2019版高考物理總復習 第十二章 波粒二象性 原子結構和原子核 基礎課1 波粒二象性學案.doc

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基礎課1　波粒二象性 [高考導航] 考點內(nèi)容 要求 高考(全國卷)三年命題情況對照分析 2015 2016 2017 光電效應 Ⅰ Ⅰ卷T35(1)：光電效應 Ⅱ卷T35(1)：光電效應和波粒二象性 Ⅰ卷T35(1)：光電效應 Ⅱ卷T35(1)：核反應 Ⅲ卷T35(1)：核反應和質(zhì)能關系 Ⅰ卷T17：質(zhì)量虧損與核能的計算 Ⅱ卷T15：動量守恒、衰變、質(zhì)量虧損 Ⅲ卷T19：光電效應方程 愛因斯坦光電效應方程 Ⅰ 氫原子光譜 Ⅰ 氫原子的能級結構、能級公式 Ⅰ 原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 Ⅰ 放射性同位素 Ⅰ 核力、核反應方程 Ⅰ 結合能、質(zhì)量虧損 Ⅰ 裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 Ⅰ 射線的危害和防護 Ⅰ 知識排查 光電效應 1.光電效應現(xiàn)象：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應，發(fā)射出來的電子稱為光電子。 2.光電效應的四個規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率。 (2)光子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大。 (3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的。 (4)光電流的強度與入射光的強度成正比。 3.遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc。 (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)。不同的金屬對應著不同的極限頻率。 愛因斯坦光電效應方程 1.光子說 在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.6310－34Js。(稱為普朗克常量) 2.逸出功W0 使電子脫離某種金屬所做功的最小值。 3.最大初動能 發(fā)生光電效應時，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。 4.愛因斯坦光電效應方程 (1)表達式：Ek＝hν－W0。 (2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動能Ek＝mev2。光的波粒二象性與物質(zhì)波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。 (2)光電效應說明光具有粒子性。 (3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。 2.物質(zhì)波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波。 (2)物質(zhì)波 任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長λ＝，p為運動物體的動量，h為普朗克常量。 小題速練 1.[人教版選修3－5P30演示實驗改編](多選)如圖1所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) 圖1 A.有光子從鋅板逸出 B.有電子從鋅板逸出 C.驗電器指針張開一個角度 D.鋅板帶負電 解析　用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故選項A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故選項C正確，D錯誤。 答案　BC 2.[人教版選修3－5P36T2改編](多選)在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，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 D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大 解析　增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應是否發(fā)生取決于入射光的頻率，而與入射光強度無關，故選項B錯誤；用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應，用頻率小于ν的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應，選項C錯誤；根據(jù)hν－W逸＝mv2可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確。 答案　AD 3.下列說法正確的是(　　) A.實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性 B.康普頓效應說明光子既有能量又有動量 C.光是高速運動的微觀粒子，單個光子不具有波粒二象性 D.宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，極易觀察到它的波動 解析　由德布羅意理論知，宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，但仍具有波粒二象性，選項A、D錯誤；康普頓效應說明光子除了具有能量之外還有動量，選項B正確；波粒二象性是光子的特性，單個光子也具有波粒二象性，選項C錯誤。 答案　B 　光電效應現(xiàn)象和光電效應方程的應用 1.對光電效應的四點提醒 (1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。 (2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。 (3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關。 (4)光電子不是光子，而是電子。 2.定量分析時應抓住三個關系式 (1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0。 (2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc。 (3)逸出功與極限頻率的關系：W0＝hν0。 3.區(qū)分光電效應中的四組概念 (1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。 (2)光電子的動能與光電子的最大初動能。 (3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關。 (4)入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。 1.(2018江西省五校模擬)下列有關光電效應的說法正確的是(　　) A.光電效應現(xiàn)象證明了光是電磁波 B.