4.2 《光电效应》 筑基提能同步练习 高中物理选择性必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（2024高三下·梅州模拟） 生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5nm。现用两种紫外线分别照射同一块锌板，下列说法正确的是（ ）
A．深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量
B．用紫外线照射锌板，紫外线辐射强度必须足够大才能发生光电效应
C．发生光电效应时，验电器和锌板总是带等量异种电荷
D．发生光电效应时，深紫外线照射锌板产生的光电子动能，一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能
2．（2024高三下·惠州） 硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是（ ）
A．硅光电池是把电能转化为光能的一种装置
B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D．光电效应现象说明光具有波动性
3．（2023高二下·吉林期末）某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（ ）
A．延长光照时间 B．增大光的强度
C．换用频率较高的光照射 D．换用频率较低的光照射
4．（2024高三上·襄阳开学考）研究光电效应规律的电路图如图甲所示，某同学分别用a、b、c三束单色光照射光电管得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。已知a、c两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是（ ）
A．用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多
B．用a光照射时，逸出光电子的最大初动能最大
C．该光电管用a光、b光照射时截止频率不同
D．若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应
5．（2024高三下·重庆模拟） 用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v变化的图线如图乙所示，已知电子电量为e，则（ ）
A．材料a比b的的截止频率大
B．材料a比b的逸出功大
C．根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量
D．图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电流表示数一直增大
6．（2024高三下·广东模拟） 被称为“火焰发现者”的火灾报警器，其光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，只有被明火中的紫外线照射时才会报警。已知光电管阴极的金属发生光电效应的截止频率为，灯光中紫外线的频率为，明火中紫外线的频率为，则、、的大小关系是（ ）
A． B．
C． D．
7．（2024·河南模拟）某光源包含不同频率的光，光的强度与频率的关系如图所示。表中给出了一些金属的截止频率，用该光源照射这些金属。则（ ）
金属
铯 4.69
钠 5.53
锌 8.06
钨 10.95
A．仅铯能产生光电子 B．仅铯、钠能产生光电子
C．仅铯、钠、锌能产生光电子 D．都能产生光电子
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2017高二下·南昌期中）说明光具有粒子性的现象是（ ）
A．光电效应 B．光的干涉 C．光的衍射 D．康普顿效应
9．（2022高二下·抚州期末）探究光电效应规律的实验电路图如图所示，当用某种频率的单色光照射光电管的阴极时，电流表G有示数。下列说法正确的是（ ）
A．若使滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表G的示数可能不变
B．将电源正负极互换，电流表G仍有示数，若再将P向右移动，电流表G的示数可能不变
C．若减小光的频率，仍发生光电效应，则光电子的最大初动能减小
D．若减小光的强度，增大光的频率，则光电子的最大初动能可能不变
10．（2021高二上·嘉兴期末）已知某单色光的波长为，频率为v，真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为（ ）
A．hv B． C． D．
11．（2022高二下·梅州期末）光电管是应用光电效应原理实现光信号转化为电信号的一种传感器，主要应用于各种自动化控制、光纤通讯、太阳能电池等，现用如图所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的频率小于乙光的频率
B．丙光的波长大于乙光的波长
C．甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同
D．甲光和丙光的强弱程度相同
12．（2024·贵州） 我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜，其科学目标之一是搜索地外文明。在宁宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为的中性氢辐射，另一处是波长为的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子（ ）
A．频率更大 B．能量更小
C．动量更小 D．传播速度更大
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2022高二下·河南月考）任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为 。
14．（2024高三下·湖北模拟） 1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc-ν图像，其中ν1、ν2，U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。
（1）求普朗克常量h的表达式；
（2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。
15．（2024高二下·宜丰月考） 在研究“光电效应”现象时，有如图甲、乙所示的两种电路连接方式。试回答下列问题：
