2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)四十一 光電效應(yīng) 波粒二象性（含解析）新人教版

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1、第1講光電效應(yīng)波粒二象性(課時(shí)沖關(guān)四十一)A級基礎(chǔ)練1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( )A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)能越大解析：C光具有波粒二象性，既具有波動(dòng)性又具有粒子性，光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性因?yàn)楣庾拥哪芰渴且环菀环莸?，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，這與光的波動(dòng)性矛盾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，因?yàn)楣庾拥哪芰坎荒芊e累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才會發(fā)生光電效應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光強(qiáng)增大時(shí)，光子數(shù)量和能量都增大，所以光電流會增大，這與波動(dòng)性無關(guān)，C項(xiàng)正確；一個(gè)光電子只能吸收一個(gè)光子，所以入

2、射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動(dòng)能變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤2(多選)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發(fā)生光電效應(yīng)對于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，一定不同的是( )A遏止電壓B飽和光電流C光電子的最大初動(dòng)能D逸出功解析：ACD同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量一定相同，金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強(qiáng)度相同，所以飽和光電流相同3已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz，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

3、初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的( )A波長B頻率C能量 D動(dòng)量解析：A根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，得EkmhW0，又W0hc，聯(lián)立得Ekmhhc，據(jù)題“鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大”，由上式可知：從鈣表面逸出的光電子最大初動(dòng)能較小，由p，可知該光電子的動(dòng)量較小，根據(jù)可知，波長較大，則頻率較小，A選項(xiàng)正確，B、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤4某金屬在一黃光照射下，正好有電子逸出，下述說法中正確的是( )A增大光強(qiáng)，而不改變光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將不變B用一束更大強(qiáng)度的紅光代替黃光，仍能發(fā)生光電效應(yīng)C用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光，光電流強(qiáng)度將不變D用強(qiáng)度較弱的紫光代替黃光，有可能不發(fā)生光電效應(yīng)解析：A逸

4、出的光電子的最大初動(dòng)能為：EkmhW0，頻率不變，故Ekm不變，A選項(xiàng)正確紅光頻率小于黃光頻率，即小于極限頻率，故不能發(fā)生光電效應(yīng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤由于紫光頻率大于黃光頻率，即使光強(qiáng)減小，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，因此D選項(xiàng)錯(cuò)誤用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光，使得入射光的光子數(shù)減少，導(dǎo)致光電子數(shù)減少，形成的光電流強(qiáng)度將減小，C選項(xiàng)錯(cuò)誤5下列說法正確的是( )A康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明粒子具有波動(dòng)性B愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，并且提出光子說，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象C愛因斯坦的光電效應(yīng)方程能夠說明光子具有動(dòng)量D康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量解析：A康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明粒

5、子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A正確；赫茲在研究電磁波時(shí)發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出光子說，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；愛因斯坦的光電效應(yīng)方程不能夠說明光子具有動(dòng)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量外還有動(dòng)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤6(2017北京卷)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100 nm(1 nm109 m)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，但又不會把分子打碎據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(

6、取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)( )A1021 J B1018 JC1015 J D1012 J解析：B由題意知，電離一個(gè)分子的能量等于照射分子的光子能量，Ehh21018 J，故選項(xiàng)B正確7(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，其原因可能是( )A入射光太弱 B入射光波長太長C光照時(shí)間短 D電源正、負(fù)極接反解析：BD入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)D正確B級能力練8(多選)用極微弱的可

7、見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，則( )A圖象甲表明光具有粒子性B圖象乙表明光具有波動(dòng)性C用紫外線觀察不到類似的圖象D實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波解析：ABD圖象甲曝光時(shí)間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性圖象乙曝光時(shí)間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動(dòng)性，故A、B正確；同時(shí)也表明光波是一種概率波，故D也正確；紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤9(2019山西山大附中測試)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則() A若換用波長為1(10)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒有光電流B若換用波長為2(2

