第6章第2节 光电效应
题型1 光电效应现象及其物理意义 题型2 光电子的产生、本质及数量
题型3 光电效应的条件和判断能否发生光电效应 题型4 光电效应的截止频率
题型5 光电流及其影响因素 题型6 遏止电压及其影响因素
题型7 金属材料的逸出功 题型8 爱因斯坦光电效应方程
题型9 用光电管研究光电效应 题型10 光电流与电压的关系图像
题型11 光电效应方程的图像问题 题型12 康普顿效应的现象及解释
题型13 光子的动量 题型14 光具有粒子性
▉题型1 光电效应现象及其物理意义
【知识点的认识】
1．光电效应现象
光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
特别提醒：
（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．
（2）定义中的光包括可见光和不可见光．
2．几个名词解释
（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．
（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．
（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．
3．光电效应规律
（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应．
（2）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）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10﹣9s，与光的强度无关．
（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．
1．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．光电子就是光子
B．光在频率很高的时候，只表现粒子性
C．光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小
2．在光电效应实验中，用某一频率的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列方法可使光电子的最大初动能变大的是（ ）
A．仅增大入射光的强度 B．仅延长照射时间
C．仅增大入射光的频率 D．仅增大入射光的波长
3．以下说法正确的是（ ）
A．光电效应实验中遏止电压只与入射光的频率有关
B．根据玻尔原子理论，氢原子只能吸收能量等于两能级差的实物粒子的能量向高能级跃迁
C．电子束的衍射实验证实了电子的波动性
D．核反应中释放的γ射线由核外电子向低能级跃迁产生
4．下列关于光电效应的说法中，正确的是（ ）
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流的大小与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应
5．下列关于光电效应的陈述中，正确的是（ ）
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流强度与入射光强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照同种金属产生的光电子的初动能大
D．对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应
（多选）6．下列正确的是（ ）
A．大量氢原子从n＝4的激发态向n＝1的基态跃进时，能发出3种频率的光子
B．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，则该元素的半衰期为3.8天
C．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
D．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道，电子的动能增大，电势能减小，原子的总能量减小
E．光电效应实验和康普顿效应实验说明了光具有粒子性
7．如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外灯照射锌板一段时间，关闭紫外灯使指针保持一定偏角。
（1）现用与毛皮摩擦过的橡胶棒接触（刮擦）锌板，则观察到验电器指针偏角将 （填增大或减小或不变）
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器计指针无偏转，若改用强度更大的钠灯发出的黄光照射锌板，可观察到验电器指针 （填有或无）偏转
▉题型2 光电子的产生、本质及数量
【知识点的认识】
1.光电子：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子，电路中形成的电流交光电流。
2.光电子的本质：光电子在本质上仍然是电子，与电磁波是不一样的物质。
3.光电子的数目会受到入射光强的影响：对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
8．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（ ）
A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．饱和光电流将会减弱
C．遏止电压将会减小
D．有可能不再发生光电效应
（多选）9．下列说法正确的是 （ ）
A．光电子的最大初动能与光强有线性关系
B．不同金属，要产生光电效应的极限频率一般不同
C．产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的光电子数与光子频率无关
D．只要光的强度足够，照射时间足够，总可以产生光电效应
E．光电子的产生是瞬时的，一般不超过10﹣9s
10．利用光电管产生光电流的电路如图所示。电源的正极应接在 端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是 个（已知电子电量为1.6×10﹣19C）
▉题型3 光电效应的条件和判断能否发生光电效应
【知识点的认识】
发生光电的条件是：入射光的频率大于金属的截止频率（或者说说入射光的光子的能量大于金属的逸出功）。
11．关于光现象，下列说法正确的是（ ）
A．光的干涉和偏振实验表明光具有波粒二象性
B．通过狭缝看日光灯，看到彩色条纹，这是光的衍射现象
C．在同一种介质中，波长越短的光传播速度越大
D．用紫光照射某金属片有光电子射出，改用红光照射时也一定有光电子射出
12．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．若增大入射角i，则a光可能先消失
B．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距
C．a光的频率比b光的频率大
D．若a光照射到某金属上恰能发生光电效应，则b光也一定能使该金属发生光电效应
13．下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是（ ）
A．在黑体辐射中，随着温度的升高，波长较短的光辐射强度增加
B．借助能量子假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的规律
C．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，换成红光照射一定能产生光电效应
（多选）14．如图所示，水下有一能同时发出两种不同频率可见光的点光源S，小代同学在水面上方的P点观察，看到水面下有两个“点光源a和b”，关于“点光源a”发出的光与“点光源b”发出的光相比，下列说法正确的是（ ）
A．“点光源a”发出的光频率更高
B．在水中“点光源a”发出的光传播速度更大
C．在真空中“点光源a”发出的光的波长更短
D．“点光源a”发出的光照射某种金属能发生光电效应，则“点光源b”发出的光照射该金属一定不能发生光电效应
▉题型4 光电效应的截止频率
【知识点的认识】
1.定义：当人射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，这表明已经没有光电子了。νc称为截止频率或极限频率。
2.性质：截止频率时金属自身的性质。不同的金属截止频率不同。
3.截止频率的计算
截止频率与逸出功的关系：W0＝hνc，可以推出νc
（多选）15．利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25eV．用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50eV，电流表的示数为I．已知普朗克常数约为6.6×10﹣34Js，下列说法正确的是（ ）
A．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.5×1014Hz
B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00eV
C．若入射光频率加倍，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5.25V
（多选）16．关于光电效应，以下说法正确的是（ ）
A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率
B．照射光越强，饱和电流越大
C．照射光越强，遏止电压越大
D．照射光越弱，截止频率越大
17．给光电管加上反向电压可测光电管阴极金属的极限频率，若照射光波长为λ，反向加电压U时电路中刚好无电流，则该光电管阴极金属的极限频率为 ．（真空中光速为c，普朗克常量为h）
