2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 波粒二象性課時達標(biāo)訓(xùn)練

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1、2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 波粒二象性課時達標(biāo)訓(xùn)練 一、選擇題(1～8題為單項選擇題，9～14題為多項選擇題) 1．如圖1所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，則該實驗(　　) 圖1 A．只能證明光具有波動性 B．只能證明光具有粒子性 C．只能證明光能夠發(fā)生衍射 D．證明光具有波粒二象性 解析　弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動性，驗電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，則證明了光具有粒子性，所以該實驗證明了光具

2、有波粒二象性，D正確。 答案　D 2．頻率為ν的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)(　　) A．Ekm－h(huán)ν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 解析　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C。 答案　C 3．在光電效應(yīng)實驗中，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)。對于這兩個過程，下列四個物理過程中，一定相同的是(　　) A．遏止電壓 B．

3、飽和光電流 C．光電子的最大初動能 D．逸出功 解析　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，最大初動能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強度相同，所以飽和光電流相同。故選B。 答案　B 4．當(dāng)具有5.0 eV的光子射到一金屬表面時，從金屬表面逸出的電子具有的最大初動能為1.5 eV，為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須不小于(　　) A．1.5 eV B．2.5 eV C．3.5 eV D．5.0 eV 解析　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，得逸出功W

4、＝hν－Ek＝5.0 eV－1.5 eV＝3.5 eV，由光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，入射光子的能量必須不小于逸出功，故C正確。 答案　C 5．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小 D．入射光的光強一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析　逸出功W0＝hν0，W0∝ν0，A正確；只有照射光的頻率ν大于金屬極限頻率ν0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，B錯誤；由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，因ν不確定時，無法

5、確定Ekm與W0的關(guān)系，C錯誤；光強E＝nhν，ν越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯誤。 答案　A 6．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.34 eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek－ν坐標(biāo)系中，如圖所示，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的是(　　) 解析　依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek－ν圖線應(yīng)該平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝，因此鎢的截

6、止頻率小些，綜上所述，A圖正確。 答案　A 7．當(dāng)加在光電管兩極間的正向電壓足夠高時，光電流將達到飽和值，若想增大飽和光電流，應(yīng)采取的有效辦法是 (　　) A．增大照射光的波長 B．增大照射光的頻率 C．增大照射光的光強 D．繼續(xù)增高正向電壓 解析　當(dāng)某種頻率的光照射到光電管的陰極時，發(fā)生光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子全部被正極的高電壓吸引過去參加導(dǎo)電運動，這時光電流達到了飽和，再繼續(xù)增大光電管的正向電壓也不會再增加光電流了，若想增大飽和光電流，有效的辦法是增大照射光的強度。光強增加，產(chǎn)生光電子數(shù)目增加。飽和光電流將增大，增大照射光的頻率，將使光電子的最大初動能增加，若

7、照射的光子數(shù)目不變，并不能顯著增多光電子的數(shù)量。而照射光的波長增加，將使照射光的頻率減小，光子能量減小。將使光電子的最大初動能減小，甚至不能發(fā)生光電效應(yīng)。選項C正確。 答案　C 8．以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實。 光電效應(yīng)實驗裝置示意圖如圖2。用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反

8、向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負(fù)極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場。逐漸增大U，光電流會逐漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)(　　) 圖2 A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析　假設(shè)電子吸收光子個數(shù)為n(n>1)，則nhν＝Ek＋W，又Ek＝eU，解得U＝－，B正確。 答案　B 9．關(guān)于光電效應(yīng)的產(chǎn)生以及現(xiàn)象，下列描述正確的是(　　) A．逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大 B．對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能

9、產(chǎn)生光電效應(yīng) C．產(chǎn)生光電效應(yīng)時從金屬表面逸出的所有光電子的動能都相同 D．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，一定是入射光的光子能量太小 解析　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，A正確；由光電效應(yīng)方程可知入射光波長必須小于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，B錯誤；光電子的動能與入射光的頻率和金屬的種類以及逸出的方式有關(guān)，因此光電子的動能不一定都相同，C錯誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，與入射光的光子頻率、光子能量有關(guān)，D正確。 答案　AD 10.如圖3所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流

10、計中沒有電流通過，其原因可能是(　　) 圖3 A．入射光太弱 B．入射光波長太長 C．光照時間短 D．電源正、負(fù)極接反 解析　入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項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D正確。 答案　BD 11．在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．增大入射光的強度，光電流增大 B．減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照

11、射，光電子的最大初動能變大 解析　用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，改用頻率較小的光照射時，有可能發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯誤；據(jù)hν－W逸＝mv2可知增加照射光頻率，光電子最大初動能增大，故D正確；增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)而與照射光強度無關(guān)，故B錯誤。 答案　AD 12．在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用同一種材料在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖4所示。則可判斷出(　　) 圖4 A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長

12、 C．甲光、乙光波長相等 D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能 解析　由eUc＝mv＝hν－W，入射光的頻率越高，對應(yīng)的遏止電壓Uc越大。甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等，則用甲光與用乙光照射而逸出的光電子的最大初動能相等，A錯誤；丙光的遏止電壓大于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長，B正確；甲光、乙光的頻率相等，則甲光、乙光波長相等，C正確；丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，所以甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能，D錯誤。 答案　BC 13．在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，某小組的同學(xué)

13、分別用波長為λ、2λ的單色光照射某金屬，逸出的光電子最大速度之比為2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示。則(　　) A．光電子的最大初動能之比為2∶1 B．該金屬的截止頻率為 C．該金屬的截止頻率為 D．用波長為λ的單色光照射該金屬時能發(fā)生光電效應(yīng) 解析　由于兩種單色光照射下，逸出的光電子的最大速度之比為2∶1，由Ek＝mv2可知，光電子的最大初動能之比為4∶1，A錯誤；又由hν＝W＋Ek知，h＝W＋mv，h＝W＋mv，又v1＝2v2，解得W＝h，則該金屬的截止頻率為，B正確，C錯誤；光的波長小于或等于3λ時才能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。 答案　BD 14

14、．如圖5所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標(biāo)4.27，與縱軸交點坐標(biāo)0.5)。由圖可知(　　) 圖5 A．該金屬的截止頻率為4.27×1014Hz B．該金屬的截止頻率為5.5×1014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功約為1.78 eV 解析　由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率，選項A正確、B錯誤；圖線的斜率表示普朗克常量h，C正確；該金屬的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014J＝1.77 eV或W0＝hν－Ek＝6.63×10－34×5.5×1014J－0.5 eV＝1.78 eV，選項D正確。 答案　ACD