普朗克為了解釋光電效應現(xiàn)象，提出了光子說 C.只要增大入射光的強度，就可以產(chǎn)生光電效應 D.入射光的頻率低于金屬的截止頻率時不發(fā)生光電效應 解析　光電效應顯示了光的粒子性，但不能證明光是電磁波，選項A錯誤；愛因斯坦為了解釋光電效應現(xiàn)象，提出了光子說，選項B錯誤；根據(jù)光電效應產(chǎn)生的條件可知，只有當入射光的頻率大于金屬的極限頻率(或截止頻率)時，才能發(fā)生光電效應，選項C錯誤，D正確。 答案　D 2.(2017北京理綜，18)2017年年初，我國研制的“大連光源”——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)的世界上最強的極紫外激光脈沖?！按筮B光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量 h＝6.610－34 Js，真空光速c＝3108 m/s)(　　) A.10－21 J B.10－18 J C.10－15 J D.10－12 J 解析　根據(jù)ε＝hν及c＝λν，得ε＝h＝6.610－34 J≈210－18 J，故選項B正確。 答案　B 3.(2017全國卷Ⅲ，19)(多選)在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(　　) A.若νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，則一定有Eka＞Ekb C.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb 解析　由愛因斯坦光電效應方程得，Ekm＝hν－W0，由動能定理得，Ekm＝eU，若用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同。當νa＞νb時，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項A錯誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項C正確；因逸出功相同，有W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekb，故選項D錯誤。 答案　BC 4.如圖2甲所示，合上開關，用光子能量為2.5 eV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0.60 V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙，當電壓表讀數(shù)為2 V時，則逸出功及電子到達陽極時的最大動能為(　　) 圖2 A.1.5 eV　0.6 eV B.1.7 eV　1.9 eV C.1.9 eV　2.6 eV D.3.1 eV　4.5 eV 解析　光子能量hν＝2.5 eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應，當電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V 時，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達陽極，由動能定理eU＝mv知，最大初動能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光電效應方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV，對圖乙，當電壓表讀數(shù)為2 V時，電子到達陽極的最大動能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV。故選項C正確。 答案　C 　光電效應的圖象分析 1.由Ek－ν圖象可以得到的信息 (1)極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc。 (2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值E＝W0。 (3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h。 2.由I－U圖象可以得到的信息 (1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點的絕對值。 (2)飽和光電流Im：電流的最大值。 (3)最大初動能：Ekm＝eUc。 3.由Uc－ν圖象可以得到的信息 (1)截止頻率νc：圖線與橫軸的交點。 (2)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大。 (3)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke。(注：此時兩極之間接反向電壓) 1.(多選)某種金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系如圖3所示。已知該金屬的逸出功為W0，普朗克常量為h。下列說法正確的是(　　) 圖3 A.入射光的頻率越高，金屬的逸出功越大 B.Ek與入射光的頻率成正比 C.圖中圖線的斜率為h D.圖線在橫軸上的截距為 解析　金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關，其大小W0＝hνc，故選項A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率成線性關系，不是成正比，故選項B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，可知斜率k＝h，故選項C正確；由圖可知，圖線在橫軸上的截距為，故選項D正確。 答案　CD 2.研究光電效應的電路如圖4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的關系圖象中正確的是(　　) 圖4 解析　雖然入射光強度不同，但光的頻率相同，所以遏止電壓相同；又因當入射光強度大時，單位時間逸出的光電子多，飽和光電流大，所以選項C正確。 答案　C 3.(2018重慶萬州月考)(多選)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖象如圖5所示。則由圖象可知(　　) 圖5 A.該金屬的逸出功等于hν0 B.遏止電壓是確定的，與入射光的頻率無關 C.入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 D.入射光的頻率為3ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 解析　當遏止電壓為零時，最大初動能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hν0，故選項A正確；根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0和－eUc＝0－Ekm得，Uc＝ν－，可知當入射光的頻率大于極限頻率時，遏止電壓與入射光的頻率成線性關系，故選項B錯誤；從圖象上可知， 逸出功W0＝hν0。根據(jù)光電效應方程Ekm＝h2ν0－W0＝hν0，故選項C正確；Ekm＝h3ν0－W0＝2hν0，故選項D錯誤。 