根据光电效应方程，结合动能定理可知eUc＝Ek＝hν－W0＝hν－hνc，变式可得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(h,e)νc，斜率k＝eq \f(b,2a)＝eq \f(h,e)，解得普朗克常量为h＝eq \f(be,2a)，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误．
【巧学妙记】
解决光电效应图像问题的几个关系式
(1)光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)发生光电效应的临界条件：Ek＝0，νc＝eq \f(W0,h)。
(3)反向遏止电压与光电子的最大初动能和入射光频率的关系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)。
考向三 波粒二象性
一、光的波粒二象性与物质波
1.光的波粒二象性
光既有波动性，又有粒子性，光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝eq \f(h,λ)。两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
(1)从频率上看：频率越低的光波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高的光粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其穿透本领越强。
(2)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性。
(3)波动性与粒子性的统一：由光子的能量ε＝hν、光子的动量p＝eq \f(h,λ)也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν或波长λ。
(4)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。
（5）具体表现
①光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
②光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。
③光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．物质波
(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种波叫作物质波，也叫eq \x(\s\up1(06))德布罗意波。所以实物粒子也具有波粒二象性。
(2)粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从的关系为：ν＝eq \f(ε,h)；
λ＝eq \f(h,p)＝eq \f(h,mv)，h是普朗克常量。
【典例5】(2023·江苏省盐城市高三三模)2003年物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验。从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明( )
A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性
C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子也是一种电磁波
答案:C
解析：干涉是波所特有的现象，电子的双缝干涉实验说明微观粒子具有波动性，故C正确，A、B、D错误。
【典例6】(2023·河北省张家口市高三下三模)关于物质波，以下说法正确的是( )
A．任何一个运动着的物体都有一种波与之对应
B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波
C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长
D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波
答案:A
解析：根据德布罗意假设，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，A正确；绳上的波是机械波，不是物质波，B错误；动能相等时，由p＝eq \r(2mEk)得质子的动量大些，由λ＝eq \f(h,p)知质子的物质波波长短，C错误；宏观物体物质波波长太短，难以观测到衍射或干涉现象，但具有波动性，D错误。
练习5、(多选)(2023·天津市南开区高三下一模)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图像正确的是( )
答案:AC
解析：根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E­m图像是一个正比例函数图像，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝eq \f(h,p)可知，粒子的动量p＝eq \f(h,λ)，则p­eq \f(1,λ)图像是正比例函数图像，故C正确，D错误。
练习6、(2023·江苏省南京市高三下第三次调研)下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性
答案:C
解析：具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速，光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D错误。
【巧学妙记】
波粒二象性的深入理解
(1)虽然平时看到的宏观物体运动时，看不出其波动性，但也有一个波长与之对应。例如飞行中的子弹的波长约为10－34 m。
(2)波粒二象性是微观粒子的特殊性质，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测。
考向四 原子的核式结构模型
一、原子的核式结构模型
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．α粒子散射实验
(1)装置：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验装置如图所示。
现象：实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(如图所示)
3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。
4.分析原子的核式结构模型所用的规律
(1)库仑定律：F＝keq \f(q1q2,r2)，可以用来确定电子和原子核、α粒子和原子核间的相互作用力。
(2)牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。
(3)功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。
【典例7】（湖南省2022年普通高中学业水平等级考试）1. 关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A. 卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B. 玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C. 光电效应揭示了光的粒子性
D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
答案:C
解析：A．波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；
B．玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；
C．光电效应揭示了光粒子性，C正确；
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误。
故选C。
【典例8】(2023·江苏省扬州市高三下第三次调研)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法不正确的是( )
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
答案: C
解析：根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到的闪光次数会逐渐减少，因此B、D正确，C错误。本题选说法不正确的，故选C。
练习7、(2023·山东省滨州市高三下二模)在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是( )
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子内是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
答案:A
解析：卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是α粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，A正确，B错误。α粒子能接近原子核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变。C、D两项的说法没错，但与题意不符。
练习8、(2023山东省济南市高三下模拟考试)α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹如图所示，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )
A．M点 B．N点
C．P点 D．Q点
答案:C
解析：α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同。带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有
【巧学妙记】
解答原子结构问题的三大规律
(1)库仑定律：F＝keq \f(q1q2,r2)，可以用来确定电子和原子核、α粒子和原子核间的相互作用力。
(2)牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。
(3)功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。
1. (2023·新疆维吾尔自治区3月第一次检测)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )
A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子
B．在光电效应实验中，光照时间越长光电流越大
C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关
D．石基对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
2. (多选)(2023·东北三省四市教研联合体4月模拟二)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
3. （多选）(2023年海南省高考试题）7. 对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示．用h、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
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
4. (2023·广东省汕头市高三二模)光照射金属时逸出电子的现象称为光电效应，如图所示是用来研究光电效应实验规律的实验电路图．关于光电效应实验规律、实验电路图和理论解释，下列说法正确的有 ( )
A．UAK>0时，电压越大将会有更多乃至全部光电子到达A
B．UAK<0时，光照越强时电压越大才能阻止光电子到达A
C．只要光照强度足够大，一定能够使K板逸出光电子
D．逸出的光电子能否到达A只取决于照射光频率的大小
5. (2023·潍坊二模)如图所示，这是某种火灾报警装置的工作电路图，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9 eV之间，明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2 eV之间。几种金属单质的逸出功如下表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是( )
A．太阳光照射时c、d端有输出电压