18．如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零．用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带 电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上述实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率 红外线（选填“大于”或“小于”）．
▉题型5 光电流及其影响因素
【知识点的认识】
1.光电流的定义：在光电效应中，光电子从极板逸出，电路中形成光电流。
2.光电流的影响因素：
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。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会再进一步增大了。
这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
实验表明，在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这说明，对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
3.饱和光电流随电压变化的曲线如下图：
19．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单色光照射光电管时不发生光电效应，则（ ）
A．A光的强度大于B光的强度
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a
20．光电效应实验中，下列表述正确的是（ ）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率无关
D．入射光频率大于极限频率时才能产生光电子
21．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
C．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属
D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大
（多选）22．如图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（ ）
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用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．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
▉题型6 遏止电压及其影响因素
【知识点的认识】
1.如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。
截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限vc应该满足以下关系
eUc
进一步的实验表明，同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的。光的频率ν改变时，截止电压Uc也会改变。这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
2.截止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关。
3.截止电压的计算：通过Ek＝eUc可得Uc。Ek是光电子的最大初动能。
23．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．
光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（ ）
A． B．
C．U＝2hν﹣W D．
（多选）24．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定不同的是（ ）
A．遏止电压 B．饱和光电流
C．光电子的最大初动能 D．逸出功
E．发生光电效应的时间
▉题型7 金属材料的逸出功
【知识点的认识】
1.逸出功的定义：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，用W0表示。
2.逸出功的意义：金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。电子要想从金属中脱离，至少要吸收W0的的能量。
3.性质：逸出功是金属自身的性质，不同金属的逸出功大小不同。
4.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
5.也可以通过爱因斯坦光电效应方程Ek＝hv﹣W0计算金属的逸出功。其中Ek是光电子的最大初动能。
25．分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板，逸出的光电子的最大初动能之比为1：2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
26．对光电管加反向电压，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现电压表示数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为（ ）
A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV
27．分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1：2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
▉题型8 爱因斯坦光电效应方程
【知识点的认识】
为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光电效应理论。
1.光电效应方程：Ek＝hν﹣W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．
2.爱因斯坦对光电效应的理解：
①只有当hv＞W0时，光电子才可以从金属中逸出，vc就是光电效应的截止频率。
②光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v有关，而与光的强弱无关。这就解释了截止电压和光强无关。
③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。
④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。
28．如图为光控开关，其核心元件是光敏电阻，当特定频率的光照射光敏电阻时，电阻材料中的电子吸收光子后逸出，引起电阻阻值的变化。已知用5.0×1014Hz的黄光照射时，恰好发生光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．若用频率为4.8×1014Hz的红光照射该材料，能产生光电效应
B．若照射光频率不变，增加光照强度，逸出的光电子最大初动能会增大
C．若改用频率更高的紫外线照射，单位时间内逸出的光电子数一定增多
D．若照射光频率超过极限频率，即使光照强度极弱，也会瞬时产生光电子
29．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对b光的折射率为
B．光束a、b通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
C．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大
D．光束a、b照射同一光电管，均可发生光电效应，光束b产生的光电子动能一定大
30．2025年7月15日，天舟九号货运飞船成功发射，货运飞船的太阳能电池板采用新型金属材料（逸出功为W0），利用太阳光照射下产生的光电效应为飞船供电。下列说法正确的是（ ）
A．逸出功W0与入射光的频率成正比
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．光电子从金属材料逸出的过程中，电势能在增加
D．增大入射光的强度，光电子的最大初动能会显著增加
31．在光电效应实验中，用光照强度相同的编号为1、2、3的单色光分别照射同种金属，单色光1、2、3的频率分别为ν1、ν2、ν3，所得遏止电压如图所示，下列关系正确的是（ ）
A．ν1＞ν2＞ν3 B．ν1＞ν3＞ν2 C．ν3＞ν2＞ν1 D．ν2＞ν3＞ν1
32．某款条形码扫描探头上同时装有发光二极管和光电管，工作原理图如图乙所示。打开扫描探头，发光二极管发出红光。将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。下列说法正确的是（ ）
A．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应
B．若扫描探头的发光强度降低，光电子的最大初动能不变
C．仅将发光二极管换为发紫光，不一定能发生光电效应
D．若发光二极管发出的光的频率变为原来的一半，扫描探头缓慢移动，也能正常识别条形码
33．如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系，则关于这三种光，以下说法正确的是（ ）
A．三种光中，a光光子的能量最大
B．三种光中，b光光子的动量最大
C．在同种均匀介质中传播，b光的速度比c光大
D．照射同一单缝，c光在屏上形成的衍射条纹宽度比b光窄
▉题型9 用光电管研究光电效应
【知识点的认识】
研究光电效应可以应用光电管进行，实验电路图如下：
如图所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。这导致电压U为0时电流I并不为0。
34．光电管可将光信号转换成电信号，广泛应用于多个领域。如图所示为某光电管的工作电路图，用某单色光照射在阴极K上，有电信号从电阻R两端输出。下列方式一定能使R两端电压增大的是（ ）
A．保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向左滑动
B．保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向右滑动
C．保持其他条件不变，增大照射光的强度
D．保持其他条件不变，减小照射光的强度
35．某同学用图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的单色光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），下列说法中正确的是（ ）
A．若断开开关S，电流表G的示数将变为零
B．普朗克常量为h
C．仅减小照射光的强度，光电子的最大初动能将减小
D．保持照射光频率不变，仅提高照射光强度，电流表G的示数增大
▉题型10 光电流与电压的关系图像
【知识点的认识】
光电流与电压的关系如图
1.由图可知再光电效应中存在饱和电流
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。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定
值之后，即使电压再增大，电流也不会再进一步增大了。
这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
实验表明，在光的频率不变的情况下，入射光越强
饱和电流越大。这说明，对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
2.由图可知存在截止电压
如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。
截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初
速度的上限vc应该满足以下关系：
eUc
进一步的实验表明，同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的。光的频率v改
变时，截止电压Uc也会改变。这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只与人射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
36．某同学采用如图甲所示的装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束单色光照射图甲中的光电管的阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Ua，则下列论述正确的是（ ）
A．a、c两束光的光强相同
B．a、c两束光的频率相同
C．b光束光子的能量最小
D．b光束的波长最长，遏止电压最大
▉题型11 光电效应方程的图像问题
【知识点的认识】
1.爱因斯坦光电效应方程为：Ek＝hν﹣W0，因此可以做出Ek随ν变化的图像。如下图：
图像中，斜率为普朗克常量h，纵截距为逸出功，横截距为截止频率。
2.因为eUcmv2，光电效应方程可以做出以下变形：eUc＝hν﹣W0
因此可以做出Uc随ν变化的图像，如下图：
由eUc＝hν﹣W0变形可得Ucν，图像的斜率为，纵截距为，横截距表示截止频率。
37．光电效应实验电路如图甲所示。用a、b两种单色光分别照射光电管的阴极K，实验中得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。则（ ）
A．研究图乙中U＜0的规律时甲图开关需打在2上
B．开关打在2上触头P左移时，微安表示数增大
C．a光照射产生光电子的最大初动能比b的小
D．电压为图乙中U0时，a光照射时单位时间到达A极的光电子个数比b的少
（多选）38．如图所示为用三束单色光（A光、B光、C光）做光电效应实验中得到的光电流与电压之间的关系曲线，实验时没有更换光电管，那么我们可判断出（ ）
A．A光和C光的频率相同
B．C光对应的极限频率小于B光对应的极限频率
C．A光的波长大于B光的波长
D．在光的频率不变的情况下，饱和光电流与入射光的强弱无关
（多选）39．如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（ ）
A．甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大
B．同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大
C．要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大
D．无论用什么金属做实验，图象的斜率不变
▉题型12 康普顿效应的现象及解释
【知识点的认识】
1.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长小于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
2.康普顿效应与经典物理理论的矛盾
（1）按照经典物理学的理论，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光。
（2）散射光的频率应该等于带电微粒受迫振动的频率（即入射光的频率）。因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光。
（3）经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系。
2.康普顿效应的理解
假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似，按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E＝hv，而且还有动量。如图所示，这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hv减小为hv'，因此频率减小，波长增大。同时，光子还使电子获得一定的动量。这样就圆满地解释了康普顿效应。
3.光子动量的理解
由E＝hν和p可知，不连续的光，其能量与动量都用描述波的物理量来描述，即光不仅表现出粒子性，同时也表现出波动性。
40．1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大。下列说法中正确的是（ ）
A．有些X射线的能量传给了电子，因此X射线的能量减小了
B．有些X射线吸收了电子的能量，因此X射线的能量增大了
C．X射线的光子与电子碰撞时，动量守恒，能量也守恒
D．X射线的光子与电子碰撞时，动量不守恒，能量守恒
41．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向 运动，并且波长 （填“不变”“变小”或“变长”）。
▉题型13 光子的动量
【知识点的认识】
康普顿用光子模型成功的解释了康普顿效应。他的基本思想是：光子不进具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光子的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系为：p。
42．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处最可能是（ ）
A．亮纹 B．暗纹
43．光电子飞出金属表面的动能大小取决于（ ）
A．入射光的频率
B．入射光的强度
C．金属板的表面积
D．入射光与金属板之间的夹角
44．光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律。如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片。当用平行白光垂直于纸面向里照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）的下列说法中正确的是（ ）
A．顺时针方向转动 B．逆时针方向转动
C．都有可能 D．不会转动
▉题型14 光具有粒子性
【知识点的认识】
光具有粒子性，代表的实验有：黑体辐射、光电效应现象以及康普顿效应。
45．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（ ）
A．光的折射现象、偏振现象
B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、色散现象
D．光电效应现象、康普顿效应
（多选）46．下述实验或现象中，能够说明光具有粒子性的是（ ）
A．光电效应 B．天然放射现象
C．原子的线状光谱 D．康普顿效应第6章第2节 光电效应
题型1 光电效应现象及其物理意义 题型2 光电子的产生、本质及数量
题型3 光电效应的条件和判断能否发生光电效应 题型4 光电效应的截止频率
题型5 光电流及其影响因素 题型6 遏止电压及其影响因素
题型7 金属材料的逸出功 题型8 爱因斯坦光电效应方程
题型9 用光电管研究光电效应 题型10 光电流与电压的关系图像
题型11 光电效应方程的图像问题 题型12 康普顿效应的现象及解释
题型13 光子的动量 题型14 光具有粒子性
▉题型1 光电效应现象及其物理意义
【知识点的认识】
1．光电效应现象
光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
特别提醒：
（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．
（2）定义中的光包括可见光和不可见光．
2．几个名词解释
（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．
（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．
（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．
3．光电效应规律
（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应．
（2）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）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10﹣9s，与光的强度无关．
（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．
1．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．光电子就是光子
B．光在频率很高的时候，只表现粒子性
C．光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小
【答案】D
【解答】解：A、光电效应中，从金属逸出的光电子是电子，与光子不同。故A错误；
B、光具有波粒二象性，频率越高的光，波长越短，其粒子性越显著，波动性不明显，故B错误；
C、根据光电效应方程Ek＝hν﹣W0，可知光电子的最大初动能与照射光的频率不成正比，故C错误；
D、照射光强度与光的频率和光子数目都有关，若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目会减小，故D正确。
故选：D。
2．在光电效应实验中，用某一频率的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列方法可使光电子的最大初动能变大的是（ ）
A．仅增大入射光的强度 B．仅延长照射时间
C．仅增大入射光的频率 D．仅增大入射光的波长
【答案】C
【解答】解：A、当发生光电效应时，增大入射光的强度，则入射光的光子数目增大，根据Ekm＝hv﹣W0，光电子的最大初动能不会变大，故A错误；
B、根据光电效应方程，Ekm＝hv﹣W0知，仅延长照射时间光电子的最大初动能不会变大，故B错误；
C、在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm＝hv﹣W0，改用频率更大的光照射，光电子的最大初动能变大，故C正确；
D、根据ν，增大入射光的波长，频率变小，光电子的最大初动能变小，故D错误；
故选：C。
3．以下说法正确的是（ ）
A．光电效应实验中遏止电压只与入射光的频率有关
B．根据玻尔原子理论，氢原子只能吸收能量等于两能级差的实物粒子的能量向高能级跃迁
C．电子束的衍射实验证实了电子的波动性
D．核反应中释放的γ射线由核外电子向低能级跃迁产生
【答案】C
【解答】解：A、光电效应实验中，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W0和能量守恒定律eU遏＝Ekm＝hν﹣W0可知：遏止电压与入射光的频率及金属材料的种类有关，故A错误；
B、根据玻尔原子理论，氢原子可以吸收实物粒子的部分能量向高能级跃迁，故B错误；
C、电子束是实物粒子，衍射现象属于波的特性，电子束的衍射实验证实了电子的波动性，故C正确；
D、核反应中的γ射线来自于原子核向低能级跃迁，与核外电子无关，故D错误。
故选：C。
4．下列关于光电效应的说法中，正确的是（ ）
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流的大小与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应
【答案】D
【解答】解：A、根据W0＝hv0知，金属的逸出功由金属的极限频率决定，与入射光的频率无关。故A错误。
B、光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小。故B错误。
C、不可见光有红外线、紫外线等，频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大。故C错误。
D、对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应。故D正确。
故选：D。
5．下列关于光电效应的陈述中，正确的是（ ）
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流强度与入射光强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照同种金属产生的光电子的初动能大
D．对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应
【答案】D
【解答】解：A、根据W0＝hv0知，金属的逸出功由金属的极限频率决定，与入射光的频率无关。故A错误。
B、光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小。故B错误。
C、不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大。故C错误。
D、对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应。故D正确。
故选：D。
（多选）6．下列正确的是（ ）
A．大量氢原子从n＝4的激发态向n＝1的基态跃进时，能发出3种频率的光子
B．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，则该元素的半衰期为3.8天
C．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
D．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道，电子的动能增大，电势能减小，原子的总能量减小
E．光电效应实验和康普顿效应实验说明了光具有粒子性
【答案】BDE
【解答】解：A、根据6，大量氢原子从n＝4的激发态向n＝1的基态跃进时，能发出6种频率的光子，故A错误；
B、根据半衰期公式：m＝M（）可得：
M＝M（），所以有，t＝3T＝11.4天，T＝3.8天，即半衰期为3.8天，故B正确；
C、根据广电效应方程：EK＝hv﹣w0，光电子的最大初动能与入射光的频率有关与光照强度无关，因此增大光照强度，光子的最大初动能不变，故C错误；
D、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道，库仑力对电子做正功，所以动能变大，电势能变小（动能转为电势能）而因为释放了光子，总能量变小，故D正确；
E、光电效应和康普顿效应说明了光具有粒子性，但没有否定波动性；故E正确；
故选：BDE。
7．如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外灯照射锌板一段时间，关闭紫外灯使指针保持一定偏角。
（1）现用与毛皮摩擦过的橡胶棒接触（刮擦）锌板，则观察到验电器指针偏角将 减小 （填增大或减小或不变）
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器计指针无偏转，若改用强度更大的钠灯发出的黄光照射锌板，可观察到验电器指针 无 （填有或无）偏转
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用带负电的橡胶棒与锌板接触，则正负电荷要中和一部分，验电器指针偏角将减小。
（2）根据产生光电效应的条件可知，入射光的频率大于金属的极限频率时，发生光电效应，用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，即使增大黄光的强度，也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转。
故答案为：（1）减小；（2）无。
▉题型2 光电子的产生、本质及数量
【知识点的认识】
1.光电子：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子，电路中形成的电流交光电流。
2.光电子的本质：光电子在本质上仍然是电子，与电磁波是不一样的物质。
3.光电子的数目会受到入射光强的影响：对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
8．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（ ）
A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．饱和光电流将会减弱
C．遏止电压将会减小
D．有可能不再发生光电效应
【答案】B
【解答】解：A、光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，不影响发射出光电子的时间间隔。故A错误。
B、单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，光电流减弱。故B正确。
C、根据eUc＝hγ0，可知，当入射光的强度减弱，不会影响极限频率，因此遏止电压不变，故C错误。
D、入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应。故D错误。
故选：B。
（多选）9．下列说法正确的是 （ ）
A．光电子的最大初动能与光强有线性关系
B．不同金属，要产生光电效应的极限频率一般不同
C．产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的光电子数与光子频率无关
D．只要光的强度足够，照射时间足够，总可以产生光电效应
E．光电子的产生是瞬时的，一般不超过10﹣9s
【答案】BCE
【解答】解：A、根据光电效应方程EKm＝hγ﹣W0，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大。即光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，故A错误。
B、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，对于不同的金属，逸出功不同，故要产生光电效应的极限频率一般不同，故B正确。
C、产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的光电子数与照射光的强度有关，与光子频率无关，故C正确。
D、能否发生光电效应与入射光的强度和照射时间无关。故D错误。
E、光电子的产生是瞬时的，一般不超过10﹣9s．故E正确。
故选：BCE。
10．利用光电管产生光电流的电路如图所示。电源的正极应接在 a 端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是 5×1013 个（已知电子电量为1.6×10﹣19C）
【答案】a；5×1013
【解答】解：从光电管阴极K发射的光电子，要在回路中定向移动形成电流，A端应该与电源的正极相连，这样电子出来即可被加速，从而在回路中形成电流；
每秒在回路中通过的电量为：Q＝It ①
所以产生的光电子数目至少为： ②
联立①②得：n＝5×1013个．
故答案为：a，5×1013．
▉题型3 光电效应的条件和判断能否发生光电效应
【知识点的认识】
发生光电的条件是：入射光的频率大于金属的截止频率（或者说说入射光的光子的能量大于金属的逸出功）。
11．关于光现象，下列说法正确的是（ ）
A．光的干涉和偏振实验表明光具有波粒二象性
B．通过狭缝看日光灯，看到彩色条纹，这是光的衍射现象
C．在同一种介质中，波长越短的光传播速度越大
D．用紫光照射某金属片有光电子射出，改用红光照射时也一定有光电子射出
【答案】B
【解答】解：A．光的干涉和偏振实验表明光具有波动性，不能说明光具有粒子性，故A错误；
B．通过狭缝看日光灯，看到彩色条纹，这是光通过狭缝之后的衍射现象，故B正确；
C．在同一种介质中，波长越短的光折射率n越大，根据v可知，传播速度越小，故C错误；
D．用紫光照射某金属片有光电子射出，改用红光照射时不一定有光电子射出，因为红光的频率低于紫光，故D错误。
故选：B。
12．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．若增大入射角i，则a光可能先消失
B．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距
C．a光的频率比b光的频率大
D．若a光照射到某金属上恰能发生光电效应，则b光也一定能使该金属发生光电效应
【答案】C
【解答】解：A．光从空气射向玻璃砖，是从光疏介质射向光密介质，不会发生全反射，所以增大入射角，a、b光都不会消失，故A错误。
BC．由图可知，a光的折射角小，根据折射定律，a光的折射率大，所以a光的频率大，波长小。根据可知a光条纹间距小于b光条纹间距，故B错误，C正确。
D．根据光电效应方程Ek＝hν﹣W0，若a光照射到某金属上恰能发生光电效应，说明a光的频率等于该金属的极限频率，则b光的频率小于该金属的极限频率，一定不能使该金属发生光电效应，故D错误。
故选：C。
13．下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是（ ）
A．在黑体辐射中，随着温度的升高，波长较短的光辐射强度增加
B．借助能量子假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的规律
C．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，换成红光照射一定能产生光电效应
【答案】B
【解答】解：A、在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，即得出了黑体辐射的强度按波长分布的规律，故B正确；
C、在光电效应中，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hv﹣W，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而不能认为光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，故C错误；
D、用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，若换成红光来照射该金属，由于红光的频率小于绿光的频率，所以红光的频率有可能小于金属的极限频率，所以换成红光照射不一定能产生光电效应，故D错误。
故选：B。
（多选）14．如图所示，水下有一能同时发出两种不同频率可见光的点光源S，小代同学在水面上方的P点观察，看到水面下有两个“点光源a和b”，关于“点光源a”发出的光与“点光源b”发出的光相比，下列说法正确的是（ ）
A．“点光源a”发出的光频率更高
B．在水中“点光源a”发出的光传播速度更大
C．在真空中“点光源a”发出的光的波长更短
D．“点光源a”发出的光照射某种金属能发生光电效应，则“点光源b”发出的光照射该金属一定不能发生光电效应
【答案】AC
【解答】解：A、光路图如图所示
由折射定律可知a的折射率大于b的折射率，所以“点光源”a发出的光的频率更高，故A正确；
B、根据v可知，“点光源b”发出的光在水中的传播速度更大，故B错误；
C、在真空中光速相同，根据c＝λν可知，在真空中“点光源a”发出的光的波长更短，故C正确；
D、由于“点光源a”发出的光照射到某种金属能发生光电效应，可知“点光源a”的频率大于该金属的极限频率，但由于“点光源b”发出的光的频率小于“点光源a”发出的光的频率，所以无法比较“点光源b”的频率与该金属的极限频率的大小，无法判断能否让该金属发生光电效应，故D错误。
故选：AC。
▉题型4 光电效应的截止频率
【知识点的认识】
1.定义：当人射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，这表明已经没有光电子了。νc称为截止频率或极限频率。
2.性质：截止频率时金属自身的性质。不同的金属截止频率不同。
3.截止频率的计算
截止频率与逸出功的关系：W0＝hνc，可以推出νc
（多选）15．利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25eV．用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50eV，电流表的示数为I．已知普朗克常数约为6.6×10﹣34Js，下列说法正确的是（ ）
A．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.5×1014Hz
B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00eV
C．若入射光频率加倍，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5.25V
【答案】AD
【解答】解：A、根据hv0＝W0得：金属钾发生光电效应的极限频率ν5.5×1014Hz，故A正确；
B、由光电效应方程Ek＝hν﹣W0可知，入射光频率加倍，光电子的最大初动能大于原来的两倍，即大于3.00eV，故B错误；
C、入射光频率加倍后，若强度不变，则单位时间内入射的光子数减半，即电极k表面逸出的光电子数量减半，电流表示数变为一半，可能强度变化，则不可能电流表的示数变为2I，故C错误；
D、频率加倍前，入射光的能量hv＝Ek+W0＝3.75eV，频率加倍后，入射光能量为2hv＝7.5eV，最大初动能为Ek′＝2hv﹣W0＝5.25eV，根据Ue＝Ek′可知，遏止电压的大小为U＝5.25V，故D正确。
故选：AD。
（多选）16．关于光电效应，以下说法正确的是（ ）
A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率
B．照射光越强，饱和电流越大
C．照射光越强，遏止电压越大
D．照射光越弱，截止频率越大
【答案】AB
【解答】解：A、逸出功W＝hγ0，则极限频率γ0．故A正确。
B、照射光越强，光子数目越多，则光电子个数越多，则饱和电流越大，故B正确；
C、根据光电效应方程EKm＝hγ﹣W0＝eUc知，最大初动能与光子频率成一次函数关系，且遏止电压与入射光的频率也有关。故CD错误。
故选：AB。
17．给光电管加上反向电压可测光电管阴极金属的极限频率，若照射光波长为λ，反向加电压U时电路中刚好无电流，则该光电管阴极金属的极限频率为 ．（真空中光速为c，普朗克常量为h）
【答案】见试题解答内容
【解答】解：根据光电效应方程，
由动能定理得，eU＝EKm
联立两式解得：
故答案为：．
18．如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零．用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带 正 电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上述实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率 大于 红外线（选填“大于”或“小于”）．
【答案】见试题解答内容
【解答】解：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，当其接触锌板时发现验电器指针张角减小，这说明锌板带电量减小，故锌板一定带正电，部分电量被橡胶棒所带负电中和；若用红外线照射，发现验电器指针根本不会发生偏转，这说明没有发生光电效应，故金属锌的极限频率大于红外线的频率．
故答案为：正，大于．
▉题型5 光电流及其影响因素
【知识点的认识】
1.光电流的定义：在光电效应中，光电子从极板逸出，电路中形成光电流。
2.光电流的影响因素：
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。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会再进一步增大了。
这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
实验表明，在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这说明，对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
