2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)四十一 光電效應(yīng) 波粒二象性（含解析）新人教版

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1、第1講　光電效應(yīng)　波粒二象性 (課時(shí)沖關(guān)四十一) [A級－基礎(chǔ)練] 1．在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是(　　 ) A．光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的 B．所有金屬都存在極限頻率 C．光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大 D．入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大 解析：C　[光具有波粒二象性，既具有波動(dòng)性又具有粒子性，光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性．因?yàn)楣庾拥哪芰渴且环菀环莸?，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，這與光的波動(dòng)性矛盾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，因?yàn)楣庾拥哪芰坎荒芊e累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光強(qiáng)增大時(shí)，光子數(shù)量和能量都增大，所以光電流會(huì)增大

2、，這與波動(dòng)性無關(guān)，C項(xiàng)正確；一個(gè)光電子只能吸收一個(gè)光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動(dòng)能變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 2．(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面．都能發(fā)生光電效應(yīng)．對于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，一定不同的是(　　 ) A．遏止電壓 B．飽和光電流 C．光電子的最大初動(dòng)能 D．逸出功 解析：ACD　[同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量一定相同，金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強(qiáng)度相同，所以飽和光電流相同．] 3．已知鈣和鉀的截止

3、頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的(　　 ) A．波長　　　　　　　 B．頻率 C．能量 D．動(dòng)量 解析：A　[根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，得Ekm＝hν－W0，又W0＝hνc，聯(lián)立得Ekm＝hν－h(huán)νc，據(jù)題“鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大”，由上式可知：從鈣表面逸出的光電子最大初動(dòng)能較小，由p＝，可知該光電子的動(dòng)量較小，根據(jù)λ＝可知，波長較大，則頻率較小，A選項(xiàng)正確，B、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 4．某金屬在一黃光照射下，正好有電子逸出，下述說法中正確的

4、是(　　 ) A．增大光強(qiáng)，而不改變光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將不變 B．用一束更大強(qiáng)度的紅光代替黃光，仍能發(fā)生光電效應(yīng) C．用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光，光電流強(qiáng)度將不變 D．用強(qiáng)度較弱的紫光代替黃光，有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析：A　[逸出的光電子的最大初動(dòng)能為：Ekm＝hν－W0，頻率不變，故Ekm不變，A選項(xiàng)正確．紅光頻率小于黃光頻率，即小于極限頻率，故不能發(fā)生光電效應(yīng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．由于紫光頻率大于黃光頻率，即使光強(qiáng)減小，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，因此D選項(xiàng)錯(cuò)誤．用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光，使得入射光的光子數(shù)減少，導(dǎo)致光電子數(shù)減少，形成的光電流強(qiáng)度將減小，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 5．下列說法正確

5、的是(　　 ) A．康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明粒子具有波動(dòng)性 B．愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，并且提出光子說，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．愛因斯坦的光電效應(yīng)方程能夠說明光子具有動(dòng)量 D．康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量 解析：A　[康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明粒子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A正確；赫茲在研究電磁波時(shí)發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出光子說，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；愛因斯坦的光電效應(yīng)方程不能夠說明光子具有動(dòng)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量外還有動(dòng)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 6．(2017·北京卷)2017年年初，我國研制的“大連

6、光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用．一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　 ) A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：B　[由題意知，電離一個(gè)分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h≈2×10－1

7、8 J，故選項(xiàng)B正確．] 7．(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，其原因可能是(　　 ) A．入射光太弱 B．入射光波長太長 C．光照時(shí)間短 D．電源正、負(fù)極接反 解析：BD　[入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)D正確．] [B級－能力練] 8．(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，則(　　 ) A．圖象甲表明光具有粒子性 B．圖

8、象乙表明光具有波動(dòng)性 C．用紫外線觀察不到類似的圖象 D．實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波 解析：ABD　[圖象甲曝光時(shí)間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性．圖象乙曝光時(shí)間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動(dòng)性，故A、B正確；同時(shí)也表明光波是一種概率波，故D也正確；紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤．] 9．(2019·山西山大附中測試)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則(　　) A．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒有光電流 B．若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流 C

