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    2020高考物理一轮总复习课时冲关41《光电效应波粒二象性》(含解析)人教版 学案

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    第1讲 光电效应 波粒二象性

    (课时冲关四十一)

    [A级-基础练]

    1.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

    解析:C [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.]

    2.(多选)在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌和银的表面.都能发生光电效应.对于这两个过程,下列四个物理量中,一定不同的是(   )

    A.遏止电压

    B.饱和光电流

    C.光电子的最大初动能

    D.逸出功

    解析:ACD [同一种单色光照射不同的金属,入射光的频率和光子能量一定相同,金属逸出功不同,根据光电效应方程EkmW0知,最大初动能不同,则遏止电压不同;同一种单色光照射,入射光的强度相同,所以饱和光电流相同.]

    3.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

    解析:A [根据爱因斯坦光电效应方程,得EkmW0,又W0c,联立得Ekmc,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.]

    4.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中正确的是(   )

    A.增大光强,而不改变光的频率,光电子的最大初动能将不变

    B.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电效应

    C.用强度相同的紫光代替黄光,光电流强度将不变

    D.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不发生光电效应

    解析:A [逸出的光电子的最大初动能为:EkmW0,频率不变,故Ekm不变,A选项正确.红光频率小于黄光频率,即小于极限频率,故不能发生光电效应,B选项错误.由于紫光频率大于黄光频率,即使光强减小,仍能发生光电效应,因此D选项错误.用强度相同的紫光代替黄光,使得入射光的光子数减少,导致光电子数减少,形成的光电流强度将减小,C选项错误.]

    5.下列说法正确的是(   )

    A.康普顿效应说明光具有粒子性,电子的衍射实验说明粒子具有波动性

    B.爱因斯坦发现了光电效应现象,并且提出光子说,成功解释了光电效应现象

    C.爱因斯坦的光电效应方程能够说明光子具有动量

    D.康普顿效应表明光子只具有能量

    解析:A [康普顿效应说明光具有粒子性,电子的衍射实验说明粒子具有波动性,选项A正确;赫兹在研究电磁波时发现了光电效应现象,爱因斯坦提出光子说,成功解释了光电效应现象,选项B错误;爱因斯坦的光电效应方程不能够说明光子具有动量,选项C错误;康普顿效应表明光子除了具有能量外还有动量,选项D错误.]

    6.(2017·北京卷)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=109 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

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

    7.(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

    解析:BD [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.]

    [B级-能力练]

    8.(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象,则(   )

    A.图象甲表明光具有粒子性

    B.图象乙表明光具有波动性

    C.用紫外线观察不到类似的图象

    D.实验表明光是一种概率波

    解析:ABD [图象甲曝光时间短,通过光子数很少,呈现粒子性.图象乙曝光时间长,通过了大量光子,呈现波动性,故A、B正确;同时也表明光波是一种概率波,故D也正确;紫外线本质和可见光本质相同,也可以发生上述现象,故C错误.]

    9.(2019·山西山大附中测试)如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则(  )

    A.若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流

    B.若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流

    C.增加电路中电源电压,电路中光电流一定增大

    D.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生

    解析:B [用波长为λ0的光照射阴极K,电路中有光电流,说明入射光的频率ν大于金属的极限频率,换用波长为λ1的光照射阴极K,因为λ1>λ0,根据ν可知,波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率,因此不一定能发生光电效应现象,A项错误;同理可以判断,B项正确;光电流的大小与入射光的强度有关,在一定频率与强度的光照射下,光电流与电压之间的关系为:开始时,光电流随电压U的增加而增大,当U增大到一定程度时,光电流达到饱和值,这时即使再增大U,在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动,光电流也就不会再增加,即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流,增大电源电压,若光电流达到饱和值,则光电流也不会增大,C项错误;将电源极性反接,若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功,电路中仍有光电流产生,D项错误.]

    10.(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abc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ac的饱和光电流不同,所以ac入射光的频率不同

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

    C.由乙图可知ab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ab的饱和光电流不同,可以判断a的光强比c的光强大

    解析:BCD [ac遏止电压相同,则ac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ac的频率,b能使某金属发生光电效应时,ac不一定能.]

    11.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

    解析:B [入射光的光子能量小于逸出功,则不能发生光电效应,故错误.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EkmW0=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EkmW0=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,故错误.]

    12.(多选)在做光电效应实验时,某金属被光照射产生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示,Cν0为已知量.由图线可知(  )

    A.普朗克常量的数值

    B.该金属的逸出功

    C.该金属的极限频率

    D.入射光的频率增大,金属的极限频率随之增大

    解析:ABC [根据爱因斯坦光电效应方程EkW0Ekν图象的斜率等于普朗克常量,A正确,Ekν图象在纵轴上的截距的绝对值表示逸出功,B正确;当Ek=0时,νν0,极限频率为ν0,C正确;金属的极限频率是常量,D错误.]

    13.(2019·陕西师大附中检测)(多选)用ab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

    解析:CD [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,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,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,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,D正确.]

    14.如图所示是某金属在光的照射下,光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图象,由图象可知(  )

    A.图象中的λ0是产生光电效应的最小波长

    B.普朗克常量和光速的乘积hc0

    C.该金属的逸出功等于-E

    D.若入射光的波长为,产生的光电子的最大初动能为4E

    解析:B [图象中的λ0是产生光电效应的最大波长,选项A错误;根据爱因斯坦光电效应方程,光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图象对应的函数关系式为EkhcW,由图象可知Ek=0时,hc0,选项B正确;由EkhcW,并结合关系图象可得该金属的逸出功WE,选项C错误;若入射光的波长为,由EkhcW,解得EkhcW=3EE=2E,即产生的光电子的最大初动能为2E,选项D错误.]

     

     

     

     

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