（1）通过图 （填“甲”或“乙”）所示的电路进行研究，可以得出光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，而与照射光的强弱无关的结论；通过图 （填“甲”或“乙”）所示的电路进行研究，可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子的数目多少的结论。
（2）某次实验时，先用图甲所示电路研究，调节滑动变阻器，发现当电压表示数大于或等于1.5V时，电流表示数为零。在入射光不变的情况下，用图乙所示电路研究，则当电压表示数为3V时，电子到达阳极时的最大动能为 eV。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A、由
知，光的波长越长，频率越低，而光子的能量
也就越低，即 深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量，A正确；
B、 用紫外线照射锌板，紫外线的频率大于或等于锌板的极限频率，就能发生光电效应，B错误；
C、 发生光电效应时，验电器和锌板 都带正电，C错误；
D、 发生光电效应时， 由爱因斯坦光电效应方程知
一定，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，即 深紫外线照射锌板产生的光电子最大初动能，一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子最大初动能，但 深紫外线照射锌板产生的光电子动能，不一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能，D错误。
故选A。
【分析】本题考查光电效应，要求学生能够通过掌握光的频率越高，波长越短，光子的能量越大，其次理解发生光电效应的条件及光电效应方程，入射光的频率大于或等于金属的极限频率时，才能发生光电效应；对于同一块金属，发生光电效应时，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。区别：最大初动能与动能。
2．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】 A、硅光电池是把光能转化为电能的一种装置，故A错误；
B、硅光电池中电子吸收了光子能量，只有光子的能量大于逸出功电子才能逸出，故B错误；
C、由光电效应方程Ek=hν-W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，随着入射光的频率增大而增大，故C正确；
D、光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误。
故选：C
【分析】硅光电池是利用光电效应将光能转变为电能的一种装置，当光子的能量大于逸出功时，才能发生光电效应。根据光电效应方程分析影响光电子最大初动能的因素。光电效应现象说明光具有粒子性。
3．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据光电效应产生条件（入射光的频率大于金属的极限频率）可知， 延长光照时间，增大光的强度，换用频率较低的光照射，都不能使该金属发生光电效应，换用频率较高的光照射时可能使该金属发生光电效应。
故选C。
【分析】根据光电效应产生条件（入射光的频率大于金属的极限频率）分析即可。
4．【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．由图乙可知，a光照射时对应的饱和电流最大，则用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多，故A正确；
B．根据由图乙可知，b光照射时对应的遏止电压最大，所以用b光照射时，逸出光电子的最大初动能最大，故B错误；
C．截止频率只由光电管（金属）自身决定，与照射光的频率无关，所以该光电管用a光、b光照射时截止频率相同，故C错误；
D．根据由于b光照射时对应的遏止电压大于a光照射时对应的遏止电压，则b光的频率大于a光的频率，若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误。
故选A。
【分析】1.饱和光电流：光照条件不变，当正向电压增大时，光电流趋于一个饱和值，即一定的光照条件下单位时间发出的光电子数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和光电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。
2.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，，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。
3.截止频率：每种金属都有一个极限频率或截止频率νc，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个频率时不发生光电效应。
5．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】AB. 由图乙可知，，即，图像与横轴的截距为截止频率，与纵轴的截距为逸出功的大小，故材料a的截止频率比b的小，逸出功a比b的小，AB不符合题意；
C. 图乙中图线斜率，可知普朗克常量，C符合题意；
D. 图甲中真空管接反向电压，滑片P从最右端向最左端滑动，真空管两端电压减小，更多的光电子到达极板A，光电流增大，但光电子的数目是有限的，故示数不会一直增大，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】利用光电效应方程，结合截止电压与频率的图涵义可得出结论。
6．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据爱因斯坦光电效应方程
因为光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，故
光电管的阴极只有被明火中的紫外线照射时才会报警，故
故、、的大小关系是
故答案为：C。
【分析】光的频率越大，越容易发生光电效应。光子频率大于等于截止频率，才能发生光电效应。
7．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】当光照频率大于金属的极限频率，则能产生光电效应现象，金属板上就会逸出光电子，由图可知光源中光的频率范围为
故仅铯、钠、锌能产生光电子。
故答案为：C。