B．明火照射时c、d端有输出电压
C．若阴极材料K选用金属锌，能实现有效报警
D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越大
6. (多选)(2023·湖北省武汉市第二中学高三上模拟)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹．对于这个实验结果的认识正确的是( )
A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
7. (多选)(2023·安徽六安高三月考)利用如图甲所示的实验装置探究光电效应规律，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，则( )

甲 乙
A．普朗克常量为eq \f(eν1,U1)
B．该金属的逸出功为eU1
C．电源的右端为正极
D．若电流表的示数为10 μA，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012个
8. (2023·山东省日照市二模)如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )
A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转
9. (2023·河南洛阳调研) 如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是( )
A．Ek1＞Ek2
B．单色光1的频率比单色光2的频率高
C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
D．单色光1和单色光2的频率之差为eq \f(Ek1－Ek2,h)
10.(多选)(2023·辽宁营口市下学期3月考)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图6所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到( )
A.该金属的逸出功为零
B.普朗克常量为eq \f(b,a)，单位为J·Hz
C.当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b
D.当入射光的频率为3a时，遏止电压为eq \f(2b,e)
1．(2023湖南永州一模)用如图所示装置做光电效应实验，下列说法正确的是 ( )
A．光电效应现象是由爱因斯坦首先发现的
B．实验现象揭示了光具有波动性
C．实验时，光电子从锌板逸出，验电器带正电
D．实验时，若用可见光照射锌板，也能发生光电效应
2.(2023浙江台州模拟)1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是( )
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
3.(2023·青岛联考)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电荷量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是( )
A．该实验说明电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝eq \f(h,\r(2meU))
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显
D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显
4. (2023·辽宁省凌源市高三3月尖子生抽测)如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，则下列说法中正确的是( )
A．A光的频率小于B光的频率
B．A光的入射强度大于B光的入射强度
C．A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．A光照射光电管时流过电流表G的电流大小取决于光照时间的长短
5. (多选)(2023·湖北孝感模拟)某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图4中直线①所示，已知电子电荷量的绝对值为e，该图线的斜率为k，纵轴截距为b，下列说法正确的是( )
A.普朗克常量可表示为ek
B.金属的逸出功可表示为－eb
C.用不同金属做实验，一定得到图线②
D.用不同金属做实验，可能得到图线③
6. (多选)(2023·广东省深圳市高三3月第一次调研)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
7. (2023·云南省昆明市“三诊一模”二模)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( )
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
8.(2023·山东省滨州市高三下二模) 1909年，英国物理学家卢瑟福和他的学生盖革、马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的粒子穿过金箔前后的运动模型如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是( )
A．绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转
B．少数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进
C．通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10－15 m
D．通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10－15 m
9. (2023河北张家口模拟)利用如图5甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为ν1时，下列说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能Ek＝eU1－hν0
B.由Uc－ν图象可求得普朗克常量h＝eq \f(eU1,ν1－ν0)
C.滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一直增大
D.把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一直增大
10. (2023·安徽淮北月考)图甲为研究光电效应的电路图，当用频率为ν的光照金属阴极K时，通过调节光电管两端的电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图乙所示的I­U图像。已知电子所带电荷量为e，图像中遏止电压Uc、饱和光电流Im及入射光的频率ν、普朗克常量h均为已知量。下列说法正确的是( )

甲 乙
A．光电子的最大初动能为hν－eUc
B．阴极金属的逸出功为eUc
C．若增大原入射光的强度，则Uc和Im均会变化
D．阴极金属的截止频率为eq \f(hν－eUc,h)
11. (多选)(2023四川双流中学模拟)利用如图所示的电路研究光电效应，其中电极K由金属钾制成，已知钾的逸出功为2.25 eV.用某一频率的光照射电极K时，逸出的光电子的最大初动能为1.50 eV，电流表的示数为I.已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是( )
A．金属钾的截止频率约为5.5×1014 Hz
B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为 3.00 eV
C．若入射光的强度不变、频率加倍，电流表的示数变为2I
D．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V
12.(2023·北京市朝阳区校际联考) 如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )
A.1.5 eV 0.6 eVB.1.7 eV 1.9 eV
C.1.9 eV 2.6 eVD.3.1 eV 4.5 eV
13.(2023湖北七市联考)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为ν、2ν的单色光照射同一种金属，逸出的光电子最大速度之比为1∶2，普朗克常量用h表示，则( )
A．光电子的最大初动能之比为1∶2
B．该金属的逸出功为eq \f(2hν,3)
C．该金属的截止频率为eq \f(ν,3)
D．用频率为eq \f(ν,2)的单色光照射该金属时能发生光电效应
14.(多选)(2023·北京市西城区高三下统一测试)用如图所示的光电管研究光电效应，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么( )
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
15.(多选(2023·北京市朝阳区高三一模))在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )
A．若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub
B．若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb
C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
D．若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
16．(多选)(2023·山东省泰安市高三下适应性训练三)小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器。如图所示，S为光源，可以发出一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时(钠的极限频率为6.00×1014 Hz)会产生光电子，当光电流大于10－8 A时，便会触发报警系统报警。下列说法正确的是( )
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能小于0.5 μm
B．金属钠的逸出功为4 eV
C．光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高
D．若射向光电管C的光子有5%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向C的钠表面的光子最少数目N＝1.25×1012个
17．(2023·广东省深圳市高三3月第一次调研)图甲为利用光电管研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料是钾，钾的逸出功为W0＝3.6×10－19 J。图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时，测量得到的光电管的伏安特性曲线，当U＝－2.5 V时，光电流刚好为0。已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C。求：
(1)本次实验入射光的频率是多少？(保留两位有效数字)
(2)当U′＝2.5 V时，光电子到达阳极A的最大动能是多少？
1．(2023高考河北物理）普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（ ）
A． B．m C． D．
2.(2023年海南省普通高中学业水平选择性考试3）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h．根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率v为（ ）
A． B． C． D．
3.(2023年辽宁省普通高中学业水平选择性考试2.）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。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是
A．波尔 B．康普顿 C．爱因斯坦 D．德波罗意
4.(2023年浙江省6月普通高中学业水平选择性考试8.） 大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到时会引起神经混乱，达到时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（ ）
