2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級演練 強技提能 2波粒二象性 滬科版選修3-5

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級演練 強技提能 2波粒二象性 滬科版選修3-51.(多選)(xx·哈爾濱模擬)用頻率為1的單色光照射某種金屬表面,發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象。現(xiàn)改為頻率為2的另一單色光照射該金屬表面,下面說法正確的是()A.如果2>1,能夠發(fā)生光電效應(yīng)B.如果2<1,不能夠發(fā)生光電效應(yīng)C.如果2>1,逸出光電子的最大初動能增大D.如果2>1,逸出光電子的最大初動能不受影響2.(多選)(xx·海南高考)產(chǎn)生光電效應(yīng)時,關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek,下列說法正確的是()A.對于同種金屬,Ek與照射光的強度無關(guān)B.對于同種金屬,Ek與照射光的波長成反比C.對于同種金屬,Ek與光照射的時間成正比D.對于同種金屬,Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系E.對于不同種金屬,若照射光頻率不變,Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系3.(多選)甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時,光電子的最大初動能與入射光頻率間的函數(shù)關(guān)系分別如圖中的、所示。下列判斷正確的是()A.與不一定平行B.乙金屬的極限頻率大C.圖像縱軸截距由入射光強度判定D.、的斜率是定值,與入射光和金屬材料均無關(guān)系4.用波長為2.0×10-7m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×10-19J。由此可知,鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)()A.5.5×1014HzB.7.9×1014HzC.9.8×1014HzD.1.2×1015Hz5.在光電效應(yīng)實驗中,飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可判斷出()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C.乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能6.如圖甲,合上開關(guān),用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動變阻器,發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時,電流表讀數(shù)仍不為零,當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時,電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙,當電壓表讀數(shù)為2V時,則逸出功及電子到達陽極時的最大動能為()A.1.5eV0.6eVB.1.7eV1.9eVC.1.9eV2.6eVD.3.1eV4.5eV7.(2011·新課標全國卷)在光電效應(yīng)實驗中,某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為0,該金屬的逸出功為。若用波長為(<0)的單色光做實驗,則其遏止電壓為。已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h。8.(1)研究光電效應(yīng)的電路如圖所示,用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖像中,正確的是。(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量,從金屬表面逸出,這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中,其動量的大小(選填“增大”“減小”或“不變”),原因是  。9.圖示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖,A、K是光電管的兩個電極,已知該光電管陰極的極限頻率為0?，F(xiàn)將頻率為(大于0)的光照射在陰極上,則：(1)是陰極,陰極材料的逸出功等于。(2)加在A、K間的正向電壓為U時,到達陽極的光電子的最大動能為,將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加,電流表的示數(shù)的變化情況是。(3)為了阻止光電子到達陽極,在A、K間應(yīng)加上U反=的反向電壓。(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是。A.照射光頻率不變,增加光強B.照射光強度不變,增加光的頻率C.增加A、K電極間的電壓D.減小A、K電極間的電壓10.(xx·武漢模擬)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長=0.50m的綠光照射陰極K,實驗測得流過表電流I與AK之間電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.63×10-34J·s。結(jié)合圖像,求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長。答案解析1.【解析】選A、C。對一定的金屬,入射光的頻率必須大于或等于某一頻率0時才會產(chǎn)生光電效應(yīng),頻率0稱為極限頻率,如果入射光的頻率低于極限頻率,則不論光強多大,照射時間多長,都不會產(chǎn)生光電效應(yīng),不同的金屬有不同的極限頻率,所以當2>1時能夠發(fā)生光電效應(yīng),2<1時不一定能夠發(fā)生光電效應(yīng),但也有可能發(fā)生光電效應(yīng),A正確,B錯誤;又光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增加而線性增加,所以當2>1時逸出光電子的最大初動能增大,C正確,D錯誤。【加固訓(xùn)練】(多選)(xx·廣州模擬)如圖是某金屬在光的照射下,光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像,由圖像可知()A.該金屬的逸出功等于EB.該金屬的逸出功等于h0C.入射光的頻率為20時,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2ED.入射光的頻率為時,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為【解析】選A、B。由光電效應(yīng)方程h=W+Ek得Ek=h-W。若=0,則W=-Ek=-E,A對。由逸出功的意義知W=h0,B對。由光電效應(yīng)方程得,當加倍或減半時,Ek不會加倍或減半,C、D均錯。2.【解析】選A、D、E。