【分析】 当照射光的频率v大于金属板的极限频率时，金属板上的电子就会逃逸出来形成光电子，就会产生光电效应现象。
8．【答案】A,D
【知识点】光的波粒二象性；康普顿效应
【解析】【解答】解：AD、光电效应现象说明光的能量是一份一份的，随后的康普顿效应说明光子除了能量之外还有动量，这两个现象都说明光具有粒子性，故AD正确．
B、光的干涉是波动性的特征，只能体现波动性，故B错误．
C、衍射是波动性的特征，光的衍射只能说明光具有波动性，故C错误．
故选：AD．
【分析】光电效应现象说明光子是一份一份的，康普顿效应说明光子除了能量之外还有动量；衍射是波动性特征；发现α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据．
9．【答案】B,C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．滑动变阻器的滑片P在初位置时，光电管加的是反向电压，如果滑片P向右移动，反向电压增大，电流表G的示数一定减小，A不符合题意；
B．将电源正负极互换，电流表仍有示数，此时光电管加的是正向电压，如果光电流达到饱和，当再将P向右移动，电流表G的示数可能不变，B符合题意；
C．若减小光的频率，仍发生光电效应，每个光子的能量减小，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能减小，C符合题意；
D．若减小光的强度，增大光的频率，则每个光子的能量增大，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能增大，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】将电源正负极互换，电流表仍有示数，此时光电管加的是正向电压。减小光的频率，仍发生光电效应，每个光子的能量减小。若减小光的强度，增大光的频率，则每个光子的能量增大。
10．【答案】A,C
【知识点】光子及其动量
【解析】【解答】根据
联立可得
所以AC符合题意；BD不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】利用其能量子方程结合频率和波长的关系可以求出能量子能量的大小。
11．【答案】A,B,C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．由图可知，甲光的遏止电压小于乙光的遏止电压，由
可知甲光的频率小于乙光的频率，A符合题意；
B．甲光和丙光的遏止电压相同，频率相同，都小于乙光的频率，根据
可知，丙光的波长大于乙光的波长， B符合题意；
C．由图可知，甲光、丙光的遏止电压相同，由
知，甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同，C符合题意；
D．同一光电管，逸出功相同，又甲光、丙光的遏止电压相同，由光电方程
由图可知，甲光的饱和光电流大于丙光的饱和光电流，而饱和光电流由光的强弱决定且光照越强，饱和光电流越大，可见甲光较强， D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】ABC.根据图像以及遏止电压与爱因斯坦光电效应方程的关系就可以判断答案；
D.饱和光电流由光的强弱决定且光照越强，饱和光电流越大.
12．【答案】B,C
【知识点】光子及其动量
【解析】【解答】A.由光子频率与波长公式
可知中性氢辐射的光子频率比羟基辐射的光子频率小，A不符合题意；
B.根据光子能量公式
可知，中性氢辐射的光子能量比羟基辐射的光子能量小，B符合题意；
C.根据德布罗意波长公式
可知，中性氢辐射的光子动量比羟基辐射的光子动量小，C符合题意；
D.所有光波在真空中传播的速度相同，都是，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据光子频率与波长公式、光子能量公式、德布罗意波长公式，分析两种光子的频率、能量、动量的大小关系；所有光波在真空中传播的速度相同。
13．【答案】
【知识点】康普顿效应
【解析】【解答】物体1的动量为
物体2的动量为
选取|p2|的方向为正方向，根据动量守恒可得，对撞后粘在一起的物体的动量为
粘在一起的物体的德布罗意波长
【分析】根据物质波动量和波长的表达式得出撞后整体的动量，从而得出粘在一起的物体的德布罗意波波长。
14．【答案】（1）由爱因斯坦光电效应方程有
由动能定理有
联立得
结合图像可得
解得
（2）根据逸出功的定义
解得
【知识点】光电效应
【解析】【分析】（1）根据爱因斯坦光电效应方程及遏止电压与光电子的最大初动能的关系式，推导的关系，再结合的斜率，可求出普朗克常量表达式；（2）根据逸出功的定义求解逸出功。
15．【答案】（1）甲；乙
（2）4.5
【知识点】光电效应
【解析】【解答】（1）图甲所示的电路连接中，给光电管加反向电压，从金属K逸出来的光电子受到的电场力阻碍光电流的形成，移动滑片，当光电流刚好为零时，读出此时的电压即为遏止电压，进一步可以知道光电子最大初动能，从而通过此电路可以研究光电子的最大初动能与什么因素有关。通过图乙所示的电路进行研究，光电管两端加的是正向电压，可以得出饱和光电流的大小，从而可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子的数目多少的结论。
（2）根据图甲所加反向电压大于或等于1.5V时，电流表示数为0，可知该入射光照射阴极K时对应的遏止电压为1.5eV，由遏止电压方程
可得，光电子的最大初动能为
图乙所加电压为正向电压，则当电压表示数为3V时，由动能定理可得
故电子到达阳极时，最大动能为
【分析】（1）根据光电效应的原理分析两图；（2）根据题意求出该入射光照射阴极K时对应的遏止电压，得出光电子的最大初动能，再由动能定理求解当加正向电压3V时，电子到达阳极时的最大动能。
1 / 14.2 《光电效应》 筑基提能同步练习 高中物理选择性必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（2024高三下·梅州模拟） 生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5nm。现用两种紫外线分别照射同一块锌板，下列说法正确的是（ ）
A．深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量
B．用紫外线照射锌板，紫外线辐射强度必须足够大才能发生光电效应
C．发生光电效应时，验电器和锌板总是带等量异种电荷
D．发生光电效应时，深紫外线照射锌板产生的光电子动能，一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能
【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A、由
知，光的波长越长，频率越低，而光子的能量
也就越低，即 深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量，A正确；
B、 用紫外线照射锌板，紫外线的频率大于或等于锌板的极限频率，就能发生光电效应，B错误；
C、 发生光电效应时，验电器和锌板 都带正电，C错误；
D、 发生光电效应时， 由爱因斯坦光电效应方程知
一定，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，即 深紫外线照射锌板产生的光电子最大初动能，一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子最大初动能，但 深紫外线照射锌板产生的光电子动能，不一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能，D错误。
故选A。
【分析】本题考查光电效应，要求学生能够通过掌握光的频率越高，波长越短，光子的能量越大，其次理解发生光电效应的条件及光电效应方程，入射光的频率大于或等于金属的极限频率时，才能发生光电效应；对于同一块金属，发生光电效应时，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。区别：最大初动能与动能。
2．（2024高三下·惠州） 硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是（ ）
A．硅光电池是把电能转化为光能的一种装置
B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D．光电效应现象说明光具有波动性
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】 A、硅光电池是把光能转化为电能的一种装置，故A错误；
B、硅光电池中电子吸收了光子能量，只有光子的能量大于逸出功电子才能逸出，故B错误；
C、由光电效应方程Ek=hν-W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，随着入射光的频率增大而增大，故C正确；
D、光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误。
故选：C
【分析】硅光电池是利用光电效应将光能转变为电能的一种装置，当光子的能量大于逸出功时，才能发生光电效应。根据光电效应方程分析影响光电子最大初动能的因素。光电效应现象说明光具有粒子性。
3．（2023高二下·吉林期末）某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（ ）
A．延长光照时间 B．增大光的强度
C．换用频率较高的光照射 D．换用频率较低的光照射
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据光电效应产生条件（入射光的频率大于金属的极限频率）可知， 延长光照时间，增大光的强度，换用频率较低的光照射，都不能使该金属发生光电效应，换用频率较高的光照射时可能使该金属发生光电效应。
故选C。
【分析】根据光电效应产生条件（入射光的频率大于金属的极限频率）分析即可。
4．（2024高三上·襄阳开学考）研究光电效应规律的电路图如图甲所示，某同学分别用a、b、c三束单色光照射光电管得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。已知a、c两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是（ ）
A．用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多
B．用a光照射时，逸出光电子的最大初动能最大
C．该光电管用a光、b光照射时截止频率不同
D．若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应
【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．由图乙可知，a光照射时对应的饱和电流最大，则用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多，故A正确；
B．根据由图乙可知，b光照射时对应的遏止电压最大，所以用b光照射时，逸出光电子的最大初动能最大，故B错误；
C．截止频率只由光电管（金属）自身决定，与照射光的频率无关，所以该光电管用a光、b光照射时截止频率相同，故C错误；
D．根据由于b光照射时对应的遏止电压大于a光照射时对应的遏止电压，则b光的频率大于a光的频率，若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误。
故选A。
【分析】1.饱和光电流：光照条件不变，当正向电压增大时，光电流趋于一个饱和值，即一定的光照条件下单位时间发出的光电子数目是一定的。实验表明，光的频率一定时，入射光越强，饱和光电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。
2.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，，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。
3.截止频率：每种金属都有一个极限频率或截止频率νc，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个频率时不发生光电效应。
5．（2024高三下·重庆模拟） 用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v变化的图线如图乙所示，已知电子电量为e，则（ ）
A．材料a比b的的截止频率大
B．材料a比b的逸出功大
C．根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量
D．图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电流表示数一直增大
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】AB. 由图乙可知，，即，图像与横轴的截距为截止频率，与纵轴的截距为逸出功的大小，故材料a的截止频率比b的小，逸出功a比b的小，AB不符合题意；
C. 图乙中图线斜率，可知普朗克常量，C符合题意；
D. 图甲中真空管接反向电压，滑片P从最右端向最左端滑动，真空管两端电压减小，更多的光电子到达极板A，光电流增大，但光电子的数目是有限的，故示数不会一直增大，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】利用光电效应方程，结合截止电压与频率的图涵义可得出结论。
6．（2024高三下·广东模拟） 被称为“火焰发现者”的火灾报警器，其光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，只有被明火中的紫外线照射时才会报警。已知光电管阴极的金属发生光电效应的截止频率为，灯光中紫外线的频率为，明火中紫外线的频率为，则、、的大小关系是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据爱因斯坦光电效应方程
因为光电管的阴极对室内灯光中的紫外线毫无反应，故
光电管的阴极只有被明火中的紫外线照射时才会报警，故
故、、的大小关系是
故答案为：C。
【分析】光的频率越大，越容易发生光电效应。光子频率大于等于截止频率，才能发生光电效应。
7．（2024·河南模拟）某光源包含不同频率的光，光的强度与频率的关系如图所示。表中给出了一些金属的截止频率，用该光源照射这些金属。则（ ）
金属
铯 4.69
钠 5.53
锌 8.06
钨 10.95
A．仅铯能产生光电子 B．仅铯、钠能产生光电子
C．仅铯、钠、锌能产生光电子 D．都能产生光电子
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】当光照频率大于金属的极限频率，则能产生光电效应现象，金属板上就会逸出光电子，由图可知光源中光的频率范围为
故仅铯、钠、锌能产生光电子。
故答案为：C。
【分析】 当照射光的频率v大于金属板的极限频率时，金属板上的电子就会逃逸出来形成光电子，就会产生光电效应现象。
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2017高二下·南昌期中）说明光具有粒子性的现象是（ ）
A．光电效应 B．光的干涉 C．光的衍射 D．康普顿效应
【答案】A,D
【知识点】光的波粒二象性；康普顿效应
【解析】【解答】解：AD、光电效应现象说明光的能量是一份一份的，随后的康普顿效应说明光子除了能量之外还有动量，这两个现象都说明光具有粒子性，故AD正确．
B、光的干涉是波动性的特征，只能体现波动性，故B错误．
C、衍射是波动性的特征，光的衍射只能说明光具有波动性，故C错误．
故选：AD．
【分析】光电效应现象说明光子是一份一份的，康普顿效应说明光子除了能量之外还有动量；衍射是波动性特征；发现α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据．
9．（2022高二下·抚州期末）探究光电效应规律的实验电路图如图所示，当用某种频率的单色光照射光电管的阴极时，电流表G有示数。下列说法正确的是（ ）
A．若使滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表G的示数可能不变
B．将电源正负极互换，电流表G仍有示数，若再将P向右移动，电流表G的示数可能不变
C．若减小光的频率，仍发生光电效应，则光电子的最大初动能减小
D．若减小光的强度，增大光的频率，则光电子的最大初动能可能不变
【答案】B,C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．滑动变阻器的滑片P在初位置时，光电管加的是反向电压，如果滑片P向右移动，反向电压增大，电流表G的示数一定减小，A不符合题意；
B．将电源正负极互换，电流表仍有示数，此时光电管加的是正向电压，如果光电流达到饱和，当再将P向右移动，电流表G的示数可能不变，B符合题意；
C．若减小光的频率，仍发生光电效应，每个光子的能量减小，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能减小，C符合题意；
D．若减小光的强度，增大光的频率，则每个光子的能量增大，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能增大，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】将电源正负极互换，电流表仍有示数，此时光电管加的是正向电压。减小光的频率，仍发生光电效应，每个光子的能量减小。若减小光的强度，增大光的频率，则每个光子的能量增大。
10．（2021高二上·嘉兴期末）已知某单色光的波长为，频率为v，真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为（ ）
A．hv B． C． D．
【答案】A,C
【知识点】光子及其动量
【解析】【解答】根据
联立可得
所以AC符合题意；BD不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】利用其能量子方程结合频率和波长的关系可以求出能量子能量的大小。
11．（2022高二下·梅州期末）光电管是应用光电效应原理实现光信号转化为电信号的一种传感器，主要应用于各种自动化控制、光纤通讯、太阳能电池等，现用如图所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的频率小于乙光的频率
B．丙光的波长大于乙光的波长
C．甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同
D．甲光和丙光的强弱程度相同
【答案】A,B,C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．由图可知，甲光的遏止电压小于乙光的遏止电压，由
可知甲光的频率小于乙光的频率，A符合题意；
B．甲光和丙光的遏止电压相同，频率相同，都小于乙光的频率，根据
可知，丙光的波长大于乙光的波长， B符合题意；
C．由图可知，甲光、丙光的遏止电压相同，由
知，甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同，C符合题意；
D．同一光电管，逸出功相同，又甲光、丙光的遏止电压相同，由光电方程
由图可知，甲光的饱和光电流大于丙光的饱和光电流，而饱和光电流由光的强弱决定且光照越强，饱和光电流越大，可见甲光较强， D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】ABC.根据图像以及遏止电压与爱因斯坦光电效应方程的关系就可以判断答案；
D.饱和光电流由光的强弱决定且光照越强，饱和光电流越大.