A. B. C. D.
5.(2023年浙江省6月普通高中学业水平选择性考试13. ）已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（ ）
A. B. C. D.
6.(2023年江苏省高考试题）14.在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×10-7m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34J·s，光速c=3×108m/s．计算结果保留一位有效数字）
7.(2023年北京市高考试题）7.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。
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5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV
D. 若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
8、(2023年江苏省普通高中学业水平等级性考试物理）13.大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_____，波长为的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为h，光速为c）
9、(2023年天津高考试题）5.如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系。由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ）
A. B. C. D.
10、(2023年全国高考乙卷物理试题）4. 一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（ ）
A. 1 × 102mB. 3 × 102mC. 6 × 102mD. 9 × 102m
11、(2023年海南省普通高中学业水平选择性考试）3．某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h．根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率v为（ ）
A． B． C． D．
新课程标准
1．通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。
2．知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。
3.了解人类探索原子及其结构的历史。知道原子的核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
命题趋势
考查内容集中且固定，主要围绕光电效应等命题。波粒二象性近几年没有考查。题目综合性不强，相对基础简单，主要考查学生对基本概念的掌握。
试
题
情
境
生活实践类
光电管等
学习探究类
光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型等
对应规律
对规律的解释
存在截止频率νc
电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子的能量不能小于W0，对应的频率必须不小于νc＝eq \f(W0,h)，即截止频率
光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关
电子吸收光子能量后，一部分用来克服金属的逸出功，剩余部分表现为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大，和光强无关
光电效应具有瞬时性
光照射金属时，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间
光较强时饱和电流较大
对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大
图像名称
图线形状
获取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①截止频率(极限频率)νc：图线与ν轴交点的横坐标
②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量h：图线的斜率k＝h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标
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荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)
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：图线与横轴的交点的横坐标
②饱和电流：电流的最大值；
③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
金属单质
钾
钠
锌
铝
逸出功/eV
2.25
2.29
3.38
4.21
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
第
二
组
4
5
6
6.0
6.0
6.0
弱
中
强
27
40
55
2.9
2.9
2.9
考点48 光电效应、波粒二象性和原子结构
考向一 对光电效应的理解
考向二 光电效应图像
考向三 波粒二象性
考向四 原子的核式结构模型
考向一 对光电效应的理解
一、光电效应及其规律
1．定义
照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
2．光电子
光电效应中发射出来的电子。
3．光电效应的实验规律
(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。不同金属的截止频率不同，即截止频率与金属自身的性质有关。
(2)存在饱和电流：在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值，即在一定的光照条件下，单位时间阴极K发射的光电子的数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。
(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子的初动能有最大值，Ekm＝eq \f(1,2)meveq \\al(2,c)＝eUc，称为光电子的最大初动能。实验表明，遏止电压(或光电子的最大初动能)与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
(4)光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。
二、 爱因斯坦光电效应方程
1．光子说
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量为hν，其中h＝6.63×10－34 J·s(称为普朗克常量)。这些能量子后来称为光子。
2．逸出功W0
要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功。
3．光电子的最大初动能
在光电效应中，金属中的电子吸收光子后，除了要克服金属的逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚而做功，这时光电子的初动能就比较小；当逸出过程只克服金属的逸出功而逸出时，光电子的初动能称为最大初动能。
4．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的最大初动能Ek＝eq \f(1,2)mev2。
5．对光电效应规律的解释
三．光电效应的理解
1.与光电效应有关的五组概念对比
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。光子是光电效应的因，光电子是果。
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出，只需克服原子核的引力做功的情况，光电子才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。
(3)光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光的强度与光子的能量：入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，即I＝nhν，n是单位时间照射到单位面积上的光子数。
(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流随入射光的强度增大而增大的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光的强度之间没有简单的正比关系。
2．四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
3．三个关系式
(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＝hνc。
4．两条对应关系
(1)光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
【典例1】(2023·莆田4月模拟)智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的是( )
A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．在研究光电效应饱和电流时，由I＝neSv可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大
C．入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3ν时，此时光电流的遏止电压为eq \f(2hν,e)
D．用一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高
答案:C
解析：发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，A错误；在研究光电效应饱和电流时，饱和电流与光电管所加电压无关，饱和电流与光照强度有关，光照强度越大，饱和电流越大，B错误；入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，由光电效应规律可知W0＝hν，将入射光频率变为3ν时，由爱因斯坦光电效应方程可得Ek＝3hν－W0，解得Ek＝2hν，由动能定理可得Ek＝eUc，解得此时光电流的遏止电压为Uc＝eq \f(2hν,e)，C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，光子能量一定，光电子的最大初动能大，说明金属的截止频率低，D错误。
【典例2】(2023·安徽蚌埠市第三次教学质量检测)图为研究光电效应的电路图，测得遏止电压为Uc，已知电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )
A．光电子的最大初动能为eUc
B．测量遏止电压时，开关S应与b连接
C．光电管两端电压为零时，光电流也为零
D．开关S接b，调节滑动变阻器，电压表示数增大时，电流表示数一定增大
答案:A
解析：当光电管两端电压达到遏止电压Uc时，从阴极K射出的具有最大初动能Ekm的光电子恰好不能到达阳极，根据动能定理有0－Ekm＝－eUc，解得Ekm＝eUc，故A正确；测量遏止电压时，应使光电管阴极与电源正极相连，阳极与电源负极相连，故开关S应与a连接，故B错误；光电管两端电压为零时，若光电子能够到达阳极，则光电流就不为零，故C错误；开关S接b，调节滑动变阻器，电压表示数增大时，若此时光电流已经达到饱和值，则电流表示数不再增大，故D错误。
练习1、(2023福建南平一模)单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1.用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2，则该金属的逸出功为 ( )
A．E2－E1 B．E2－2E1
C．2E1－E2 D.eq \f(E1＋E2,2)
答案:B
解析：根据光电效应方程：用单色光A照射到某金属表面时E1＝hν－W逸出功，用单色光B照射到某金属表面时E2＝h·2ν－W逸出功．解得W逸出功＝E2－2E1.故选B.