答案　AC 　光的波粒二象性、物質(zhì)波 光的波粒二象性的規(guī)律 1.從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。 2.從頻率上看：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領越強，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象。 3.從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性。 4.波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量E＝hν、光子的動量表達式p＝也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。 1.(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖6(a)(b)(c)所示的圖象，則(　　) 圖6 A.圖象(a)表明光具有粒子性 B.圖象(c)表明光具有波動性 C.用紫外光觀察不到類似的圖象 D.實驗表明光是一種概率波 解析　圖象(a)只有分散的亮點，表明光具有粒子性；圖象(c)呈現(xiàn)干涉條紋，表明光具有波動性；用紫外光也可以觀察到類似的圖象，實驗表明光是一種概率波，選項A、B、D正確。 答案　ABD 2.(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構 D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結構 解析　電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故選項A正確；β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故選項B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，中子衍射說明中子是一種波，故選項C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結構，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說明電子束是一種波，故選項D正確。 答案　ACD 3.(多選)1927年戴維遜和湯姆孫分別完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一。如圖7所示的是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是(　　) 圖7 A.亮條紋是電子到達概率大的地方 B.該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的 C.該實驗再次說明光子具有波動性 D.該實驗說明實物粒子具有波動性 答案　ABD 活頁作業(yè) (時間：30分鐘) A級：保分練 1.(多選)下列對光的波粒二象性的說法正確的是(　　) A.光子不僅具有能量，也具有動量 B.光的波粒二象性指光有時表現(xiàn)為波動性，有時表現(xiàn)為粒子性 C.運動的實物粒子也有波動性，波長與粒子動量的關系為λ＝ D.光波和物質(zhì)波，本質(zhì)上都是概率波 解析　光電效應表明光子具有能量，康普頓效應表明光子除了具有能量之外還具有動量，選項A正確；波粒二象性指光有時表現(xiàn)為波動性，有時表現(xiàn)為粒子性，選項B正確；物質(zhì)波的波長與粒子動量的關系應為λ＝，選項C錯誤；光波中的光子和物質(zhì)波中的實物粒子在空間出現(xiàn)的概率滿足波動規(guī)律，因此二者均為概率波，選項D正確。 答案　ABD 2.(2017上海單科)光子的能量與其(　　) A.頻率成正比 B.波長成正比 C.速度成正比 D.速度平方成正比 解析　由E＝hν、c＝λν得E＝hν＝h，可見光子的能量與其頻率成正比、與其波長成反比，選項A正確，B錯誤；由于任意能量的光子在真空中傳播的速度都是相同的，故選項C、D錯誤。 答案　A 3.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)愛因斯坦光電效應方程得Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選項C正確。 答案　C 4.在光電效應實驗中，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。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.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。故選項B正確。 答案　B 5.已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的(　　) A.波長 B.頻率 C.能量 D.動量 解析　由愛因斯坦光電效應方程hν＝W0＋mv，又由W0＝hν0，可得光電子的最大初動能mv＝hν－h(huán)ν0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動量，選項B、C、D錯誤；又由c＝λν可知光電子頻率較小時，波長較大，選項A正確。 答案　A 6.(2017渭南質(zhì)檢)(多選)分別用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬，產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的有(　　) A.該種金屬的逸出功為 B.該種金屬的逸出功為 C.波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應 D.波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應 解析　由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得W0＝，選項A正確，B錯誤；光的波長小于或等于3λ時都能發(fā)生光電效應，選項C錯誤，D正確。 答案　AD 7.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，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圖線應該平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，選項A圖正確。 答案　A 8.(多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　) A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 C.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 D.