12．（2024·贵州） 我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜，其科学目标之一是搜索地外文明。在宁宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为的中性氢辐射，另一处是波长为的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子（ ）
A．频率更大 B．能量更小
C．动量更小 D．传播速度更大
【答案】B,C
【知识点】光子及其动量
【解析】【解答】A.由光子频率与波长公式
可知中性氢辐射的光子频率比羟基辐射的光子频率小，A不符合题意；
B.根据光子能量公式
可知，中性氢辐射的光子能量比羟基辐射的光子能量小，B符合题意；
C.根据德布罗意波长公式
可知，中性氢辐射的光子动量比羟基辐射的光子动量小，C符合题意；
D.所有光波在真空中传播的速度相同，都是，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据光子频率与波长公式、光子能量公式、德布罗意波长公式，分析两种光子的频率、能量、动量的大小关系；所有光波在真空中传播的速度相同。
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2022高二下·河南月考）任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为 。
【答案】
【知识点】康普顿效应
【解析】【解答】物体1的动量为
物体2的动量为
选取|p2|的方向为正方向，根据动量守恒可得，对撞后粘在一起的物体的动量为
粘在一起的物体的德布罗意波长
【分析】根据物质波动量和波长的表达式得出撞后整体的动量，从而得出粘在一起的物体的德布罗意波波长。
14．（2024高三下·湖北模拟） 1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc-ν图像，其中ν1、ν2，U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。
（1）求普朗克常量h的表达式；
（2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。
【答案】（1）由爱因斯坦光电效应方程有
由动能定理有
联立得
结合图像可得
解得
（2）根据逸出功的定义
解得
【知识点】光电效应
【解析】【分析】（1）根据爱因斯坦光电效应方程及遏止电压与光电子的最大初动能的关系式，推导的关系，再结合的斜率，可求出普朗克常量表达式；（2）根据逸出功的定义求解逸出功。
15．（2024高二下·宜丰月考） 在研究“光电效应”现象时，有如图甲、乙所示的两种电路连接方式。试回答下列问题：
（1）通过图 （填“甲”或“乙”）所示的电路进行研究，可以得出光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，而与照射光的强弱无关的结论；通过图 （填“甲”或“乙”）所示的电路进行研究，可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子的数目多少的结论。
（2）某次实验时，先用图甲所示电路研究，调节滑动变阻器，发现当电压表示数大于或等于1.5V时，电流表示数为零。在入射光不变的情况下，用图乙所示电路研究，则当电压表示数为3V时，电子到达阳极时的最大动能为 eV。
【答案】（1）甲；乙
（2）4.5
【知识点】光电效应
【解析】【解答】（1）图甲所示的电路连接中，给光电管加反向电压，从金属K逸出来的光电子受到的电场力阻碍光电流的形成，移动滑片，当光电流刚好为零时，读出此时的电压即为遏止电压，进一步可以知道光电子最大初动能，从而通过此电路可以研究光电子的最大初动能与什么因素有关。通过图乙所示的电路进行研究，光电管两端加的是正向电压，可以得出饱和光电流的大小，从而可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子的数目多少的结论。
（2）根据图甲所加反向电压大于或等于1.5V时，电流表示数为0，可知该入射光照射阴极K时对应的遏止电压为1.5eV，由遏止电压方程
可得，光电子的最大初动能为
图乙所加电压为正向电压，则当电压表示数为3V时，由动能定理可得
故电子到达阳极时，最大动能为
【分析】（1）根据光电效应的原理分析两图；（2）根据题意求出该入射光照射阴极K时对应的遏止电压，得出光电子的最大初动能，再由动能定理求解当加正向电压3V时，电子到达阳极时的最大动能。
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