练习2.(2023年江苏省普通高等学校招生适应性考试）14. 我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。
(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。
答案:(1) ；(2)
解析：(1)根据光电效应方程可知
逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理
联立解得
(2)每秒钟到达K极的光子数量为n，则
每秒钟逸出电子个数为a个，则
回路的电流强度
联立得
【巧学妙记】
对光电效应的几点提醒
(1)光的频率决定光子的能量，ε＝hν。
(2)光的强度是指单位时间光照射到单位面积上的能量，即I＝nhν，所以单位时间照射到单位面积上的光子数由光强和光的频率共同决定。
(3)光电子逸出后的最大初动能由光子的频率和逸出功共同决定。
(4)由Ek＝hν－W0求出的是光电子的最大初动能，金属内部逸出的光电子的动能小于这个值，而且光电子的射出方向是随机的，不一定都能到达阳极。
(5)每秒逸出的光电子数决定着饱和光电流的大小，而不是光电流的大小。
考向二 光电效应图像
光电效应图像
【典例3】(2023年河北省普通高中学业水平选择性考试4. ）如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，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 B. 钠的截止频率为
C. 图中直线的斜率为普朗克常量h D. 遏止电压与入射光频率成正比
答案:A
解析：A．根据遏止电压与最大初动能的关系有
根据电效应方程有
当结合图像可知，当为0时，解得A正确；
B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误；
C．结合遏止电压与光电效应方程可解得可知，图中直线的斜率表示，C错误；
D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。
故选A。
【典例4】(2023·江苏高考)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是( )
答案: C
解析：光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm­U图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误。
练习3、 (多选)(2023·江苏泰州市5月第二次模拟)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的有( )
A.由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能小
B.由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，当电压表示数增大到某一值后，电流表的读数将不再增大
C.由图乙可知，③光子的频率小于①光子的频率
D.由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大
答案:BD
解析：图甲所示光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到的电场力水平向左，电子做加速运动，所以电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能大，A错误；向右移动滑动变阻器滑片，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确；根据光电效应方程hν＝W0＋Ek，结合遏止电压eUc＝Ek，整理得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，③遏止电压大于①的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C错误；①②遏止电压相同，①②光的频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D正确。
练习4、(多选)(2023山东省济南市高三下模拟考试)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像，以下说法正确的是( )
A．由图甲可求得普朗克常量h＝eq \f(be,a)
B．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小
C．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
D．由图丁可知电压越高，则光电流越大
答案: BC
解析：根据光电效应方程，结合动能定理可知eUc＝Ek＝hν－W0＝hν－hνc，变式可得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(h,e)νc，斜率k＝eq \f(b,2a)＝eq \f(h,e)，解得普朗克常量为h＝eq \f(be,2a)，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误．
【巧学妙记】
解决光电效应图像问题的几个关系式
(1)光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)发生光电效应的临界条件：Ek＝0，νc＝eq \f(W0,h)。
(3)反向遏止电压与光电子的最大初动能和入射光频率的关系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)。
考向三 波粒二象性
一、光的波粒二象性与物质波
1.光的波粒二象性
光既有波动性，又有粒子性，光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝eq \f(h,λ)。两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
(1)从频率上看：频率越低的光波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高的光粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其穿透本领越强。
(2)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性。
(3)波动性与粒子性的统一：由光子的能量ε＝hν、光子的动量p＝eq \f(h,λ)也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν或波长λ。
(4)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。
（5）具体表现
①光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
②光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。
③光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．物质波
(1)1924年，法国物理学家德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种波叫作物质波，也叫eq \x(\s\up1(06))德布罗意波。所以实物粒子也具有波粒二象性。
(2)粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从的关系为：ν＝eq \f(ε,h)；
λ＝eq \f(h,p)＝eq \f(h,mv)，h是普朗克常量。
【典例5】(2023·江苏省盐城市高三三模)2003年物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验。从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明( )
A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性
C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子也是一种电磁波
答案:C
解析：干涉是波所特有的现象，电子的双缝干涉实验说明微观粒子具有波动性，故C正确，A、B、D错误。
【典例6】(2023·河北省张家口市高三下三模)关于物质波，以下说法正确的是( )
A．任何一个运动着的物体都有一种波与之对应
B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波
C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长
D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波
答案:A
解析：根据德布罗意假设，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，A正确；绳上的波是机械波，不是物质波，B错误；动能相等时，由p＝eq \r(2mEk)得质子的动量大些，由λ＝eq \f(h,p)知质子的物质波波长短，C错误；宏观物体物质波波长太短，难以观测到衍射或干涉现象，但具有波动性，D错误。
练习5、(多选)(2023·天津市南开区高三下一模)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图像正确的是( )
答案:AC
解析：根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E­m图像是一个正比例函数图像，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝eq \f(h,p)可知，粒子的动量p＝eq \f(h,λ)，则p­eq \f(1,λ)图像是正比例函数图像，故C正确，D错误。
练习6、(2023·江苏省南京市高三下第三次调研)下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性
答案:C
解析：具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速，光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D错误。
