《（課標通用版）2020版高考物理總復習 第十二章 01 第1講 光電效應 波粒二象性精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（課標通用版）2020版高考物理總復習 第十二章 01 第1講 光電效應 波粒二象性精練（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講光電效應波粒二象性A組基礎過關1.關于光電效應,下列說法正確的是()A.極限頻率越大的金屬材料,其逸出功越大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C.從金屬表面出來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)就越多答案A由W0=hc可知A項正確;照射光的頻率低于極限頻率時不能發(fā)生光電效應,故項B錯誤;由Ek=h-W0可知C項錯誤;單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的頻率無關,取決于入射光的強度,故D項錯誤。2.用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應,可能使該金屬發(fā)生光電效應的措施是()A.改用頻率更小的紫外線照射B

2、.改用X射線照射C.改用強度更大的原紫外線照射D.延長原紫外線的照射時間答案B每一種金屬對應一個極限頻率,低于極限頻率的光,無論照射時間有多長,光的強度有多大,都不能使金屬發(fā)生光電效應。只要照射光的頻率大于金屬的極限頻率,就能產(chǎn)生光電效應。因為X射線的頻率高于紫外線的頻率,所以改用X射線照射可能發(fā)生光電效應,B選項正確。3.(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年,這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文,其中關于光量子的理論成功的解釋了光電效應現(xiàn)象。關于光電效應,下列說法正確的是()A.當入射光的頻率低于極限頻率時,不能發(fā)生光電效應B.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C.光電子的最

3、大初動能與入射光的強度成正比D.某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應,改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應答案AD根據(jù)光電效應現(xiàn)象的實驗規(guī)律,只有入射光的頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應,而波長越短頻率越大,故A、D正確。根據(jù)光電效應方程,光電子的最大初動能與入射光頻率為線性關系,但非正比關系,B錯誤;根據(jù)光電效應現(xiàn)象的實驗規(guī)律,光電子的最大初動能與入射光強度無關,C錯誤。4.2017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100nm(1nm=10-9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖。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、霧霾治理等

4、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=6.610-34Js,真空光速c=3108m/s)()A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J答案B由題意知,電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量,E=h=hc=210-18J,故選項B正確。5.(多選)物理學家做了一個有趣的實驗:在雙縫干涉實驗中,在光屏處放上照相底片,若減弱光的強度,使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結果表明,如果曝光時間不太長,底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點;如果曝光時間足夠長,底片上就會出現(xiàn)規(guī)

5、則的干涉條紋。對這個實驗結果,下列認識正確的是()A.曝光時間不長時,光的能量太小,底片上的條紋看不清楚,故出現(xiàn)不規(guī)則的點B.單個光子的運動沒有確定的軌道C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方D.只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動性答案BCD單個光子通過狹縫后的落點無法預測,大量光子的落點呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,落在某些區(qū)域的可能性較大,這些區(qū)域正是波通過雙縫后發(fā)生干涉時振幅加強的區(qū)域。光具有波粒二象性,少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)為波動性。綜上可知,正確選項為B、C、D。6.(多選)(2018陜西西安模擬)2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了

6、電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管,其中K為陰極,A為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流,理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5eV的光照射陰極K,電流計中有示數(shù),若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動,電流計的讀數(shù)逐漸減小,當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零,讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,以下判斷正確的是()A.光電管陰極材料的逸出功為4.5eVB.若增大入射光的強度,電流計的讀數(shù)不為零C.若用光子能量為12eV的光照射陰極K,光電子的最大初

7、動能一定變大D.若用光子能量為9.5eV的光照射陰極K,同時把滑片P向左移動少許,電流計的讀數(shù)一定不為零答案AC由電路圖可知題圖中所加電壓為反向減速電壓,根據(jù)題意可知遏止電壓為6.0V,由Ek=h-W0=eUc得W0=4.5eV,選項A正確;當電壓達到遏止電壓時,所有電子都不能到達A極,無論光強如何變化,電流計示數(shù)仍為零,選項B錯;若光子能量增大,根據(jù)光電效應方程,光電子的最大初動能一定變大,選項C正確;若用光子能量為9.5eV的光照射陰極K,則遏止電壓為5.0V,滑片P向左移動少許,電流計的讀數(shù)仍可能為零,選項D錯。7.某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成,不同波長的光的強度如圖所示。表中給出了

8、一些材料的極限波長,用該光源發(fā)出的光照射表中材料()材料鈉銅鉑極限波長/nm541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子D.都能產(chǎn)生光電子答案D當入射光的波長小于金屬的極限波長時,被照射金屬能夠發(fā)生光電效應產(chǎn)生光電子。光源發(fā)出的光的波長在25nm到425nm之間,故可使三種金屬均發(fā)生光電效應,D項正確。8.某光波射到一逸出功為W的光電材料表面,所產(chǎn)生的光電子垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中,其做圓周運動的最大半徑為r,設電子的質量為m,帶電荷量為e,普朗克常量為h,則該光波的頻率為()A.WhB.r2e2B22mhC.Wh+r2e2B22mhD.Wh