3.饱和光电流随电压变化的曲线如下图：
19．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单色光照射光电管时不发生光电效应，则（ ）
A．A光的强度大于B光的强度
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a
【答案】C
【解答】解：A、因为A色光照射能发生光电效应，B色光照射不能发生光电效应，则A光的频率大于B光的频率。故A错误，B错误。
C、发出的光电子从阴极移动到阳极，则流过电流表的电流方向为a流向b。故C正确，D错误。
故选：C。
20．光电效应实验中，下列表述正确的是（ ）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率无关
D．入射光频率大于极限频率时才能产生光电子
【答案】D
【解答】解：A、光电流的大小与入射光的强度有关，与光照时间无关，故A错误。
B、入射光足够强不一定能发生光电效应，在发生光电效应的前提下，入射光越强，光电流越强，故B错误。
C、根据光电效应方程得，Ekm＝hv﹣W0＝eUc，可知遏止电压与入射光的频率有关，故C错误。
D、当入射光的频率大于金属的极限频率，才能发生光电效应，才能产生光电子，故D正确。
故选：D。
21．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
C．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属
D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大
【答案】D
【解答】解：A、在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，光电流才越大，与光照时间长短无关。故A错误。
B、入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少。故B错误。
C、每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能逸出金属。故C错误。
D、根据光电效应方程得，EKm＝hv﹣W0，当频率越高，光电子的最大初动能越大。故D正确。
故选：D。
（多选）22．如图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（ ）
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用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．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
【答案】AC
【解答】解：A、因为A色光照射能发生光电效应，B色光照射不能发生光电效应，则A光的频率大于B光的频率。故A正确，B错误。
C、发出的光电子从阴极移动到阳极，则流过电流表的电流方向为a流向b。故C正确，D错误。
故选：AC。
▉题型6 遏止电压及其影响因素
【知识点的认识】
1.如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。
截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限vc应该满足以下关系
eUc
进一步的实验表明，同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的。光的频率ν改变时，截止电压Uc也会改变。这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
2.截止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关。
3.截止电压的计算：通过Ek＝eUc可得Uc。Ek是光电子的最大初动能。
23．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．
光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（ ）
A． B．
C．U＝2hν﹣W D．
【答案】B
【解答】解：根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nhv，n＝2，3，4…
则有：eU＝nhv﹣W，解得．知B正确，A、C、D错误。
故选：B。
（多选）24．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定不同的是（ ）
A．遏止电压 B．饱和光电流
C．光电子的最大初动能 D．逸出功
E．发生光电效应的时间
【答案】ACD
【解答】解：A、同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的。故一定不同的是ACD，故ACD正确，B错误。
E、两束光都能发生光电效应，光照射到金属表面的瞬间即可发生光电效应，所以发生光电效应的时间不一定不同。故E错误。
本题选择一定不同的，故选：ACD。
▉题型7 金属材料的逸出功
【知识点的认识】
1.逸出功的定义：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，用W0表示。
2.逸出功的意义：金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。电子要想从金属中脱离，至少要吸收W0的的能量。
3.性质：逸出功是金属自身的性质，不同金属的逸出功大小不同。
4.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
5.也可以通过爱因斯坦光电效应方程Ek＝hv﹣W0计算金属的逸出功。其中Ek是光电子的最大初动能。
25．分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板，逸出的光电子的最大初动能之比为1：2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解答】解：根据光电效应方程得，，
，
又Ekm1：Ekm2＝1：2，
代入数据解得W0，故B正确，A、C、D错误。
故选：B。
26．对光电管加反向电压，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现电压表示数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为（ ）
A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV
【答案】A
【解答】解：根据题意，当电压表读数大于或等于0.60V时，即为反向电压为0.6V时，从金属出来的电子，在电场阻力作用下，不能到达阳极，则电流表示数为零；
根据动能定理，则有光电子的最大初动能为：Ek＝qU＝0.6eV
根据爱因斯坦光电效应方程有：W＝hv﹣Ek＝2.5eV﹣0.6eV＝1.9eV，故BCD错误，A正确。
故选：A。
27．分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1：2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解答】解：光子能量为： ①
根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为： ②
根据题意：λ1＝λ，，Ek1：EK2＝1：2 ③
联立①②③可得逸出，故ACD错误，B正确。
故选：B。
▉题型8 爱因斯坦光电效应方程
【知识点的认识】
为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光电效应理论。
1.光电效应方程：Ek＝hν﹣W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．
2.爱因斯坦对光电效应的理解：
①只有当hv＞W0时，光电子才可以从金属中逸出，vc就是光电效应的截止频率。
②光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v有关，而与光的强弱无关。这就解释了截止电压和光强无关。
③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。
④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。
28．如图为光控开关，其核心元件是光敏电阻，当特定频率的光照射光敏电阻时，电阻材料中的电子吸收光子后逸出，引起电阻阻值的变化。已知用5.0×1014Hz的黄光照射时，恰好发生光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．若用频率为4.8×1014Hz的红光照射该材料，能产生光电效应
B．若照射光频率不变，增加光照强度，逸出的光电子最大初动能会增大
C．若改用频率更高的紫外线照射，单位时间内逸出的光电子数一定增多
D．若照射光频率超过极限频率，即使光照强度极弱，也会瞬时产生光电子
【答案】D
【解答】解：A、由题知，该光敏材料的极限频率为5.0×1014Hz，要发生光电效应，必须使入射光的频率高于极限频率，即若用频率为4.8×1014Hz的红光照射该材料，不能产生光电效应，故A错误；
B、根据光电效应方程
Ek＝hν﹣W0
光电子的最大初动能与光照强度无关，只与光的频率有关，故B错误；
C、光电子数由光照强度和吸收效率共同决定，且吸收效率随光频率变化并不单调，单一改变紫外线频率，并不能使光电子数一定增多，故C错误；
D、光电效应是单个光子与单个电子之间的瞬时效应，极短时间内即使只有一个光子被一个电子吸收也能发生，跟光子数量（光照强度）无关，故D正确。
故选：D。
29．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对b光的折射率为