【巧学妙记】
波粒二象性的深入理解
(1)虽然平时看到的宏观物体运动时，看不出其波动性，但也有一个波长与之对应。例如飞行中的子弹的波长约为10－34 m。
(2)波粒二象性是微观粒子的特殊性质，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测。
考向四 原子的核式结构模型
一、原子的核式结构模型
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．α粒子散射实验
(1)装置：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验装置如图所示。
现象：实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(如图所示)
3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。
4.分析原子的核式结构模型所用的规律
(1)库仑定律：F＝keq \f(q1q2,r2)，可以用来确定电子和原子核、α粒子和原子核间的相互作用力。
(2)牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。
(3)功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。
【典例7】（湖南省2022年普通高中学业水平等级考试）1. 关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A. 卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B. 玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C. 光电效应揭示了光的粒子性
D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
答案:C
解析：A．波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；
B．玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；
C．光电效应揭示了光粒子性，C正确；
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误。
故选C。
【典例8】(2023·江苏省扬州市高三下第三次调研)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法不正确的是( )
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
答案: C
解析：根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到的闪光次数会逐渐减少，因此B、D正确，C错误。本题选说法不正确的，故选C。
练习7、(2023·山东省滨州市高三下二模)在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是( )
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子内是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
答案:A
解析：卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是α粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，A正确，B错误。α粒子能接近原子核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变。C、D两项的说法没错，但与题意不符。
练习8、(2023山东省济南市高三下模拟考试)α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹如图所示，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )
A．M点 B．N点
C．P点 D．Q点
答案:C
解析：α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同。带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有
【巧学妙记】
解答原子结构问题的三大规律
(1)库仑定律：F＝keq \f(q1q2,r2)，可以用来确定电子和原子核、α粒子和原子核间的相互作用力。
(2)牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。
(3)功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。
1. (2023·新疆维吾尔自治区3月第一次检测)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )
A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子
B．在光电效应实验中，光照时间越长光电流越大
C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关
D．石基对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
答案:D
解析：光电效应中，金属板向外发射的光电子是电子，不可以叫光子，A错误；在光电效应实验中，光电流的大小与光照时间无关，B错误；根据Uce＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,m)＝hν－W逸出功，则对于同种金属而言，遏止电压随入射光频率的增加而增大，C错误；石基对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，频率变小，这个现象称为康普顿效应，D正确。
2. (多选)(2023·东北三省四市教研联合体4月模拟二)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
答案:ACD
解析：电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确．
3. （多选）(2023年海南省高考试题）7. 对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示．用h、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
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
答案:AB
解析：根据，即 ，则由图像可知钠逸出功小于钙的逸出功，选项A正确；图中直线的斜率为，选项B正确；在得到这两条直线时，与入射光的强度无关，选项C错误；根据，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低，选项D错误．
4. (2023·广东省汕头市高三二模)光照射金属时逸出电子的现象称为光电效应，如图所示是用来研究光电效应实验规律的实验电路图．关于光电效应实验规律、实验电路图和理论解释，下列说法正确的有 ( )
A．UAK>0时，电压越大将会有更多乃至全部光电子到达A
B．UAK<0时，光照越强时电压越大才能阻止光电子到达A
C．只要光照强度足够大，一定能够使K板逸出光电子
D．逸出的光电子能否到达A只取决于照射光频率的大小
答案:A
解析：当光的频率大于阴极K的极限频率时，会发生光电效应，正向电压越大，在未达到饱和电流之前就能吸引更多的光电子落到A极板上，甚至单位时间内逸出的光电子全部到达A极板上，此时就达到了饱和电流，故A正确；反向电压增大到直射A极板的光电子刚好未能到达A时的电压，称之为遏止电压，遏止电压的大小取决于光的频率，跟光照强度无关，所以B错误；是否发生光电效应取决于光的频率与K的极限频率大小，与光照强度无关，故C错误；逸出的光电子能否到达A，除了与照射光频率的大小有关外，还取决于电子逸出方向、UAK的大小，所以D错误．
5. (2023·潍坊二模)如图所示，这是某种火灾报警装置的工作电路图，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9 eV之间，明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2 eV之间。几种金属单质的逸出功如下表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是( )
A．太阳光照射时c、d端有输出电压
B．明火照射时c、d端有输出电压
C．若阴极材料K选用金属锌，能实现有效报警
D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越大
答案:B
解析：因为太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9 eV之间，小于金属铝的逸出功4.21 eV，不发生光电效应，c、d端没有输出电压，A错误；明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2 eV之间，大于金属铝的逸出功，发生光电效应，c、d端有输出电压，B正确；若阴极材料K选用金属锌，3.9 eV大于金属锌的逸出功3.38 eV，发生光电效应，也能报警， 即不能实现有效报警，C错误；根据E＝heq \f(c,λ)，明火中紫外线波长越长，能量越小，根据Ek＝hν－W0，则光电子的最大初动能越小，D错误。
6. (多选)(2023·湖北省武汉市第二中学高三上模拟)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹．对于这个实验结果的认识正确的是( )
A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
答案:BC
解析：单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性．不论光子还是微观粒子，都具有波粒二象性．所以正确选项为B、C.