8、0，根據(jù)可知，波長為1的光的頻率不一定大于金屬的極限頻率，因此不一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理可以判斷，B項(xiàng)正確；光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開始時(shí)，光電流隨電壓U的增加而增大，當(dāng)U增大到一定程度時(shí)，光電流達(dá)到飽和值，這時(shí)即使再增大U，在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng)，光電流也就不會再增加，即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流，增大電源電壓，若光電流達(dá)到飽和值，則光電流也不會增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將電源極性反接，若光電子的最大初動(dòng)能大于光電管兩極間電場力做的功，電路中仍有光電流產(chǎn)生，D項(xiàng)錯(cuò)誤10(多選)可以用

9、甲圖的電路研究光電效應(yīng)中電子發(fā)射的情況與照射光的強(qiáng)弱、光的頻率等物理量間的關(guān)系某次用甲裝置，分別用a、b、c三束光照射同一個(gè)光電管陰極分別得到三條光電流與電壓關(guān)系的圖線如圖乙所示根據(jù)你所學(xué)的相關(guān)理論，下列論述正確的是( )A由乙圖可知a、c的飽和光電流不同，所以a、c入射光的頻率不同B由乙圖可知a、c的遏止電壓相同，所以a、c光照射產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能相同C由乙圖可知a、b的遏止電壓不同，可以判斷b光的頻率比a光的頻率高D由乙圖可知a、b的飽和光電流不同，可以判斷a的光強(qiáng)比c的光強(qiáng)大解析：BCDa、c遏止電壓相同，則a、c頻率相同，光電子最大初動(dòng)能相同；因?yàn)閍的飽和光電流大，所以a的光強(qiáng)大于

10、c的光強(qiáng)；b的遏止電壓大于a的遏止電壓，所以b的頻率高于a、c的頻率，b能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a、c不一定能11如圖所示，N為鋁板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，各電池的極性和電動(dòng)勢在圖中標(biāo)出，鋁的逸出功為4.2 eV.現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板(各光子的能量在圖上標(biāo)出)，那么，下列圖中有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是( )A BC D解析：B入射光的光子能量小于逸出功，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，故錯(cuò)誤入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)；電場對光電子加速，故有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，故正確入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW03.8 eV，因?yàn)樗拥碾妷簽榉聪?/p>

11、電壓，反向電壓為2 V，光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)，故正確入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW03.8 eV，所加的反向電壓為4 V，根據(jù)動(dòng)能定理知，光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)，故錯(cuò)誤12.(多選)在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射產(chǎn)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示，C、0為已知量由圖線可知()A普朗克常量的數(shù)值B該金屬的逸出功C該金屬的極限頻率D入射光的頻率增大，金屬的極限頻率隨之增大解析：ABC根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，Ek圖象的斜率等于普朗克常量，A正確，Ek圖象在縱軸上的截距的絕對值表示逸出功，B正確；當(dāng)Ek0時(shí)，0

12、，極限頻率為0，C正確；金屬的極限頻率是常量，D錯(cuò)誤13(2019陜西師大附中檢測)(多選)用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時(shí)指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是( )A增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小Ba光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電Ca光在真空中的波長小于b光在真空中的波長D若a光是氫原子從n4的能級向n1的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n5的能級向n2的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的解析：CD增大a光的強(qiáng)度，從金屬板中打出的光電子數(shù)增多，驗(yàn)電器帶電荷量增大，指針偏角一定增大，A錯(cuò)誤；a光照射到金屬板時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，從金屬板中打出電

13、子，金屬板帶正電，因此，驗(yàn)電器的金屬小球帶正電，B錯(cuò)誤；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，因此a光的頻率大于b光的頻率，a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長，C正確；氫原子從n4的能級向n1的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n5的能級向n2的能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量，D正確14如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長的倒數(shù)的關(guān)系圖象，由圖象可知()A圖象中的0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長B普朗克常量和光速的乘積hcE0C該金屬的逸出功等于ED若入射光的波長為，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為4E解析：B圖象中的0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長的倒數(shù)的關(guān)系圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為EkhcW，由圖象可知Ek0時(shí)，hcE0，選項(xiàng)B正確；由EkhcW，并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功WE，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若入射光的波長為，由EkhcW，解得EkhcW3EE2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤7