登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：光电效应
一、单选题
1．（2022·河北）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
【知识点】光电效应
【解析】【解答】遏制电压为0，对应最大初动能为0。光子能量等于逸出功。逸出功为。A对。
由图可知图像与横坐标交点值即为截止频率，约为，B错。
结合遏止电压与光电效应方程可解得，，图像斜率为，C错误。
， 遏止电压 与入射光频率成一次函数关系，而不是正比例关系。D错误。
综选A
【分析】图像与横坐标交点值即为截止频率。结合遏止电压与光电效应方程，得出图像关系式。
2．（2022·全国乙卷）一点光源以 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为 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 个。普朗克常量为 。R约为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【解答】每个光子的能量为，光的光速与频率的关系为，光源每秒发出的光子数为，半径为R处的面的面积为，所以解得，
故选B。
【分析】首先写出每个光子能量及光速与频率波长关系，然后表达出每秒发出的光子数合面积，最后联立进行求解。
3．（2021·海南）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 为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据爱因斯坦的光电效应方程可知
解得该单色光的频率为
故答案为：D。
【分析】该题只需要记清爱因斯坦光电效应方程中频率、最大初动能、逸出功之间的关系即可。
4．（2021·浙江）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
【知识点】动量；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】已知电子和油滴的动能大小，根据动能和动量的表达式有：
根据德布罗意波长公式
联立两式可得
已知油滴的直径，根据密度公式可以求出油滴的质量为：
根据波长和动能的表达式可得：当粒子动能相同时，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有
代入数据解得
所以C符合题意；ABD不符合题意；
故选C。
【分析】利用动量和动能的表达式可以求出动量的大小，结合动量和波长的关系可以求出波长的表达式，再利用体积公式可以求出质量的表达式，最后利用质量的比值可以求出波长的比值。
5．（2021·浙江）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（ ）
A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位
C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子
【答案】C
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【解答】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。
故答案为：C。
【分析】普朗克提出了能量子假说，体现了量子化的思想。
6．（2021·浙江）下列说法正确的是（ ）
A．光的波动性是光子之间相互作用的结果
B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．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
D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光的波粒二象性
【解析】【解答】A．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，A不符合题意；
B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B符合题意；
C．光电效应揭示了光的粒子性，但是不能证明光子除了能量之外还具有动量，C不符合题意；
D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角会变小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】光的波动性不是光子之间相互作用引起的；光电效应不能证明光子具有动量；a射线经过验电器金属小球上方时会使空气电离，金属小球本身带正电，吸附空气中的负电荷夹角会变小。
7．（2020·浙江选考）在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
【答案】D
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，A不符合题意，B不符合题意；
CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电磁波谱非常的宽，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，并且频率越来越大，波长越来越短。
8．（2020·浙江选考）下列说法正确的是（ ）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是 射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
【答案】D
【知识点】光电效应；原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用
【解析】【解答】A．由公式
可知质子的德布罗意波长 ， ，A不符合题意；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是 射线，B不符合题意；
C．由
当 ，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，C不符合题意；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】一切物体都具有波粒二象性，只不过对于宏观物体，物体的粒子性很强，波动性很弱；对于微观粒子正好相反。
9．（2020·天津）新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较（ ）
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
【答案】B
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】A．因为红外线的频率小于紫外线，根据
可知红外线的光子能量比紫外线的低，A不符合题意；
B．根据
可知红外线的波长比紫外线的波长长，B符合题意；
C．真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的，C不符合题意；
D．光都具有偏振现象，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电磁波谱的范围非常广，波长由长倒短大致分为红外线、可见光、紫外线，波长比红外线长的有无线电波，波长比紫外线短的有γ射线。
10．（2020·北京）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（ ）
A．光子能量更大 B．衍射更明显
C．传播速度更大 D．波长更长
【答案】A
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【解答】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据 可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，A符合题意；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，B不符合题意；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为
5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，C不符合题意；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据
可知波长更短，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据德布罗意关系可以得到，当粒子的动量越小，对应的波长就越长，波动性就越明显。
二、综合题
11．（2020·江苏）
（1）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长 的变化情况是（ ）
A．I增大， 增大 B．I增大， 减小
C．I减小， 增大 D．I诚小， 减小
（2）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）
（3）一只质量为 的乌贼吸入 的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以 的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。
【答案】（1）B
（2）；
（3）解：乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据动量守恒定律得
解得喷出水的速度大小为
【知识点】动量守恒定律；光的波粒二象性
【解析】【解答】（1）黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度 增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以 减小。故答案为：B。（2）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 波长为 对应的光子动量为 .
【分析】（1）对于黑体辐射，温度越高，辐射强度也会增加，同时辐射的频率会增加，对应的波长会减小，结合图像分析求解即可；
（2）当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率；
（3）乌贼和喷出的水两部分组成系统动量守恒，利用动量守恒定律列方程分析求解即可。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：光电效应
一、单选题
1．（2022·河北）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
2．（2022·全国乙卷）一点光源以 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为 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 个。普朗克常量为 。R约为（ ）
A． B． C． D．
3．（2021·海南）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 为（ ）
A． B． C． D．
4．（2021·浙江）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．
5．（2021·浙江）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（ ）
A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位
C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子
6．（2021·浙江）下列说法正确的是（ ）
A．光的波动性是光子之间相互作用的结果
B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．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
D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
7．（2020·浙江选考）在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
8．（2020·浙江选考）下列说法正确的是（ ）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是 射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
9．（2020·天津）新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较（ ）
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
10．（2020·北京）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（ ）
A．光子能量更大 B．衍射更明显
C．传播速度更大 D．波长更长
二、综合题
11．（2020·江苏）
（1）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长 的变化情况是（ ）
A．I增大， 增大 B．I增大， 减小
C．I减小， 增大 D．I诚小， 减小
（2）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）
（3）一只质量为 的乌贼吸入 的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以 的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】遏制电压为0，对应最大初动能为0。光子能量等于逸出功。逸出功为。A对。
由图可知图像与横坐标交点值即为截止频率，约为，B错。
结合遏止电压与光电效应方程可解得，，图像斜率为，C错误。
， 遏止电压 与入射光频率成一次函数关系，而不是正比例关系。D错误。
综选A
【分析】图像与横坐标交点值即为截止频率。结合遏止电压与光电效应方程，得出图像关系式。
2．【答案】B
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【解答】每个光子的能量为，光的光速与频率的关系为，光源每秒发出的光子数为，半径为R处的面的面积为，所以解得，
故选B。
【分析】首先写出每个光子能量及光速与频率波长关系，然后表达出每秒发出的光子数合面积，最后联立进行求解。
3．【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据爱因斯坦的光电效应方程可知
解得该单色光的频率为
故答案为：D。
【分析】该题只需要记清爱因斯坦光电效应方程中频率、最大初动能、逸出功之间的关系即可。
4．【答案】C
【知识点】动量；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】已知电子和油滴的动能大小，根据动能和动量的表达式有：
根据德布罗意波长公式
联立两式可得
已知油滴的直径，根据密度公式可以求出油滴的质量为：
根据波长和动能的表达式可得：当粒子动能相同时，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有
代入数据解得
所以C符合题意；ABD不符合题意；
故选C。
【分析】利用动量和动能的表达式可以求出动量的大小，结合动量和波长的关系可以求出波长的表达式，再利用体积公式可以求出质量的表达式，最后利用质量的比值可以求出波长的比值。
5．【答案】C
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【解答】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。
故答案为：C。
【分析】普朗克提出了能量子假说，体现了量子化的思想。
6．【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光的波粒二象性
【解析】【解答】A．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，A不符合题意；
B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B符合题意；
C．光电效应揭示了光的粒子性，但是不能证明光子除了能量之外还具有动量，C不符合题意；
D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角会变小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】光的波动性不是光子之间相互作用引起的；光电效应不能证明光子具有动量；a射线经过验电器金属小球上方时会使空气电离，金属小球本身带正电，吸附空气中的负电荷夹角会变小。
7．【答案】D
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，A不符合题意，B不符合题意；
CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电磁波谱非常的宽，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，并且频率越来越大，波长越来越短。
8．【答案】D
【知识点】光电效应；原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用
【解析】【解答】A．由公式
可知质子的德布罗意波长 ， ，A不符合题意；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是 射线，B不符合题意；
C．由
当 ，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，C不符合题意；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】一切物体都具有波粒二象性，只不过对于宏观物体，物体的粒子性很强，波动性很弱；对于微观粒子正好相反。
9．【答案】B
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】A．因为红外线的频率小于紫外线，根据
可知红外线的光子能量比紫外线的低，A不符合题意；
B．根据
可知红外线的波长比紫外线的波长长，B符合题意；
C．真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的，C不符合题意；
D．光都具有偏振现象，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电磁波谱的范围非常广，波长由长倒短大致分为红外线、可见光、紫外线，波长比红外线长的有无线电波，波长比紫外线短的有γ射线。
10．【答案】A
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【解答】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据 可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，A符合题意；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，B不符合题意；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为
5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，C不符合题意；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据
可知波长更短，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据德布罗意关系可以得到，当粒子的动量越小，对应的波长就越长，波动性就越明显。
11．【答案】（1）B
（2）；
（3）解：乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据动量守恒定律得
解得喷出水的速度大小为
【知识点】动量守恒定律；光的波粒二象性
【解析】【解答】（1）黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度 增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以 减小。故答案为：B。（2）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 波长为 对应的光子动量为 .
【分析】（1）对于黑体辐射，温度越高，辐射强度也会增加，同时辐射的频率会增加，对应的波长会减小，结合图像分析求解即可；
（2）当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率；
（3）乌贼和喷出的水两部分组成系统动量守恒，利用动量守恒定律列方程分析求解即可。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