7. (多选)(2023·安徽六安高三月考)利用如图甲所示的实验装置探究光电效应规律，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，则( )

甲 乙
A．普朗克常量为eq \f(eν1,U1)
B．该金属的逸出功为eU1
C．电源的右端为正极
D．若电流表的示数为10 μA，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012个
答案:BC
解析：由爱因斯坦光电效应方程可知，Uc＝eq \f(hν,e)－eq \f(W0,e)，则题图乙图线的斜率eq \f(U1,ν1)＝eq \f(h,e)，则普朗克常量h＝eq \f(eU1,ν1)，该金属的逸出功W0＝hν1＝eU1，A项错误，B项正确；测遏止电压时，电源的左端为负极，右端为正极，C项正确；每秒内发出的光电子的电荷量q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 C，n＝eq \f(q,e)＝eq \f(1×10－5,1.6×10－19)＝6.25×1013(个)，故每秒内至少发出6.2
8. (2023·山东省日照市二模)如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )
A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转
答案:A
解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。
9. (2023·河南洛阳调研) 如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是( )
A．Ek1＞Ek2
B．单色光1的频率比单色光2的频率高
C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
D．单色光1和单色光2的频率之差为eq \f(Ek1－Ek2,h)
答案:D
解析：由于Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2，且Uc1＜Uc2，所以Ek1＜Ek2，A项错误；由Ek＝hν－W0可知ν＝eq \f(eUc＋W0,h)，所以单色光1的频率比单色光2的频率低，B项错误；只增大单色光的强度，光电子的最大初动能不变，因此遏止电压不变，C项错误；Ek1＝hν1－W0，Ek2＝hν2－W0，得ν1－ν2＝eq \f(Ek1－Ek2,h)，D项正确。
10.(多选)(2023·辽宁营口市下学期3月考)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图6所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到( )
A.该金属的逸出功为零
B.普朗克常量为eq \f(b,a)，单位为J·Hz
C.当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b
D.当入射光的频率为3a时，遏止电压为eq \f(2b,e)
答案:CD
解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0，横截距表示该金属的截止频率，可知该金属的逸出功不为零，故A错误；图线的斜率k＝eq \f(b,a)表示普朗克常量，单位为J/Hz，故B错误；由图可知W0＝b，ha＝W0, 则当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为Ek＝h·2a－W0＝b，选项C正确；当入射光的频率为3a时，则Ek＝h·3a－W0＝2b，由eU遏＝Ek 可得U遏＝eq \f(2b,e)，选项D正确。
1．(2023湖南永州一模)用如图所示装置做光电效应实验，下列说法正确的是 ( )
A．光电效应现象是由爱因斯坦首先发现的
B．实验现象揭示了光具有波动性
C．实验时，光电子从锌板逸出，验电器带正电
D．实验时，若用可见光照射锌板，也能发生光电效应
答案:C
解析：光电效应现象是由赫兹首先发现的，故A错误；光电效应现象揭示了光具有粒子性，故B错误；产生光电效应现象时，光电子从锌板逸出，验电器带正电，故C正确；在光电效应实验中用紫外线照射锌板可发生光电效应，而可见光的频率小于紫外线的频率，不能确定用可见光照射锌板是否发生光电效应，故D错误．
2.(2023浙江台州模拟)1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是( )
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
答案:C
解析：由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗条纹是电子到达概率小的地方，故A正确；电子是实物粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故B、D正确，C错误．本题选错误的，故选C.
3.(2023·青岛联考)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电荷量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是( )
A．该实验说明电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝eq \f(h,\r(2meU))
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显
D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显
答案:D
解析：该实验得到了电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故A项正确；设电子被加速后的速度为v，则有Ue＝eq \f(1,2)mv2，即v＝eq \r(\f(2Ue,m))，根据λ＝eq \f(h,p)得，实验中电子束的德布罗意波长为eq \f(h,\r(2emU))，故B项正确；由λ＝eq \f(h,\r(2emU))知，加速电压U越大，波长λ越小，电子的衍射现象越不明显，同理，质量m越大，波长λ越小，衍射现象越不明显，故C项正确，D项错误。
4. (2023·辽宁省凌源市高三3月尖子生抽测)如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，则下列说法中正确的是( )
A．A光的频率小于B光的频率
B．A光的入射强度大于B光的入射强度
C．A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．A光照射光电管时流过电流表G的电流大小取决于光照时间的长短
答案:C
解析：由光电效应实验规律知A、B两项错误；A光照射光电管时，光电子从阴极射出，光电子从b流过电流表G到a的，所以电流方向是a流向b，而且流过电流表G的电流大小取决于光的入射强度，与光照时间的长短无关，故C项正确，D项错误。
5. (多选)(2023·湖北孝感模拟)某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图4中直线①所示，已知电子电荷量的绝对值为e，该图线的斜率为k，纵轴截距为b，下列说法正确的是( )
A.普朗克常量可表示为ek
B.金属的逸出功可表示为－eb
C.用不同金属做实验，一定得到图线②
D.用不同金属做实验，可能得到图线③
答案:AB
解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0以及eUc＝Ek得到Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，由公式可知k＝eq \f(h,e)，b＝－eq \f(W0,e)，故A、B正确；由Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)可知，用不同的金属做实验，逸出功W0不同，图象的纵截距不同，但斜率相同，故C、D错误。
6. (多选)(2023·广东省深圳市高三3月第一次调研)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
答案:ACD
解析：干涉和衍射体现的是波动性，A、C两项正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，体现的是粒子性，不能体现波动性，B项错误；电子显微镜利用电子束的衍射现象进行工作，体现的是波动性，D项正确。
7. (2023·云南省昆明市“三诊一模”二模)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( )
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
答案:D
解析：卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电荷的物质，将其称为原子核，D正确。
8.(2023·山东省滨州市高三下二模) 1909年，英国物理学家卢瑟福和他的学生盖革、马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的粒子穿过金箔前后的运动模型如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是( )
A．绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转
B．少数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进
C．通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10－15 m
D．通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10－15 m
答案:C
解析：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进。少数α粒子穿过金箔后，发生大角度偏转，A、B错误；通过“α粒子散射实验”卢瑟福确定了原子核半径的数量级为10－15 m，C正确；原子半径的数量级为10－10 m，不是通过α粒子散射实验确定的，D错误。
9. (2023河北张家口模拟)利用如图5甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为ν1时，下列说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能Ek＝eU1－hν0
B.由Uc－ν图象可求得普朗克常量h＝eq \f(eU1,ν1－ν0)
C.滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一直增大
D.把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一直增大
答案:B
解析：光电子的最大初动能为Ek＝eU1，故A错误；根据光电效应方程hν＝W0＋Ek，其中W0＝hν0，可得普朗克常量为h＝eq \f(eU1,ν1－ν0)，故B正确；无论电源正负极如何，电流表示数不能一直增大，故C、D错误。
10. (2023·安徽淮北月考)图甲为研究光电效应的电路图，当用频率为ν的光照金属阴极K时，通过调节光电管两端的电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图乙所示的I­U图像。已知电子所带电荷量为e，图像中遏止电压Uc、饱和光电流Im及入射光的频率ν、普朗克常量h均为已知量。下列说法正确的是( )

甲 乙
A．光电子的最大初动能为hν－eUc
B．阴极金属的逸出功为eUc
C．若增大原入射光的强度，则Uc和Im均会变化
D．阴极金属的截止频率为eq \f(hν－eUc,h)
答案:D
解析：光电子的最大初动能Ekm＝eUc，A项错误；根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm＝hν－W0＝eUc，则阴极金属的逸出功W0＝hν－eUc，B项错误；若增大原入射光的强度，则最大初动能不变，遏止电压Uc不变，但是饱和光电流Im会变化，C项错误；根据W0＝hνc＝hν－eUc可得，阴极金属的截止频率νc＝eq \f(hν－eUc,h)，D项正确。
11. (多选)(2023四川双流中学模拟)利用如图所示的电路研究光电效应，其中电极K由金属钾制成，已知钾的逸出功为2.25 eV.用某一频率的光照射电极K时，逸出的光电子的最大初动能为1.50 eV，电流表的示数为I.已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是( )
A．金属钾的截止频率约为5.5×1014 Hz
B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为 3.00 eV
C．若入射光的强度不变、频率加倍，电流表的示数变为2I
D．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V
答案:AD
解析：由W0＝hνc，解得金属钾的截止频率约为νc＝5.5×1014 Hz，选项A正确；若入射光的频率加倍，W0不变，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能并不成倍增加，选项B错误；若入射光的频率加倍、强度不变，则单位时间内入射光的光子数减半，即电极K表面逸出的光电子数量减半，电流表的示数变为eq \f(I,2)，选项C错误；由Ek＝hν－W0知入射光的能量为hν＝3.75 eV，若入射光的频率加倍，则Ek′＝2hν－W0＝5.25 eV，而eUc＝Ek′，所以遏止电压Uc＝5.25 V，选项D正确．
12.(2023·北京市朝阳区校际联考) 如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )
A.1.5 eV 0.6 eVB.1.7 eV 1.9 eV
C.1.9 eV 2.6 eVD.3.1 eV 4.5 eV
答案:C
解析：光子能量hν＝2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,m)知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光电效应方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV，对图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV，故C正确。
13.(2023湖北七市联考)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为ν、2ν的单色光照射同一种金属，逸出的光电子最大速度之比为1∶2，普朗克常量用h表示，则( )
A．光电子的最大初动能之比为1∶2
B．该金属的逸出功为eq \f(2hν,3)
C．该金属的截止频率为eq \f(ν,3)
D．用频率为eq \f(ν,2)的单色光照射该金属时能发生光电效应
答案:B
解析：逸出的光电子最大速度之比为1∶2，光电子最大初动能Ekm＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,m)，则两次逸出的光电子最大初动能之比为1∶4，故A错误；光子能量分别为hν和2hν，根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0,4Ek＝2hν－W0，联立可得逸出功W0＝eq \f(2hν,3)，故B正确；逸出功为eq \f(2hν,3)，那么金属的截止频率为eq \f(2ν,3)，故C错误；用频率为eq \f(ν,2)的单色光照射该金属，因eq \f(ν,2)14.(多选)(2023·北京市西城区高三下统一测试)用如图所示的光电管研究光电效应，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么( )
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
答案:AB
解析：由于用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能发生光电效应，即a光的频率一定大于b光的频率，A正确；增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G的电流增大，B正确；能否发生光电效应只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，所以即使增加b光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转，C错误；用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电子的方向是由d到c，所以电流方向是由c到d，D错误．
15.(多选(2023·北京市朝阳区高三一模))在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )
A．若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub
B．若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb
C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
D．若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
答案:BC
解析：由爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0，由动能定理得Ek＝eU，若分别用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故A项错误，B项正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故C项正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D项错误。
16．(多选)(2023·山东省泰安市高三下适应性训练三)小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器。如图所示，S为光源，可以发出一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时(钠的极限频率为6.00×1014 Hz)会产生光电子，当光电流大于10－8 A时，便会触发报警系统报警。下列说法正确的是( )
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能小于0.5 μm
B．金属钠的逸出功为4 eV
C．光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高
D．若射向光电管C的光子有5%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向C的钠表面的光子最少数目N＝1.25×1012个
答案:CD
解析：光源S发出的光波最大波长λmax＝eq \f(c,ν0)＝eq \f(3×108,6.00×1014) m＝5×10－7 m＝0.5 μm，即要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能大于0.5 μm，故A项错误；由于钠的极限频率为6.00×1014 Hz，金属钠的逸出功W0＝hνc＝eq \f(6.63×10－34×6×1014,1.6×10－19) eV≈2.5 eV，故B项错误；光源S发出的光能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管C的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故C项正确；光电流等于10－8 A时，每秒产生的光电子的个数n＝eq \f(It,e)＝eq \f(10－8×1,1.6×10－19)个＝6.25×1010个，每秒射向C的钠表面的光子最少数目N＝eq \f(n,5%)＝eq \f(6.25×1010,5%) 个＝1.25×1012个，故D项正确。
17．(2023·广东省深圳市高三3月第一次调研)图甲为利用光电管研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料是钾，钾的逸出功为W0＝3.6×10－19 J。图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时，测量得到的光电管的伏安特性曲线，当U＝－2.5 V时，光电流刚好为0。已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C。求：
(1)本次实验入射光的频率是多少？(保留两位有效数字)
(2)当U′＝2.5 V时，光电子到达阳极A的最大动能是多少？
答案: (1)1.2×1015 Hz (2)8.0×10－19 J
解析：(1)由图乙可知反向遏止电压为Uc＝2.5 V
根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0
且eUc＝Ek－0
联立解得本次实验入射光的频率为ν≈1.2×1015 Hz。
(2)设U′＝2.5 V时，光电子到达阳极A的最大动能为Ekm，光电子由K运动到A的过程，由动能定理有eU′＝Ekm－Ek
解得Ekm＝eU′＋eUc＝8.0×10－19 J。
1．(2023高考河北物理）普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（ ）
A． B．m C． D．
答案:B
解析：的单位为，而1J=1kgm/s2·m，所以在国际单位制下的单位是m，选项B正确。
2.(2023年海南省普通高中学业水平选择性考试3）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h．根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率v为（ ）
A． B． C． D．
答案:D
解析：由爱因斯坦光电效应方程，Ek=hv-W0，解得v=，选项D正确。
3.(2023年辽宁省普通高中学业水平选择性考试2.）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。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是
A．波尔 B．康普顿 C．爱因斯坦 D．德波罗意
答案:C
解析：题述现象为光电效应现象，最初用量子观点解释光电效应的是爱因斯坦，选项C正确。
4.(2023年浙江省6月普通高中学业水平选择性考试8.） 大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到时会引起神经混乱，达到时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（ ）
A. B. C. D.
答案:B
解析：设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为解得。则引起神经混乱时有，引起心肺功能衰竭时有，所以B正确；ACD错误。
5.(2023年浙江省6月普通高中学业水平选择性考试13. ）已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（ ）
A. B. C. D.
答案:C
解析：根据德布罗意波长公式，由，解得。由题意可知，电子与油滴动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有，而，代入数据解得，所以C正确；ABD错误。
【一题多解】直径约为4μm的油滴质量约为m2=ρV=ρ=25×10-15kg，由=可得：电子与油滴的动量之比为==6×10-9，由德布罗意物质波公式λ=h/p，可得电子与油滴的德布罗意物质波波长之比为==1.7×108，选项C正确。
6.(2023年江苏省高考试题）14.在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×10-7m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34J·s，光速c=3×108m/s．计算结果保留一位有效数字）
答案:光子能量，光子数目n=，代入数据得n=5×1016
解析：每个光子的能量为 ，每个激光脉冲的能量为E，所以每个脉冲中的光子个数为： ，联立且代入数据解得：。
7.(2023年北京市高考试题）7.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。
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5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV
D. 若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
答案:B
解析：由爱因斯坦质能方程比较两次实验时的逸出功和光电流与光强的关系解题
由题表格中数据可知，两组实验所用的入射光的能量不同，由公式可知，两组实验中所用的入射光的频率不同，故A正确；
由爱因斯坦质能方程可得：第一组实验：，第二组实验：，解得：，即两种材料的逸出功相同也即材料相同，故B错误；
由爱因斯坦质能方程可得：，故C正确；
由题表格中数据可知，入射光能量相同时，相对光越强，光电流越大，故D正确。
8、(2023年江苏省普通高中学业水平等级性考试物理）13.大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_____，波长为的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为h，光速为c）
答案: (1). (2).
解析：[1]根据可知波长越短，对应光子的频率越大，对应跃迁的能级差越大；可知最短波长对应基态到激发态的能量差最大，结合得
[2]波长为对应的光子动量为/
9、(2023年天津高考试题）5.如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系。由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ）
A. B. C. D.
答案:C
解析：由光电效应的方程，动能定理，两式联立可得，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率，则可知三种光的折射率的关系为，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误。
10、(2023年全国高考乙卷物理试题）4. 一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（ ）
A. 1 × 102mB. 3 × 102mC. 6 × 102mD. 9 × 102m
答案:B
解析：一个光子的能量为E = hν
ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系c = λν
光源每秒发出的光子的个数为
P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个，那么此处的球面的表面积为S = 4πR2
则
联立以上各式解得R ≈ 3 × 102m
故选B。
11、(2023年海南省普通高中学业水平选择性考试）3．某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h．根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率v为（ ）
A． B． C． D．
答案:D
解析：由爱因斯坦光电效应方程，Ek=hv-W0，解得v=，选项D正确。
新课程标准
1．通过实验，了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。
2．知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。
3.了解人类探索原子及其结构的历史。知道原子的核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
命题趋势
考查内容集中且固定，主要围绕光电效应等命题。波粒二象性近几年没有考查。题目综合性不强，相对基础简单，主要考查学生对基本概念的掌握。
试
题
情
境
生活实践类
光电管等
学习探究类
光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型等
对应规律
对规律的解释
存在截止频率νc
电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子的能量不能小于W0，对应的频率必须不小于νc＝eq \f(W0,h)，即截止频率
光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关
电子吸收光子能量后，一部分用来克服金属的逸出功，剩余部分表现为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大，和光强无关
光电效应具有瞬时性
光照射金属时，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间
光较强时饱和电流较大
对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大
图像名称
图线形状
获取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①截止频率(极限频率)νc：图线与ν轴交点的横坐标
②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量h：图线的斜率k＝h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标
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荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)
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：图线与横轴的交点的横坐标
②饱和电流：电流的最大值；
③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
金属单质
钾
钠
锌
铝
逸出功/eV
2.25
2.29
3.38
4.21
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
第
二
组
4
5
6
6.0
6.0
6.0
弱
中
强
27
40
55
2.9
2.9
2.9