9、-r2e2B22mh答案C由evB=mv2r可得所產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=12mv2=r2e2B22m。由愛因斯坦光電效應方程有Ek=h-W,解得=Wh+r2e2B22mh,選項C正確。9.(2018湖北八校聯(lián)考)表是按照密立根的方法進行光電效應實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數(shù)據(jù)應用Excel描點連線,可得直線方程,如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為()A.3.51014HzB.4.31014HzC.5.51014HzD.6.0101

10、4Hz答案B遏止電壓為零時,入射光的頻率等于截止頻率,根據(jù)方程Uc=0.39731014-1.7024,當Uc=0時,解得=4.31014Hz,B正確。10.(多選)利用金屬晶格(大小約10-10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣,方法是讓電子通過電場加速后,讓電子束照射到金屬晶格上,從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質量為m,電荷量為e,初速度為0,加速電壓為U,普朗克常量為h,則下列說法中正確的是()A.該實驗說明了電子具有波動性B.實驗中電子束的德布羅意波的波長為=h2meUC.加速電壓U越大,電子的衍射現(xiàn)象越明顯D.若用相同動能的質子替代電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯答案AB題中能得到電子的衍射

11、圖樣,說明電子具有波動性,A正確;電子在加速過程中有eU=12mv2,電子束的德布羅意波的波長=hp,而動量p=mv,解得=h2meU,B正確;由=h2meU可知,加速電壓越大,電子的德布羅意波的波長越小,衍射現(xiàn)象就越不明顯,C錯誤;由=hp=h2mEk知,相同動能的質子與電子相比,質子的德布羅意波的波長短,衍射現(xiàn)象與電子相比不明顯,故D錯誤。11.(多選)(2018安徽淮北一中模擬)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應實驗,發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關系如圖所示。已知普朗克常量為h,被照射金屬的逸出功為W0,遏止電壓為Uc,電子的電荷量為e,則下列說法正確的是()A.甲光的強度大于乙光的強度B.

12、甲光的頻率大于乙光的頻率C.甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUcD.乙光的頻率為W0+eUch答案AD光電效應方程Ek=h-W0,Ek=Uce,由題圖可知,甲、乙的截止電壓相同,故甲、乙的頻率相同,選項B錯誤;頻率相同,光的強度越強,則單位時間內(nèi)光電子數(shù)目越多,對應的光電流越大,即可判定甲光的強度較大,選項A正確;甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eUc,選項C錯誤;根據(jù)Ek=h-W0=Uce,可得=Uce+W0h,選項D正確。12.(多選)1927年戴維遜和革末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。如圖所示的是該實驗裝置的簡化圖,下列說法正確的是()A.亮條紋是

13、電子到達概率大的地方B.該實驗說明物質波理論是正確的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電子屬于實物粒子,電子衍射實驗說明電子具有波動性,說明物質波理論是正確的,與光的波動性無關,B、D正確,C錯誤;物質波也是概率波,亮條紋是電子到達概率大的地方,A正確。B組能力提升13.(多選)1905年,愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣,成功地解釋了光電效應現(xiàn)象,提出了光子說。在給出的與光電效應有關的四個圖像中,下列說法正確的是()A.圖1中,當紫外線照射鋅板時,發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉,說明鋅板帶正電,驗電器帶負電B.圖2中,從光電流與電壓的關系圖像中可以看出

14、,電壓相同時,光照越強,光電流越大,說明遏止電壓和光的強度有關C.圖3中,若電子電荷量用e表示,1、c、U1已知,由Uc-圖像可求得普朗克常量的表達式為h=U1e1-cD.圖4中,由光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖像可知該金屬的逸出功為E或h0答案CD用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板,鋅板失去電子帶正電,驗電器與鋅板相連,則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電,故選項A錯誤;由圖2可知電壓相同時,光照越強,光電流越大,只能說明光電流大小與光的強度有關,遏止電壓只與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關,故選項B錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Uce=h-W0,可知Uc=he-W0e,Uc-圖線的斜

15、率為he,即he=U11-c,解得h=U1e1-c,故選項C正確;根據(jù)光電效應方程Ekm=h-W0知道Ek-圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功,則逸出功為E,當最大初動能為零時,入射光的頻率等于金屬的極限頻率,則金屬的逸出功等于h0,故選項D正確。14.現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長關系為abc=123。當用a光束照射某金屬板時能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大初動能為Ek;若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大初動能為13Ek。當改用c光束照射該金屬板時()A.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大初動能為16EkB.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大初動能為19EkC.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大初動能為112EkD.由于c光束的光子能量較小,該金屬板不會發(fā)生光電效應答案B對a、b兩束光,由光電效應方程有:hca-W0=Ek,hc2a-W0=13Ek,由以上兩式可得hca=43Ek,W0=13Ek。當改用c光束照射該金屬板時有:hc3a-W0=49Ek-13Ek=19Ek,故B正確。8