專題 39 光電效應(yīng)一、單項(xiàng)選擇題1【2011· 上海卷】用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)， 可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是A改用頻率更小的紫外線照射 B改用 X射線照射C改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 D延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間【答案】 B【解析】每一種金屬對(duì)應(yīng)一個(gè)極限頻率， 低于極限頻率的光， 無論照射時(shí)間有多長(zhǎng)，光的強(qiáng)度有多大， 都不能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)， 只要照射光的頻率大于或者等于極限頻率， 就能產(chǎn)生光電效應(yīng)， 因?yàn)?X射線的頻率高于紫外線的頻率， 所以改用 X 射線照射能發(fā)生光電效應(yīng)，B正確【考點(diǎn)定位】光電效應(yīng)2【2014· 江蘇卷】已知鈣和鉀的截止頻率分別為 7.73 × 1014Hz 和 5.44 × 10 11Hz，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(zhǎng) B 頻率 C 能量 D 動(dòng)量【答案】 A【考點(diǎn)定位】 本題主要考查了對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方程、 德布羅意波長(zhǎng)公式的理解與應(yīng)用問題，屬于中檔偏低題。3【2013· 上海卷】當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時(shí)A鋅板帶負(fù)電 B有正離子從鋅板逸出C有電子從鋅板逸出 D鋅板會(huì)吸附空氣中的正離子【答案】 C【解析】光電效應(yīng)發(fā)生的過程是鋅板原子核外層電子在吸收光子后擺脫原子核 的束縛逃離鋅板，導(dǎo)致鋅板帶正電，選項(xiàng) AB錯(cuò)誤， C正確；鋅板失去電子后帶正電，因同種電荷排斥，所以鋅板不會(huì)吸引空氣中的正離子， D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】光電效應(yīng)的發(fā)生。4【2013· 天津卷】下列說法正確的是（ ）A原子核發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律B 射線、 射線、 射線都是高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子流C氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子D發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的動(dòng)能只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)【答案】 C【考點(diǎn)定位】原子核衰變、玻爾理論、光電效應(yīng)。5【2012· 上海卷】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照時(shí)某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的（ ）A頻率 B強(qiáng)度 C照射時(shí)間 D光子數(shù)目【答案】 A【解析】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，由公式知， 為逸出功不變，所以光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率， A正確。【考點(diǎn)定位】本題考查光電效應(yīng)及其相關(guān)知識(shí)6【2012· 上海卷】根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知（ ）A“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”B光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小C一束單色光的能量可以連續(xù)變化D只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性【答案】 B【解析】愛因斯坦的“光子說”認(rèn)為光是一份一份的不連續(xù)的它并不否定光的波動(dòng)性，而牛頓的“微粒說”而波動(dòng)說是對(duì)立的，因此 A 不對(duì)；在愛因斯坦的“光子說”中光了的能量； 可知波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子的能量越小，因此 C正確；某一單色光，波長(zhǎng)恒定，光子的能量也是恒定的， 因此 C不對(duì)；大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性， 而少數(shù)光子才表現(xiàn)為粒子性，因此 D不對(duì)?！究键c(diǎn)定位】本題考查愛因斯坦的光子學(xué)說及其相關(guān)知識(shí)7【2014· 上海卷】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2A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【答案】 C【解析】 按照光的波動(dòng)理論， 電子通過波動(dòng)吸收能量， 若波的能量不足以使得電子逸出，那么就需要多吸收一些， 需要一個(gè)能量累積的過程， 而不是瞬時(shí)的， 選項(xiàng) A對(duì)波動(dòng)理論矛盾。根據(jù)波動(dòng)理論， 能量大小與波動(dòng)的振幅有關(guān)， 而與頻率無關(guān)， 即使光的能量不夠大，只要金屬表面的電子持續(xù)吸收經(jīng)過一個(gè)能量累積過程， 都可以發(fā)生光電效應(yīng)， 與選項(xiàng) B 矛盾； 光電子逸出后的最大初動(dòng)能與入射光的能量有關(guān)， 即與入射光的波動(dòng)振幅有關(guān)， 與頻率無關(guān)， 所以波動(dòng)理論與選項(xiàng) D矛盾。對(duì)于光電流大小，根據(jù)波動(dòng)理論，入射光增強(qiáng)，能量增大，所以光電流增大，選項(xiàng) C與波動(dòng)理論并不矛盾，選項(xiàng) C正確?！究键c(diǎn)定位】光電效應(yīng)與波動(dòng)性8【2016· 天津卷】如圖是 a、b 兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則A在同種均勻介質(zhì)中， a 光的傳播速度比 b 光的大B從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí) a 光臨界角大C照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)， a 光的飽和電流大D若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生 a 光的能級(jí)能量差大【答案】 D3【考點(diǎn)定位】雙縫干涉、全反射、光電效應(yīng)、玻爾理論【名師點(diǎn)睛】此題考查了雙縫干涉、 全反射、 光電效應(yīng)以及玻爾理論等知識(shí)點(diǎn)；要知道雙縫干涉中條紋間距的表達(dá)式 ，能從給定的圖片中得到條紋間距的關(guān)系；要知道光的頻率越大，折射率越大，全反射臨界角越小，波長(zhǎng)越小，在介質(zhì)中傳播的速度越小。9【2011· 福建卷】愛因斯坦因提出光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能 E km與入射光頻率 的關(guān)系如圖所示，其中 0 為極限頻率。從圖中可以確定的是A逸出功與 有關(guān) BEkm與入射光強(qiáng)度成正比C當(dāng) = 0 時(shí)會(huì)逸出光電子 D圖中直線斜率與普朗克常量有關(guān)【答案】 D【考點(diǎn)定位】光電效應(yīng)10【2015· 上海· 11】某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，用該光源發(fā)出的光照射表中材料A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【解析】 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只有光源的波長(zhǎng)小于某金屬的極限波長(zhǎng)，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)有小于 100nm，小于鈉、銅、鉑三個(gè)的極限波長(zhǎng)，4都能產(chǎn)生光電子，故 D正確， A、B、C錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】 光電效應(yīng)11【2013· 北京卷】以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子極短時(shí)間內(nèi)能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬， 由于其光子密度極大， 一個(gè)電子在短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能， 從而形成多光子電效應(yīng)， 這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖。 用頻率為 v 的普通光源照射陰極 k，沒有發(fā)生光電效應(yīng)，換同樣頻率為 v 的強(qiáng)激光照射陰極 k，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓 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(chǎng)， 逐漸增大 U，光電流會(huì)逐漸減??； 當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，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）AU= - B U= - C U=2hv-WD U= -【答案】 B【解析】根據(jù)題目信息， 普通光源沒法吸收一個(gè)光子而成為自由電子， 但激光可以，因此知識(shí)點(diǎn)仍然適用。即設(shè)電子吸收了 n 個(gè)，即 ，當(dāng)自由電子遇到截止電壓，即 ，代入則答案為，n 為正整數(shù)，即答案為 B?！究键c(diǎn)定位】光電效應(yīng)二、多項(xiàng)選擇題1【2011· 廣東卷】光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是A光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大 B入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光5電子【答案】 CD【考點(diǎn)定位】光電效應(yīng)2【2015· 全國(guó)新課標(biāo)· 35（ 1）】實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性， 下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是A電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B 射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C人們利慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)【答案】 ACD【考點(diǎn)定位】波粒二象性；光電效應(yīng)3【2015· 