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高考物理复习课时过关题37 光电效应波粒二象性（含答案解析）

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这是一份高考物理复习课时过关题37 光电效应波粒二象性（含答案解析），共7页。试卷主要包含了73×1014 Hz和5，2 eV等内容，欢迎下载使用。

2020(人教版)高考物理复习课时过关题37

光电效应波粒二象性

1.关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是(　　)

A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子

B．康普顿效应说明光具有波动性

C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关

D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应

2.在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是(　　 )

A．光电效应是瞬时发生的

B．所有金属都存在极限频率

C．光电流随着入射光增强而变大

D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大

3.在用不同频率的光分别照射钨(W)和锌(Zn)做光电效应实验时，得到了如图所示的光电子最大初动能与入射光频率的关系图象．由此可知(　　)

A．图象斜率表示普朗克常量的倒数

B．锌的逸出功大于钨的逸出功

C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比

D．若增加光照强度，产生的光电子最大初动能增大

4.2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发生了波长在100nm

(1nm=10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．

一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10－34J·s，真空光速c=3×108m/s)(　　)

A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J

5.2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm=10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10－34 J·s，真空光速c=3×108 m/s)(　　 )

A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J

6.关于波粒二象性，下列说法中正确的是(　　)

A．图1中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应

B．图2中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大

C．图3说明光子既有粒子性也有波动性

D．戴维孙和G.P.汤姆孙利用图4证明了电子具有波动性

7.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)

8.已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的(　　 )

A．波长 B．频率 C．能量 D．动量

9.如图所示，N为铝板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出，铝的逸出功为4.2 eV.现分别用能量不同的光子照射铝板(各光子的能量在图上标出)，那么，下列图中有光电子到达金属网的是(　　 )

A．①②③ B．②③ C．③④ D．①②

10.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．

光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)(　　)

A．U=－ B．U=－ C．U=2hν－W D．U=－

11. (多选)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是(　　)

A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小

B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电

C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长

D．若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的

12. (多选)金属钙的逸出功为4.3×10－19 J，普朗克常量h=6.6×10－34 J·s，光速c=3.0×108 m/s，以下说法正确的是(　　)

A．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出

B．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象

C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大

D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少

13. (多选)如图所示在光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，已知普朗克常数为h，电子电荷量为e，则(　　)

A．阴极材料的逸出功为hν0

B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU

C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0

D．有光电子逸出，且光电子的最大初动能为零

E．无光电子逸出，因为光电流为零

14. (多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是(　　 )

A．入射光太弱

B．入射光波长太长

C．光照时间短

D．电源正、负极接反

15. (多选)下列说法正确的是(　　)

A．光的波粒二象性是用牛顿的微粒说加上惠更斯的波动的规律来描述的

B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论

C．光子说并没有否定电磁说，光子的能量E=hν，ν表示波的特性，E表示粒子的特性

D．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性

16. (多选)可以用甲图的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的频率等物理量间的关系．某次用甲装置，分别用a、b、c三束光照射同一个光电管阴极．分别得到三条光电流与电压关系的图线如图乙所示．根据你所学的相关理论，下列论述正确的是(　　 )

A．由乙图可知a、c的饱和光电流不同，所以a、c入射光的频率不同

B．由乙图可知a、c的遏止电压相同，所以a、c光照射产生的光电子最大初动能相同

C．由乙图可知a、b的遏止电压不同，可以判断b光的频率比a光的频率高

D．由乙图可知a、b的饱和光电流不同，可以判断a的光强比c的光强大

答案解析

1.答案为：D；

解析：光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hν=W0＋eUc可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误、D正确．

2.答案为：C；

解析：光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性．因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误．]

3.答案为：B；

解析：根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν－W0，其中W0为金属的逸出功，W0=hνc，由此可知在Ek—ν图象中，图象斜率表示普朗克常量h，横轴截距大小表示该金属的极限频率νc的大小，由题图可知锌的极限频率大于钨的极限频率，锌的逸出功大于钨的逸出功，选项A错误，B正确；光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，但不是成正比，选项C错误；若增加光照强度，产生的光电子数目增多，但光电子的最大初动能不变，选项D错误．

4.答案为：B；

解析：光子的能量E=hν，c=λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确．

5.答案为：B；

解析：由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E=hν=h≈2×10－18 J，故选项B正确．]

6.答案为：D；

解析：在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A错误；入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D正确．

7.答案为：A；

解析：随着温度的升高，黑体辐射强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A.

8.答案为：A；

解析：根据爱因斯坦光电效应方程，得Ekm=hν－W0，又W0=hνc，联立得Ekm=hν－hνc，据题“钙的截止频率比钾的截止频率大”，由上式可知：从钙表面逸出的光电子最大初动能较小，由p=，可知该光电子的动量较小，根据λ=可知，波长较大，则频率较小，A选项正确，B、C、D选项错误．]

9.答案为：B；

解析：入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故①错误．入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应；电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故②正确．入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程Ekm=hν－W0=3.8 eV，因为所加的电压为反向电压，反向电压为2 V，光电子能到达金属网，故③正确．入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程Ekm=hν－W0=3.8 eV，所加的反向电压为4 V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网，故④错误．]

10.答案为：B；

解析：用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应．由题意知最大初动能Ek=eU，根据爱因斯坦光电效应方程有：nhν=W＋Ek=W＋eU(n≥2)，得：U=(n≥2)，则B项正确，其他选项错误．

11.答案为：CD；

解析：

增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，选项A错误；a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，选项B错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，选项C正确；氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的光子能量，选项D正确．

12.答案为：AD；

解析：波长为400 nm的单色光的光子能量为E=h=4.95×10－19 J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象．根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为A、D.

13.答案为：ABC；

解析：由逸出功的意义知阴极材料的逸出功W0=hν0，A对；由于入射光的频率ν>ν0，所以能发生光电效应，有光电子逸出，E错；A、K间加的是反向电压，则电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子到达阳极A时速度减为零，光电流恰好为零，由动能定理得Ekm=eU，B对、D错；由爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν－W0，且W0=hν0，则有Ekm=hν－hν0，C对．

14.答案为：BD；

解析：入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确．]

15.答案为：CD；

解析：爱因斯坦的“光子说”与惠更斯的波动说揭示了光具有波粒二象性，A错误；麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在，电磁波传播速度跟光速相同，麦克斯韦提出光是一种电磁波，光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量公式E=hν中，频率ν表示波的特性，E表示粒子的特性，B错误，C正确；光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波，个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性，D正确．

16.答案为：BCD；

解析：a、c遏止电压相同，则a、c频率相同，光电子最大初动能相同；因为a的饱和光电流大，所以a的光强大于c的光强；b的遏止电压大于a的遏止电压，所以b的频率高于a、c的频率，b能使某金属发生光电效应时，a、c不一定能．]