1、考点41波粒二象性考点名片考点细研究：本考点命题要点有：(1)光电效应现象及其产生条件；(2)爱因斯坦光电效应方程；(3)光的波粒二象性。其中考查到的如：2016的全国卷第33题(1)、2016年江苏高考第12题C(3)、2015年江苏高考第12题C(1)、2015年全国卷第35题(1)、2014年广东高考第18题、2014年江苏高考第12题C(1)、2013年北京高考第20题、2013年上海高考第2题等。高考对本考点的考查率较高，以考查识记能力为主，主要考查光电效应、爱因斯坦光电效应方程等考点，试题难度不大。备考正能量：预计今后对本考点内容仍将以经典物理理论、新情景为命题背景，结合最新科技成
2、果命题。仍以选择题、填空题为命题形式，难度不会很大。一、基础与经典1关于光电效应，下列说法正确的是()A光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大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”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应答案D解析由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0可知：光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不成正比；单位时间经过电路的电子数越多，电流越大；不可见光的频率不一定比可见光的频率大，因此用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动
3、能大；入射光的频率大于金属板的极限频率或入射光的波长小于金属板的极限波长，才能产生光电效应。2用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性答案D解析由这些照片可以看出，少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动呈现出波动性，故D正确。31927年戴维逊和革末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
4、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解析亮条纹是电子到达概率大的地方，该实验说明物质波理论是正确的，该实验说明实物粒子具有波动性，不能说明光子具有波动性。4.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是()A逸出功与有关BEkm与入射光强度成正比C当0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关答案D解析由爱因斯坦光电效应
5、方程EkhW0和W0h0(W0为金属的逸出功)可得，Ekhh0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有0时才会发生光电效应，C错误；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误。5用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是()A用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时，该金属的逸出功大B用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时，该金属的截止频率高C用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时，逸出光电子所需时间短D用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝
6、光照射时，逸出的光电子最大初动能大答案D解析金属的逸出功是由金属本身决定的，与入射光情况无关，A错误。由W0h0知金属的截止频率由金属本身的情况决定，B错误。由光电效应的规律可知产生光电效应时瞬间可发生，与照射光的颜色无关，C错误。由爱因斯坦光电效应方程EkhW0及红1)，则EknhW，又EkeU，解得U，B正确。172017甘肃联考当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A锌板带负电 B有正离子从锌板逸出C有电子从锌板逸出 D锌板会吸附空气中的正离子答案C解析锌板在紫外线的照射下产生了光电效应，说明锌板上有光电子飞出，所以锌板带正电，C正确，A、B、D错误。182016广东广州二模
7、(多选)如图所示是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极。下列说法正确的是()A图中a端应是电源的正极B只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引C只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引D只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引答案AD解析电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯磁化，将衔铁吸住，A正确。根据光电效应产生的条件可知，只有照射K的光频率足够大，才能产生光电效应，产生光电效应时，衔铁才被电磁铁吸引，B错误，D正确。根据光电效应方程知，能否发生光电效应与入射光的强度无关，由金属的逸出功和入射光的频率决定，故C
8、错误。192016浙江宁波期末一个德布罗意波波长为1的中子和另一个德布罗意波波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为()A. B. C. D.答案A解析中子的动量p1，氘核的动量p2，对撞后形成的氚核的动量p3p2p1，所以氚核的德布罗意波波长3，A正确。202016衡水中学模拟(多选)从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是()A光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B光的频率越高，光子的能量越大C在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方答案BD解析光不是实物粒子，光具有波粒二象性，单个光子表现出粒子性
9、，A错误；光的频率越高，光子的能量越大，B正确；在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C错误、D正确。一、基础与经典21.如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为0。现将频率为(大于0)的光照射在阴极上，则：(1)_是阴极，阴极材料的逸出功等于_。(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为_，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_。(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上Uc_的反向电压。(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是()A照射光频率不变，增加光强
10、B照射光强度不变，增加光的频率C增加A、K电极间的电压D减小A、K电极间的电压答案(1)Kh0(2)hh0eU逐渐增大，直至保持不变(3)(4)A解析(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0h0。(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hh0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hh0eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多。所以，电流表的示数先是逐渐增大，直至保持不变。(3)从阴极逸出的光电子在到达阳
11、极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eUc，如果hh0 eUc，就将没有光电子能够到达阳极，所以Uc。(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确。22如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h6.631034 Js。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能。(2)该阴极材料的极限波长。答案(1)4.01012 个9.61020 J(2)0.66 m解析(1)光电流达到饱和时
12、，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数：n(个)4.01012(个)。光电子的最大初动能为：EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J。(2)设阴极材料的极限波长为0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekmhh，代入数据得00.66 m。二、真题与模拟23. 2015全国卷在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_。答案ekeb解析由光电效应方程，光电子的最大初动能EkhW。根据动能定理，eUc0Ek，联立解得：Uc。对照题给
13、遏止电压Uc与入射光的频率的关系图象，可知：图象斜率k，解得普朗克常量hek。图象在纵轴上的截距b，解得所用材料的逸出功Web。242017山东济南调研小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h6.631034 Js。(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_ J；(3)如果实验中入射光的频率7.001014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_ J。答案(1)阳极(2) (5.125.18)1014 (3.393.43)1019(3
14、)(1.211.25)1019解析(1)由光电管的结构知，A为阳极。(2)Uc图象中横轴的截距表示截止频率0，逸出功W0h06.6310345.121014 J3.391019 J。(3)由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0，可求结果Ek6.6310347.0010143.391019 J1.251019 J。252016江苏高考几种金属的逸出功W0见下表：金属钨钙钠钾铷W0(1019 J)7.265.123.663.603.41用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长的范围为4.01077.6107 m，普朗克常量h6.631034 Js。答案钠、钾
15、、铷解析可见光中波长最短的光子的能量最大，能量E4.971019 J。逸出功小于或等于该能量的金属会发生光电效应，查表可知为钠、钾、铷。262017江西质检A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。答案21EA2EB解析光子能量Eh，动量p，且，得p，则pApB21，A照射时，光电子的最大初动能EAhAW0。同理，EBhBW0，又hAhB21，解得W0EA2EB。272017云南昆明一中测试紫光在真空中的波长为4.5107 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率c4
16、.621014 Hz的金属钾能否产生光电效应？(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h6.631034 Js)答案(1)4.421019 J(2)能(3)1.361019 J解析(1)Ehh4.421019 J。(2)6.671014 Hz，因为c，所以能产生光电效应。(3)光电子的最大初动能EkhW0h(c)1.361019 J。282016石家庄一中月考如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W0，电子质量为m，电荷量为e，求：(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子，到达A板时的动能；(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间。答案(1)eUW0(2)d解析(1)根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，光子的频率为，光电子的最大初动能为EkW0。能以最短时间到达A板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B板的电子，设到达A板的动能为Ek1，由动能定理，得eUEk1Ek，所以Ek1eUW0。(2)能以最长时间到达A板的光电子，是离开B板时的初速度为零或运动方向平行于B板的光电子。则dat2，得td。