江蘇· 12C（1）】波粒二象性時(shí)微觀世界的基本特征，以下說法正確的有A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波也相等【答案】 AB【解析】 光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以 A正確；熱中子在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動(dòng)性，所以 B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化， 即黑體輻射是不連續(xù)的、 一份一份的， 所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即 C錯(cuò)誤；根據(jù)的德布羅意波長(zhǎng)公式 ， ，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波較短，所以 D錯(cuò)誤。6【考點(diǎn)定位】光的效應(yīng)、黑體輻射、物質(zhì)波4【2014· 海南卷】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，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過程。下列四個(gè)物理量中，一定不同的是 _A遏制電壓 B 飽和光電流 C 光電子的最大初動(dòng)能 D 逸出功【答案】 ACD【解析】不同的金屬具有不同的逸出功，遏制電壓為 ，光電子的最大初動(dòng)能為 ，飽和光電流由單位時(shí)間內(nèi)的入射光子數(shù)決定，綜上可知 ACD正確。【考點(diǎn)定位】光電效應(yīng)5【2014· 廣東卷】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為 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增大入射光強(qiáng)度，光電流增大B減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于 的光照射， 一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于 的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大【答案】 AD【考點(diǎn)定位】本題考查光電效應(yīng)6【2014· 天津卷】 一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，出射光分成 a、b 兩束，如圖所示，則 a、b兩束光A垂直穿過同一塊平板玻璃， a 光所用的時(shí)間比 b 光長(zhǎng)B從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)， a 光臨界角比 b 光的小7C分別通過同一雙縫干涉裝置， b 光形成的相鄰條紋間距小D若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)， b 光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大【答案】 AB【解析】根據(jù)折射率 ，由光路圖可知， a 光折射率更大一些，再由 ，故可知在介質(zhì)中 a 的速度更小一些，故穿過同一塊平板玻璃所用時(shí)間要長(zhǎng)些，所以選項(xiàng) A正確；又因?yàn)?，可知 a 光臨界角要小些，所以選項(xiàng) B 正確；折射率越大說明頻率越大，波長(zhǎng)越小，故 b 光波長(zhǎng)大，干涉條紋間距要更寬些，所以選項(xiàng) C錯(cuò)誤；由 可知，頻率越大則光子能量越大， 結(jié)合光電效應(yīng)方程可知， 照射同一種金屬時(shí)，對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大，故 D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】光的折射規(guī)律、雙縫干涉、光電效應(yīng)7【2011· 上海卷】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，在屏上先后出現(xiàn)如圖（ a）、（ b）、（ c）所示的圖像，則A圖像（ a）表明光具有粒子性B圖像（ c）表明光具有波動(dòng)性C用紫外光觀察不到類似的圖像D實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波【答案】 ABD【解析】少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為光的粒子性， A 正確；大量光子的行為表現(xiàn)為光的波動(dòng)性，B正確；出現(xiàn)亮條紋的地方是光子達(dá)到概率大的地方，出現(xiàn)暗條紋的地方是光子到達(dá)概率小的地方，光時(shí)概率波 D正確；紫外光雖然不是可見光，但也能夠產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象， C錯(cuò)誤；【考點(diǎn)定位】考查了光的波粒二象性，8【2012· 上海卷】產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能 Ek，下列說法正確的是A對(duì)于同種金屬， Ek 與照射光的強(qiáng)度無關(guān)B對(duì)于同種金屬， E k 與照射光的波長(zhǎng)成反比C對(duì)于同種金屬， Ek 與光照射的時(shí)間成正比8D對(duì)于同種金屬， E k 與照射光的頻率成線性關(guān)系E對(duì)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【答案】 ADE【考點(diǎn)定位】本題考查光電效應(yīng)及其相關(guān)知識(shí)9【2017· 新課標(biāo)卷】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為 a、b 的單色光 a、b 照射到同種金屬上， 測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為 Ua和 Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為 Eka 和 Ekb。