9、．增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大 D．若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生 解析：B　[用波長為λ0的光照射陰極K，電路中有光電流，說明入射光的頻率ν＝大于金屬的極限頻率，換用波長為λ1的光照射陰極K，因?yàn)棣?>λ0，根據(jù)ν＝可知，波長為λ1的光的頻率不一定大于金屬的極限頻率，因此不一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理可以判斷，B項(xiàng)正確；光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開始時(shí)，光電流隨電壓U的增加而增大，當(dāng)U增大到一定程度時(shí)，光電流達(dá)到飽和值，這時(shí)即使再增大U，在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng)，光電流也就不會(huì)

10、再增加，即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流，增大電源電壓，若光電流達(dá)到飽和值，則光電流也不會(huì)增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將電源極性反接，若光電子的最大初動(dòng)能大于光電管兩極間電場力做的功，電路中仍有光電流產(chǎn)生，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 10．(多選)可以用甲圖的電路研究光電效應(yīng)中電子發(fā)射的情況與照射光的強(qiáng)弱、光的頻率等物理量間的關(guān)系．某次用甲裝置，分別用a、b、c三束光照射同一個(gè)光電管陰極．分別得到三條光電流與電壓關(guān)系的圖線如圖乙所示．根據(jù)你所學(xué)的相關(guān)理論，下列論述正確的是(　　 ) A．由乙圖可知a、c的飽和光電流不同，所以a、c入射光的頻率不同 B．由乙圖可知a、c的遏止電壓相同，所以a

11、、c光照射產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相同 C．由乙圖可知a、b的遏止電壓不同，可以判斷b光的頻率比a光的頻率高 D．由乙圖可知a、b的飽和光電流不同，可以判斷a的光強(qiáng)比c的光強(qiáng)大 解析：BCD　[a、c遏止電壓相同，則a、c頻率相同，光電子最大初動(dòng)能相同；因?yàn)閍的飽和光電流大，所以a的光強(qiáng)大于c的光強(qiáng)；b的遏止電壓大于a的遏止電壓，所以b的頻率高于a、c的頻率，b能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a、c不一定能．] 11．如圖所示，N為鋁板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，各電池的極性和電動(dòng)勢在圖中標(biāo)出，鋁的逸出功為4.2 eV.現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板(各光子的能量在圖上標(biāo)出)，那么，

12、下列圖中有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是(　　 ) A．①②③ B．②③ C．③④ D．①② 解析：B　[入射光的光子能量小于逸出功，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，故①錯(cuò)誤．入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)；電場對光電子加速，故有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，故②正確．入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0＝3.8 eV，因?yàn)樗拥碾妷簽榉聪螂妷?，反向電壓? V，光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)，故③正確．入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0＝3.8 eV，所加的反向電壓為4 V，根據(jù)動(dòng)能定理知，光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)，故④錯(cuò)誤．]

13、 12.(多選)在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射產(chǎn)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，C、ν0為已知量．由圖線可知(　　) A．普朗克常量的數(shù)值 B．該金屬的逸出功 C．該金屬的極限頻率 D．入射光的頻率增大，金屬的極限頻率隨之增大 解析：ABC　[根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，Ek－ν圖象的斜率等于普朗克常量，A正確，Ek－ν圖象在縱軸上的截距的絕對值表示逸出功，B正確；當(dāng)Ek＝0時(shí)，ν＝ν0，極限頻率為ν0，C正確；金屬的極限頻率是常量，D錯(cuò)誤．] 13．(2019·陜西師大附中檢測)(多選)用a、b兩種不同頻率的光分別

14、照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時(shí)指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是(　　 ) A．增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小 B．a(chǎn)光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電 C．a(chǎn)光在真空中的波長小于b光在真空中的波長 D．若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的 解析：CD　[增大a光的強(qiáng)度，從金屬板中打出的光電子數(shù)增多，驗(yàn)電器帶電荷量增大，指針偏角一定增大，A錯(cuò)誤；a光照射到金屬板時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，從金屬板中打出電子，金屬板帶正電，因此，驗(yàn)電器的金屬小球帶正電，B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條

15、件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，因此a光的頻率大于b光的頻率，a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長，C正確；氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量，D正確．] 14．如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長的倒數(shù)的關(guān)系圖象，由圖象可知(　　) A．圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長 B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0 C．該金屬的逸出功等于－E D．若入射光的波長為，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為4E 解析：B　[圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長的倒數(shù)的關(guān)系圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為Ek＝hc－W，由圖象可知Ek＝0時(shí)，hc＝Eλ0，選項(xiàng)B正確；由Ek＝hc－W，并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功W＝E，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若入射光的波長為，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 7