(新高考)高考物理一轮复习课时加练第16章　微专题92　光电效应　波粒二象性 (含解析)

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1．理解波粒二象性，知道光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性.2.理解爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.其中Ek＝eUc，Uc为遏止电压．利用W0＝hνc确定截止频率．
1．(多选)关于波粒二象性，下列说法正确的是( )
A．光电效应证明了光具有粒子性
B．与实物粒子相联系的波被称为物质波
C．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
D．电子绕原子核运动时只能在一定的轨道上运动，此时电子只有粒子性，没有波动性
答案 ABC
解析 光电效应证明了光具有粒子性，选项A正确；由物质波的定义知，选项B正确；不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性，选项C正确；一切运动的微粒都具有波粒二象性，电子绕原子核运动，此时电子不只有粒子性，也有波动性，选项D错误．
2.(多选)如图所示为关于黑体辐射的图像，下列判断正确的是( )
A．T1B．T1>T2>T3>T4
C．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度
D．测量某黑体辐射的任一波长的光的辐射强度可以得知其温度
答案 BC
解析 因随着温度的升高，黑体辐射强度增强，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1>T2>T3>T4，故A错误，B正确；测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度，而不同温度的黑体可以辐射出相同波长的电磁波，故C正确，D错误．
3．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低．利用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图像．以下说法正确的是( )
A．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强
B．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显
C．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强
D．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱
答案 C
解析 设加速电压为U，电子电荷量为e，质量为m，则Ek＝eq \f(1,2)mv2＝eU＝eq \f(p2,2m)，又p＝eq \f(h,λ)，故eU＝eq \f(h2,2mλ2)，可得λ＝eq \r(\f(h2,2emU))，对电子来说，加速电压越高，λ越短，衍射现象越不明显，故A、B错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要短得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故C正确，D错误．
4.(多选)如图所示，一个真空光电管的应用电路中，阴极金属材料的截止频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是( )
A．无论用什么频率的单色光照射光电管，只要照射足够的时间，都能在电路中产生光电流
B．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
C．发生光电效应后，增加照射光电管的入射光的强度，电路中的光电流就一定增大
D．发生光电效应后，增加电源电压，电路中的光电流一定增大
答案 BC
解析 入射光的频率小于阴极金属材料的截止频率时，无论照射多长时间也不能产生光电流，A错误；根据c＝λν，当λ＝0.5 μm时，ν＝6.0×1014 Hz，大于阴极金属材料的截止频率，B正确；同频率的光照射阴极材料时产生的饱和光电流与光的强度成正比，入射光的强度增大，光电流一定增大，增加电源电压，光电流不一定增大，C正确，D错误．
5.如图所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像．下述错误的是( )
A．该金属的逸出功等于hν0
B．该金属的逸出功等于E
C．入射光的频率为0.5ν0时，产生的光电子的最大初动能为0.5E
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
答案 C
解析 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，该金属的逸出功W0＝hν0，由题图可知，该金属的逸出功W0＝E，故A、B正确；由题图可知，该金属的截止频率是ν0，当入射光的频率为0.5ν0时不能产生光电效应，故C错误；当入射光的频率为2ν0时，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，产生的光电子的最大初动能Ek＝2hν0－W0＝2E－E＝E，故D正确．
6．(2023·广东湛江市模拟)如图甲所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子．阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调．闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中a、b、c光依次为( )
A．蓝光、弱黄光、强黄光
B．弱黄光、蓝光、强黄光
C．强黄光、蓝光、弱黄光
D．蓝光、强黄光、弱黄光
答案 C
解析 设遏止电压为Uc，由eUc＝Ek＝hν－W0，可知，对于同一种金属，W0不变，遏止电压与入射光的频率有关．对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的，故a、c是同种颜色的光，在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，a为强黄光，c为弱黄光．b的遏止电压最大，故b光的频率最大，为蓝光．故选C.
7.(2023·江苏如皋市模拟)利用如图所示的电路研究光电效应现象，初始时滑片P的位置在O点的正上方，O点为a、b两端的中点．已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则( )
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小
B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大
D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
答案 D
解析 遏止电压仅与入射光频率有关，与入射光强度无关，故A错误；P不移动时，由于P、O两点电势相等，光电管两端没有电压，又由于入射光频率大于阴极K的截止频率，则会发生光电效应，微安表应有示数，故B错误；P向a端移动，则光电管两端所加电压为反向电压，电子从A端出去的速度变小，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，则光电管两端所加电压为正向电压，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确．
8．(多选)(2023·贵州贵阳市检测)如图是某金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验图线．已知电子的电荷量，由此图像和爱因斯坦光电效应方程可知( )
A．该金属的逸出功
B．该金属的逸出功与入射光频率无关
C．图中直线的斜率为普朗克常量
D．遏止电压Uc与入射光频率ν成正比
答案 AB
解析 该金属的逸出功由金属自身决定，与入射光频率无关，故B正确；由eUc＝hν－W0可得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，图中直线的斜率为k＝eq \f(h,e)，故C错误；由Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，可知遏止电压Uc与入射光频率ν成一次函数关系，不是正比关系，故D错误；当Uc＝0时，可得该金属的逸出功W0＝hνc，由题图可知νc≈4.25×1014 Hz，故可求出该金属的逸出功，故A正确．
9．(多选)1921年中国留美学生叶企孙利用X射线测算出普朗克常量的值，这一结果随后在科学界延用16年之久．利用光电效应也可以测定普朗克常量，图甲为光电效应实验原理图，实验中可调节光电管两端的反向电压U使电流表示数恰好为零．通过改变入射光的频率ν重复上述操作，获取若干对ν、U数据，依数据作U－ν图像如图乙所示，已知电子电荷量大小为e.则下列说法正确的是( )
A．普朗克常量可表示为eq \f(eU1,ν1)
B．普朗克常量可表示为eq \f(eU1,ν1－ν0)
C．阴极K的逸出功为eU2
D．阴极K的逸出功为eq \f(eU1－U2ν0,ν1)
答案 BC
解析 根据光电效应方程可得Ue＝Ek＝hν－hν0，即U＝eq \f(h,e)ν－eq \f(hν0,e)，由题图可知eq \f(h,e)＝eq \f(U1,ν1－ν0)，解得h＝eq \f(eU1,ν1－ν0)，选项A错误，B正确；阴极K的逸出功为W＝hν0＝eq \f(eU1ν0,ν1－ν0)，或者由于eq \f(h,e)＝eq \f(U2,ν0)，则阴极K的逸出功为W＝hν0＝eU2，选项C正确，D错误．