h 為普朗克常量。下列說法正確的是A若 a>b，則一定有 Ua<UbB若 a>b，則一定有 Eka>EkbC若 Ua<Ub，則一定有 Eka<EkbD若 a>b，則一定有 haEka>hbEkb【答案】 BC【考點(diǎn)定位】光電效應(yīng)【名師點(diǎn)睛】 本題主要考查光電效應(yīng)。 發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光的強(qiáng)弱只影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目； 光電子的最大初動(dòng)能和遏止電壓由照射光的頻率和金屬的逸出功決定；逸出功由金屬本身決定，與光的頻率無關(guān)。三、非選擇題1【2012· 上海卷】 Co發(fā)生一次 衰變后變?yōu)?Ni 核，其衰變方程為 _；在該衰變過程中還發(fā)出頻率為 1、2 的兩個(gè)光子，其總能量為 _ 。EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(60【答案】 27,EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(60,27CoEQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(60（28 ,EQ * jc0 * "Font:Calibri" * hps21 o(sup 9(60,28Ni 0 1e，9【解析】 發(fā)生一次 衰變后， 原來的原子核質(zhì)量數(shù)不變， 核電荷數(shù)增加 1，故衰變方程：，每個(gè)光子的能量為 ，頻率為 的兩個(gè)光子的能量分別是 和 ，其總能量為 【考點(diǎn)定位】本題考查衰變和光子能量等相關(guān)知識(shí)2【2016· 江蘇卷】已知光速為 c，普朗克常數(shù)為 h，則頻率為 的光子的動(dòng)量為 用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為 【答案】 【解析】根據(jù)光子的動(dòng)量公式 ，取入射的方向?yàn)檎较?，則光子動(dòng)量的變化量為【考點(diǎn)定位】光的粒子性，光子的動(dòng)量【方法技巧】光子的動(dòng)量的公式以及動(dòng)量的矢量性。3【2011· 遼寧卷】在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為 0，該金屬的逸出功為 _。若用波長(zhǎng)為 （<0）單色光做實(shí)驗(yàn)，則其截止電壓為 _。已知電子的電荷量，真空中的光速和布朗克常量分別為 e，c 和 h?！敬鸢浮?、【考點(diǎn)定位】光電效應(yīng)方程4【2016· 江蘇卷】幾種金屬的溢出功 W0 見下表：用一束可見光照射上述金屬的表面， 請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng) 已知該可見10光的波長(zhǎng)范圍為4.0 ×10-77.6×10 -7 m，普朗克常數(shù) h=6.63×10 -34 J· s【答案】納、鉀、銣 7 19【解析】光子的能量 E= ，取 =4.0×10 m，則E 5.0 ×10J，根據(jù) E>W 0 判斷，0 判斷，納、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)【考點(diǎn)定位】光的效應(yīng)【方法技巧】考查對(duì)光電效應(yīng)的理解，還有就是計(jì)算能力。5【2015· 全國(guó)新課標(biāo)】在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏制電壓 與入射光的頻率 的關(guān)系如圖所示，若該直線的斜率和截距分別為 和 ，電子電荷量的絕對(duì)值為 ，則普朗克常量可表示為，所用材料的逸出功可表示為?！敬鸢浮俊窘馕觥?光電效應(yīng)中， 入射光子能量 ，克服逸出功 后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，反向遏制電壓 ；整理得 ，斜率即 ，所以普朗克常量 ，截距為，即 ，所以逸出功【考點(diǎn)定位】 光電效應(yīng)6【 2017· 北京卷】 2017 年 年 初 ， 我 國(guó) 研 制 的 “ 大連光 源 ” 極 紫 外 自 由電子 9激 光 裝 置 ，發(fā)出 了 波長(zhǎng)在 100 nm （1 nm=10m）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 ）A10 21 J B 10 18 J C 10 15 J D 10 12 J11【答案】 B【解析】 一個(gè)處于極紫外波段的光子的能量約為 ，由題意可知， 光子的能量應(yīng)比電離一個(gè)分子的能量稍大，因此數(shù)量級(jí)應(yīng)相同，故選 B?！究键c(diǎn)定位】光子的能量、電離【名師點(diǎn)睛】 根據(jù)題意可知光子的能量足以電離一個(gè)分子， 因此該光子的能量應(yīng)比該分子的電離能大，同時(shí)又不能把分子打碎，因此兩者能量具有相同的數(shù)量級(jí)，不能大太多。7【2017· 江蘇卷】 質(zhì)子（ ）和 粒子（ ）被加速到相同動(dòng)能時(shí)， 質(zhì)子的動(dòng)量 （選填“大于”、“小于”或“等于”） 粒子的動(dòng)量，質(zhì)子和 粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為 【答案】小于 2:1【考點(diǎn)定位】物質(zhì)波【名師點(diǎn)睛】考查公式，動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系以及物質(zhì)的波的波長(zhǎng)和公式，較容易12