B．光束a、b通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
C．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大
D．光束a、b照射同一光电管，均可发生光电效应，光束b产生的光电子动能一定大
【答案】B
【解答】解：A．根据光路图及折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率为
故A错误；
B．b光偏折程度更大，玻璃砖对b光的折射率大于玻璃砖对a光的折射率，则b光的频率大于对a光的频率，而b光的波长小于对a光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式可知，经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽，故B正确；
C．玻璃砖对b光的折射率大于玻璃砖对a光的折射率，根据
可知，折射率越大，在同种介质中传播速度越小，则b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度小，故C错误；
D．由于光电管的截止频率未知，无法判断光束a、b照射时是否可发生光电效应，故D错误；
故选：B。
30．2025年7月15日，天舟九号货运飞船成功发射，货运飞船的太阳能电池板采用新型金属材料（逸出功为W0），利用太阳光照射下产生的光电效应为飞船供电。下列说法正确的是（ ）
A．逸出功W0与入射光的频率成正比
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．光电子从金属材料逸出的过程中，电势能在增加
D．增大入射光的强度，光电子的最大初动能会显著增加
【答案】C
【解答】解：A．逸出功W0是材料的固有属性，与入射光的频率无关，故A错误；
B．根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，可知最大初动能与入射光频率ν呈一次函数关系，不成正比，故B错误；
C．光电子逸出时需克服金属内部电势能束缚，电场力做负功，电势能增加，故C正确；
D．最大初动能与入射光频率和逸出功有关，与光强无关，故D错误。
故选：C。
31．在光电效应实验中，用光照强度相同的编号为1、2、3的单色光分别照射同种金属，单色光1、2、3的频率分别为ν1、ν2、ν3，所得遏止电压如图所示，下列关系正确的是（ ）
A．ν1＞ν2＞ν3 B．ν1＞ν3＞ν2 C．ν3＞ν2＞ν1 D．ν2＞ν3＞ν1
【答案】D
【解答】解：根据光电效应方程得hν＝W0+Ekm
根据eUc＝Ekm
由题图可知Uc2＞Uc3＞Uc1，则Ekm2＞Ekm3＞Ekm1，同种金属的逸出功W0相同，所以ν2＞ν3＞ν1，故ABC错误，D正确。
故选：D。
32．某款条形码扫描探头上同时装有发光二极管和光电管，工作原理图如图乙所示。打开扫描探头，发光二极管发出红光。将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。下列说法正确的是（ ）
A．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应
B．若扫描探头的发光强度降低，光电子的最大初动能不变
C．仅将发光二极管换为发紫光，不一定能发生光电效应
D．若发光二极管发出的光的频率变为原来的一半，扫描探头缓慢移动，也能正常识别条形码
【答案】B
【解答】解：A、光照到光电管发生光电效应是瞬间的，即立刻产生光电子，故A错误；
B、根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0可知光电子的最大初动能与发光的频率有关，发光强度变弱时，发光频率不变，最大初动能不变，故B正确；
C、仅将发光二极管换为紫光，频率变高，一定能发生光电效应，故C错误；
D、仅将发光二极管频率变为原来一半，不一定能发生光电效应，所以不一定能识别二维码，故D错误。
故选：B。
33．如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系，则关于这三种光，以下说法正确的是（ ）
A．三种光中，a光光子的能量最大
B．三种光中，b光光子的动量最大
C．在同种均匀介质中传播，b光的速度比c光大
D．照射同一单缝，c光在屏上形成的衍射条纹宽度比b光窄
【答案】B
【解答】解：A．由图可知，a光对应的遏止电压最小，根据eU＝Ek＝hν﹣W0
则a光光子的频率最小，能量最小，b光光子的频率最大，能量最大，故A错误；
B．由于b光光子的频率最大，波长最短，根据
可知，b光光子的动量最大，故B正确；
C．b光频率最大，则波长最短，折射率最大，在同种均匀介质中传播，根据
，可知b光的速度最小，故C错误；
D．b光波长最短，照射同一单缝，c光在屏上形成的衍射条纹宽度比b光宽，故D错误。
故选：B。
▉题型9 用光电管研究光电效应
【知识点的认识】
研究光电效应可以应用光电管进行，实验电路图如下：
如图所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。这导致电压U为0时电流I并不为0。
34．光电管可将光信号转换成电信号，广泛应用于多个领域。如图所示为某光电管的工作电路图，用某单色光照射在阴极K上，有电信号从电阻R两端输出。下列方式一定能使R两端电压增大的是（ ）
A．保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向左滑动
B．保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向右滑动
C．保持其他条件不变，增大照射光的强度
D．保持其他条件不变，减小照射光的强度
【答案】C
【解答】解：A、保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向左滑动，光电管电压减小，光电流不可能增大，所以R两端电压不可能增大，故A错误；
B、将滑动变阻器滑片向右滑动，光电管电压增大，如果已达到饱和电流，则光电流不变，则R两端电压不变；如果此时没有达到饱和电流，光电流增大，R两端电压增大，可知滑动变阻器滑片向右滑动，R两端电压可能不变，也可能增大，故B错误；
CD、根据光电效应，增加光照强度会增加单位时间内照射到阴极的光子数，从而增加发射出来的光电子数，光电子数量的增加会导致形成的电流增大，能使R两端的电压增大，故C正确，D错误。
故选：C。
35．某同学用图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的单色光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），下列说法中正确的是（ ）
A．若断开开关S，电流表G的示数将变为零
B．普朗克常量为h
C．仅减小照射光的强度，光电子的最大初动能将减小
D．保持照射光频率不变，仅提高照射光强度，电流表G的示数增大
【答案】D
【解答】解：A、电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表G的示数不为零，故A错误。
B、根据Ekm＝hν﹣W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b。当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为ν0＝a，那么普朗克常量为h．故B错误。
C、根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关。故C错误。
D、若保持照射光频率不变，仅提高照射光强度，则单位时间内照在单位面积上的光子数增大，单位时间内逸出的光电子数目增大，那么电流表G的示数增大。故D正确。
故选：D。
▉题型10 光电流与电压的关系图像
【知识点的认识】
光电流与电压的关系如图
1.由图可知再光电效应中存在饱和电流
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。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定
值之后，即使电压再增大，电流也不会再进一步增大了。
这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
实验表明，在光的频率不变的情况下，入射光越强
饱和电流越大。这说明，对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
2.由图可知存在截止电压
如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。
截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初
速度的上限vc应该满足以下关系：
eUc
进一步的实验表明，同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的。光的频率v改
变时，截止电压Uc也会改变。这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只与人射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
36．某同学采用如图甲所示的装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束单色光照射图甲中的光电管的阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Ua，则下列论述正确的是（ ）
A．a、c两束光的光强相同
B．a、c两束光的频率相同
C．b光束光子的能量最小
D．b光束的波长最长，遏止电压最大
【答案】B
【解答】解：A、由图可知，a的饱和电流最大，因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数量大，光强大，故A错误；