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0可知,Ek與入射光的強度無關(guān),選項A正確;Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系,與波長不是成反比的關(guān)系,選項B錯誤、D正確;由于電子一次性吸收光子的全部能量,Ek與光照射的時間無關(guān),選項C錯誤;對于不同金屬,若照射光的頻率不變,由光電效應(yīng)方程可知,Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系,選項E正確。3.【解題指南】由Ek=h-W0知：h為圖線斜率,-W0為截距?！窘馕觥窟xB、D。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0知,圖線的斜率為普朗克常量h,故與一定平行,A錯誤,D正確;圖線與橫軸的交點為極限頻率,B正確;圖線縱軸的截距表示逸出功的大小,逸出功的大小由金屬本身決定,C錯誤?！炯庸逃?xùn)練】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隨入射光頻率變化的Ek-圖像,已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功是3.34eV,若將二者的圖線畫在同一個Ek-坐標系中,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】選A。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W0可知,Ek-圖線的斜率代表普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ek-圖線應(yīng)該平行,圖線的橫截距代表極限頻率0,而0= ,因此鎢的0小些。故正確答案為A。4.【解析】選B。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W0,在恰好發(fā)生光電效應(yīng)時最大初動能為0,有h0=W0,且c=,化簡得0=-=7.9×1014Hz,故B正確。5.【解析】選B。由圖像知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓Uc2相等,且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓Uc1,所以甲光和乙光對應(yīng)的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能,故D項錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0知甲光和乙光的頻率相等,且小于丙光的頻率,故A錯誤、B正確;而截止頻率是由金屬決定的,與入射光無關(guān),故C錯誤。6.【解析】選C。用光子能量h=2.5eV的光照射陰極,電流表讀數(shù)不為零,則能發(fā)生光電效應(yīng),當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時,電流表讀數(shù)為零,則電子不能到達陽極,由動能定理-eU=0-m知,最大初動能Ek=eU=0.6eV,由光電效應(yīng)方程h=Ek+W0知W0=1.9eV,對題圖乙當電壓表讀數(shù)為2V時,電子到達陽極的最大動能Ek=Ek+eU=0.6eV+2eV=2.6eV。故C正確。7.【解析】由W0=h0=h,又eU=Ek,且Ek=h-W0,=,所以U=(-)=。答案：h8.【解析】(1)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0和動能定理-eUc=0-Ek可得Uc=-,遏止電壓Uc與入射光的頻率有關(guān),與光強無關(guān)。由發(fā)生光電效應(yīng)的規(guī)律可知,光電流與光的強度有關(guān),光越強,光電流越強,所以選項C正確。(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量,從金屬表面逸出,由于光電子在從金屬表面逸出的過程中,要受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功),所以在光電子從金屬表面逸出的過程中,其動量減小。答案：(1)C(2)減小光電子從金屬表面逸出的過程中要受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)9.【解析】(1)被光照射的金屬將有光電子逸出,故K是陰極,逸出功與極限頻率的關(guān)系為W0=h0。(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,逸出的光電子的最大初能為h-h0,經(jīng)過電場加速獲得的能量為eU,所以到達陽極的光電子的最大動能為h-h0+eU,隨著電壓增加,單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)量將逐漸增多,但當從陰極逸出的所有光電子都到達陽極時,再增大電壓,也不可能使單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)量增多。所以,電流表的示數(shù)先是逐漸增大,直至保持不變。(3)從陰極逸出的光電子在到達陽極的過程中將被減速,被電場消耗的動能為eUc,如果h-h0=eUc,就將沒有光電子能夠到達陽極,所以Uc=。(4)要增加單位時間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量,就需要增加照射光單位時間內(nèi)入射光子的個數(shù),所以只有A正確。答案：(1)Kh0(2)h-h0+eU逐漸增大,直至保持不變(3)4)A【總結(jié)提升】應(yīng)用光電效應(yīng)方程時的注意事項(1)每種金屬都有一個截止頻率,光頻率大于這個截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)。(2)截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率,對應(yīng)著光的極限波長和金屬的逸出功,即h0=h=W0。(3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek=h-W0時,注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1eV=1.6×10-19J)。(4)作為能量守恒的一種表達式可以定性理解方程h=W0+mv2的意義：即入射光子的能量一部分相當于轉(zhuǎn)換在金屬的逸出功上,剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的動能。對某種金屬來說W0為定值,因而光子頻率決定了能否發(fā)生光電效應(yīng)及光電子的初動能大小。每個光子的一份能量h與一個光電子的動能mv2對應(yīng)。10.【解析】(1)光電流達到飽和時,陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A,陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n=4.0×1012(個)光電子的最大初動能為：Ekm=eU0=1.6×10-19C×0.6V=9.6×10-20J(2)設(shè)陰極材料的極限波長為0,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=h-h代入數(shù)據(jù)得0=0.66×10-6m答案：(1)4.0×1012個9.6×10-20J(2)0.66×10-6m