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關 解析　在發(fā)生光電效應時，飽和光電流大小由光照強度來決定，與頻率無關，光照強度越大飽和光電流越大，因此選項A正確；根據(jù)Ekm＝hν－W0可知，對于同一光電管，逸出功W0不變，當頻率變高，最大初動能Ekm變大，因此選項B正確；由光電效應規(guī)律可知，當頻率低于截止頻率時無論光照強度多大，都不會有光電流產(chǎn)生，因此選項C錯誤；由Ekm＝eUc和Ekm＝hν－W0，得hν－W0＝eUc，遏制電壓只與入射光頻率有關，與入射光強無關，因此選項D正確。 答案　ABD 9.如圖1所示為用某金屬研究光電效應規(guī)律得到的光電流隨電壓變化關系的圖象，用單色光1和單色光2分別照射該金屬時，逸出的光電子的最大初動能分別為Ek1和Ek2，普朗克常量為h，則下列說法正確的是(　　) 圖1 A.Ek1>Ek2 B.單色光1的頻率比單色光2的頻率高 C.增大單色光1的強度，其遏止電壓會增大 D.單色光1和單色光2的頻率之差為 解析　由于Ek1＝e|Uc1|，Ek2＝e|Uc2|，所以Ek1λ0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流 D.若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流 解析　若光電流已經(jīng)達到飽和，增加電路中電源電壓，電路中光電流也不再增大，選項A錯誤；將電源極性反接，若加在光電管上的電壓小于截止電壓，電路中仍然有光電流產(chǎn)生，選項B錯誤；換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時，即便光子的能量小，但若波長小于極限波長，仍然有光電流產(chǎn)生，選項C錯誤，D正確。 答案　D 11.(2017湖南長沙市模擬)(多選)金屬鈣的逸出功為4.310－19 J，普朗克常量h＝6.610－34 Js，光速c＝3.0108 m/s，以下說法正確的是(　　) A.用波長為400 nm的單色光照射金屬鈣，其表面有光子逸出 B.用波長為400 nm的單色光照射金屬鈣，不能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象 C.若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象，則增大光的強度將會使光電子的最大初動能增大 D.若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象，則減小光的強度將會使單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)減少 解析　波長為400 nm的單色光的光子能量為E＝h＝4.9510－19 J，大于鈣的逸出功，可以產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象。根據(jù)光電效應規(guī)律，光電子的最大初動能決定于入射光的頻率而與其強度無關，但強度決定了單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)的多少，選項A、D正確。 答案　AD 12.(多選)用如圖3所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2.5 eV 的光照射到光電管上時，電流表G的示數(shù)為0.2 mA。移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時，電流表示數(shù)為0。則(　　) 圖3 A.光電管陰極的逸出功為1.8 eV B.開關S斷開后，沒有電流流過電流表G C.光電子的最大初動能為0.7 eV D.改用能量為1.5 eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小 解析　該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時，電流表示數(shù)為0，則知光電子的最大初動能為0.7 eV，根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0，得逸出功W0＝1.8 eV，故選項A、C正確；當開關S斷開后，用光子能量為2.5 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，有光電子逸出，則有電流流過電流表，故選項B錯誤；改用能量為1.5 eV的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，無光電流，選項D錯誤。 答案　AC 13.(2018黃岡中學模擬)(多選)如圖4所示為研究光電效應規(guī)律的實驗電路，電源的兩個電極分別與接線柱c、d連接。用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時，靈敏電流計G的指針不偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是(　　) 圖4 A.a光的頻率一定大于b光的頻率 B.電源正極可能與c接線柱連接 C.用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應 D.若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→f 解析　由于電源的接法不知道，所以有兩種情況：(1)c接負極，d接正極。用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光頻率大于金屬的極限頻率。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光的頻率小于金屬的極限頻率，所以a光的頻率一定大于b光的頻率。(2)c接正極，d接負極。用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光產(chǎn)生的光電子能到達負極d端。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光產(chǎn)生的光電子不能到達負極d端，所以a光產(chǎn)生的光電子的最大初動能大，所以a光的頻率一定大于b光的頻率，故選項A、B正確；由以上的分析可知，不能判斷出用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應，故選項C錯誤；電流的方向與負電荷定向移動的方向相反，若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→f，故選項D正確。 答案　ABD 14.(2017河南鶴壁模擬)利用如圖5甲所示的實驗裝置觀測光電效應，已知實驗中測得某種金屬的遏止電壓Uc與入射頻率ν之間的關系如圖乙所示，電子的電荷量為e＝1.610－19 C，則(　　) 圖5 A.普朗克常量為 B.該金屬的逸出功為eU1 C.電源的右端為正極 D.若電流表的示數(shù)為10 μA，則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為6.251012 解析　由愛因斯坦光電效應方程可知，Uc＝－，知題圖乙圖線的斜率＝，則普朗克常量h＝，該金屬的逸出功為W0＝hν1＝eU1，選項A錯誤，B正確；電源左端為正極，右端為負極，選項C錯誤；每秒內(nèi)發(fā)出的光電子的電荷量為q＝It＝1010－61 C＝10－5 C，而n＝，故每秒內(nèi)至少發(fā)出6.251013個光電子，選項D錯誤。 答案　B