B、C、D、当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，根据eU＝hγ﹣W，入射光的频率越高，对应的遏止电压U越大。a光、c光的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，而b光的频率大，能量大，且对应的波长最小，故B正确，C、D错误。
故选：B。
▉题型11 光电效应方程的图像问题
【知识点的认识】
1.爱因斯坦光电效应方程为：Ek＝hν﹣W0，因此可以做出Ek随ν变化的图像。如下图：
图像中，斜率为普朗克常量h，纵截距为逸出功，横截距为截止频率。
2.因为eUcmv2，光电效应方程可以做出以下变形：eUc＝hν﹣W0
因此可以做出Uc随ν变化的图像，如下图：
由eUc＝hν﹣W0变形可得Ucν，图像的斜率为，纵截距为，横截距表示截止频率。
37．光电效应实验电路如图甲所示。用a、b两种单色光分别照射光电管的阴极K，实验中得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。则（ ）
A．研究图乙中U＜0的规律时甲图开关需打在2上
B．开关打在2上触头P左移时，微安表示数增大
C．a光照射产生光电子的最大初动能比b的小
D．电压为图乙中U0时，a光照射时单位时间到达A极的光电子个数比b的少
【答案】C
【解答】解：A．研究图乙中U＜0的规律时，加在光电管上的电压为反向电压，此时图甲开关需要打在1上，故A错误；
B．开关打在2上时加在光电管上的电压为正向电压，当滑片P向左移时，光电管两端的电压减小，所以微安表示数可能减小，一定不会增大，故B错误；
C．由图像可知，a光的截止电压较小，根据eUc＝Ek＝hν﹣W0，可知a光照射产生光电子的最大初动能比b的小，故C正确；
D．由题图可知，电压为U0时，a光的电流多，即a光照射时单位时间到达A极的光电子个数多，故D错误。
故选：C。
（多选）38．如图所示为用三束单色光（A光、B光、C光）做光电效应实验中得到的光电流与电压之间的关系曲线，实验时没有更换光电管，那么我们可判断出（ ）
A．A光和C光的频率相同
B．C光对应的极限频率小于B光对应的极限频率
C．A光的波长大于B光的波长
D．在光的频率不变的情况下，饱和光电流与入射光的强弱无关
【答案】AC
【解答】解：A．根据，可知入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。A光、C光的遏止电压相等，所以两光的频率相等，故A正确；
B．极限频率由金属决定，和入射光无关，故B错误；
C．由图可知，A光的遏止电压小于B光的遏止电压，则B光的频率大于A光的频率，根据c＝λν可知，A光的波长大于B光的波长，故C正确；
D．在光的频率不变的情况下，饱和光电流随入射光的强度增大而增大，故D错误。
故选：AC。
（多选）39．如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（ ）
A．甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大
B．同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大
C．要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大
D．无论用什么金属做实验，图象的斜率不变
【答案】BD
【解答】解：A、根据光电效应方程有：EK＝hv﹣W，其中W为金属的逸出功：W＝hv0，根据图象可知，乙的极限频率比甲大，所以乙的逸出功比甲大，故A错误；
B、同一色光照射，则入射光频率相等，根据EK＝hv﹣W结合乙的逸出功比甲大可知，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大，故B正确；
C、根据EK＝hv﹣W结合乙的逸出功比甲大可知，若EK相等，则照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率小，故C错误；
D、根据EK＝hv﹣W可知，EK﹣v图象的斜率表示普朗克常量，无论用什么金属做实验，图象的斜率不变，故D正确。
故选：BD。
▉题型12 康普顿效应的现象及解释
【知识点的认识】
1.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长小于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
2.康普顿效应与经典物理理论的矛盾
（1）按照经典物理学的理论，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光。
（2）散射光的频率应该等于带电微粒受迫振动的频率（即入射光的频率）。因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光。
（3）经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系。
2.康普顿效应的理解
假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似，按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E＝hv，而且还有动量。如图所示，这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hv减小为hv'，因此频率减小，波长增大。同时，光子还使电子获得一定的动量。这样就圆满地解释了康普顿效应。
3.光子动量的理解
由E＝hν和p可知，不连续的光，其能量与动量都用描述波的物理量来描述，即光不仅表现出粒子性，同时也表现出波动性。
40．1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大。下列说法中正确的是（ ）
A．有些X射线的能量传给了电子，因此X射线的能量减小了
B．有些X射线吸收了电子的能量，因此X射线的能量增大了
C．X射线的光子与电子碰撞时，动量守恒，能量也守恒
D．X射线的光子与电子碰撞时，动量不守恒，能量守恒
【答案】C
【解答】解：在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ，知波长增大，碰撞过程系统不受外力，故动量守恒，光子的能量远大于电子的束缚能时，光子与自由电子或束缚较弱的电子发生弹性碰撞，故能量守恒。所以C正确，ABD错误。
故选：C。
41．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向 1 运动，并且波长 变长 （填“不变”“变小”或“变长”）。
【答案】1；变长
【解答】解：光子与电子碰撞过程系统动量守恒，系统动量的矢量和不变，碰前动量向右，故碰撞后系统的动量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1振动；
由于电子动能增加，故光子动量减小，根据ε＝hν，光子的频率减小，根据c＝λυ，波长变长；
故答案为：1，变长。
▉题型13 光子的动量
【知识点的认识】
康普顿用光子模型成功的解释了康普顿效应。他的基本思想是：光子不进具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光子的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系为：p。
42．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处最可能是（ ）
A．亮纹 B．暗纹
【答案】A
【解答】解：双缝干涉实验时，明暗条纹是光子的相互叠加而成的现象，明条纹是光子到达几率较大，而暗条纹光子到达的几率较小，故A正确，B错误；
故选：A。
43．光电子飞出金属表面的动能大小取决于（ ）
A．入射光的频率
B．入射光的强度
C．金属板的表面积
D．入射光与金属板之间的夹角
【答案】A
【解答】解：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，由公式EK＝hv﹣W0知，W0为逸出功不变，所以光电子的最大初动能取决于入射光的频率，故A正确，BCD错误。
故选：A。
44．光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律。如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片。当用平行白光垂直于纸面向里照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）的下列说法中正确的是（ ）
A．顺时针方向转动 B．逆时针方向转动
C．都有可能 D．不会转动
【答案】B
【解答】解：白纸反射各种色光，故用平行白光垂直于纸面向里照射白纸片时光子会被反弹回去，
而黑纸面会吸收各种色光，即光子与黑纸片碰撞后具有相同的速度方向，
结合动量守恒知光子与白纸片碰撞后，白纸片会获得较大速度，故此装置会逆时针方向转动；
故选：B。
▉题型14 光具有粒子性
【知识点的认识】
光具有粒子性，代表的实验有：黑体辐射、光电效应现象以及康普顿效应。
45．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（ ）
A．光的折射现象、偏振现象
B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、色散现象
D．光电效应现象、康普顿效应
【答案】D
【解答】解：A、光的折射现象体现粒子性而偏振现象则是波的特性。故A不正确；
B、光的反射现象是粒子性而干涉现象则是波的特性。故B不正确；
C、光的衍射现象是波动性，故C不正确；
D、光电效应现象、康普顿效应均表现出光有粒子性。故D正确；
故选：D。
（多选）46．下述实验或现象中，能够说明光具有粒子性的是（ ）
A．光电效应 B．天然放射现象
C．原子的线状光谱 D．康普顿效应
【答案】AD
【解答】解：AD、光电效应与康普顿效应，都说明光具有粒子性，故AD正确；
BC、天然放射现象以及原子的线状光谱是原子核的反应，与光的性质无关，故BC错误。
故选：AD。
