高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題60 光電效應(yīng) 波粒二象性練含解析1

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1、 專題60 光電效應(yīng) 波粒二象性(練) 1.用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖.下列說法中正確的是: ( ) A.a(chǎn)光光子的頻率大于b光光子的頻率,a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度; B.a(chǎn)光光子的頻率小于b光光子的頻率,a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度; C.如果使b光的強(qiáng)度減半,則在任何電壓下,b光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度一定比a光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度?。? D.另一個光電管加一定的正向電壓,如果a光能使該光電管產(chǎn)生光電流,則b光一定能使該光電管產(chǎn)生光電流。 【答案】D 【名師點睛】要熟練掌握所學(xué)公式,明確各個物理量

2、之間的聯(lián)系.如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動能等都有光的頻率有關(guān);對于本題解題的關(guān)鍵是通過圖象判定a、b兩種單色光誰的頻率大,反向截止電壓大的則初動能大,初動能大的則頻率高,故b光頻率高于a光的.逸出功由金屬本身決定。 2.(多選)已知鈣和鉀的截止頻率分別為和z,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能的光電子,鉀逸出的光電子具有較大的: ( ) A.波長 B.頻率 C.能量 D.動量 【答案】BCD 【解析】 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:Ek=hγ-W0

3、,又 W0=hγc;聯(lián)立得:Ek=hγ-hγc,據(jù)題鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大,由上式可知:從鉀表面逸出的光電子最大初動能較大,由,可知鉀光電子的動量較大,根據(jù)可知,波長較小,則頻率較大.故A錯誤,BCD正確.故選BCD. 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵要掌握光電效應(yīng)方程Ek=hγ-W0,明確光電子的動量與動能的關(guān)系、物質(zhì)波的波長與動量的關(guān)系. 3.用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖所示.則這兩種光: ( ) A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大 B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,b光的臨

4、界角大 C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距大 D.通過同一玻璃三棱鏡時,a光的偏折程度大 【答案】C 【名師點睛】要熟練掌握所學(xué)公式,明確各個物理量之間的聯(lián)系.如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動能等都有光的頻率有關(guān)。 4.某光電管的陰極是用金屬鉀制成的,它的逸出功為2.21 eV,用波長為2.5×10- 7 m的紫外線照射陰極,已知真空中的光速為3.0×108 m/s,元電荷為1.6×10-19 C,普朗克常量為6.63×10-34 J·s。則鉀的極限頻率是Hz,該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能是J。(保留二位有

5、效數(shù)字) 【答案】5.3×1014 ,4.4×10-19 【解析】 (1)根據(jù)據(jù)逸出功W0=hγ0,得:; (2)根據(jù)光電效應(yīng)方程:Ek=hγ-W0…① 光速、波長、頻率之間關(guān)系為:…② 由①②解得:EK=4.4×10-19 J 【名師點睛】本題考察知識點簡單,但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中要牢記公式以及物理量之間的關(guān)系,逸出功W0=hγ0,和光電效應(yīng)方程:Ek=hγ-W,同時注意逸出功計算時的單位,及運(yùn)算的準(zhǔn)確性。 5.某單色光照射光電管陰極K,發(fā)生光電效應(yīng),測得電子的最大初動能為,若此光是一群氫原子受激發(fā)后處于能級向低能級躍遷時產(chǎn)生的,則陰極K的逸出功為;電

6、子的遏止電壓為。 【答案】; 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程,知道最大初動能與遏止電壓的關(guān)系,注意能級躍遷時,從n=4能級向低能級躍遷時,可能放出6種頻率的光子。 1.(多選)某同學(xué)采用如圖所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時,會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計中電流恰為零,此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓,根據(jù)遏止電壓,可以計算出光電子的最大初動能Ekm.現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測量到遏止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,則下

7、列關(guān)系式中正確的是: ( ) A.用頻率為ν1的光照射時,光電子的最大初速度 B.陰極K金屬的逸出功 C.陰極K金屬的極限頻率νc= D.普朗克常數(shù) 【答案】AB 【解析】 光電子在電場中做減速運(yùn)動,根據(jù)動能定理得:,則得光電子的最大初速度,故A正確;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得: ① ②,由①得:金屬的逸出功.聯(lián)立①②得:,故B正確D錯誤,陰極K金屬的極限頻率,故C錯誤. 【名師點睛】根據(jù)動能定理求光電子的最大初速度;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程求金屬的逸出功和普朗克常量h;由求金屬的極限頻率; 2.現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗,當(dāng)用某一頻率的光入射時,有

8、光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生 E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān) 【答案】ACE 【名師點睛】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)弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目;本題涉及的光電效應(yīng)知識較多,很多結(jié)論都是識

9、記的,注意把握現(xiàn)象的實質(zhì),明確其間的聯(lián)系與區(qū)別;平時積累物理知識。 3.下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中,正確的是: ( ) A、有的光是波,有的光是粒子 B、光子與電子是同樣的一種粒子 C、光的波長越長,其波動性越顯著;波長越短,其粒子性越顯著 D、大量光子的行為往往顯示出粒子性 【答案】C 【名師點睛】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律,大量光子運(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性,而單個光子的運(yùn)動表現(xiàn)出光的粒子性.光的波長越長,波動性越明顯,波長越短,其粒子性越顯著。 4.通過如圖甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓與入射光頻率,作出的圖像,由此算出普朗克常

10、量h,圖中頻率,遏止電壓、以及電子的電荷量e為已知,則: ①普朗克常量h=______________ ②該金屬的截止頻率=______________ 【答案】①② 【解析】 ①根據(jù)光電效應(yīng)方程, 根據(jù)動能定理得,,聯(lián)立兩式解得. 圖線的斜率 解得 ②根據(jù)得,. 因為,則 【名師點睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程,結(jié)合動能定理,通過圖線的斜率求出普朗克常量,根據(jù)光電效應(yīng)方程,結(jié)合逸出功與截止頻率的關(guān)系,列方程組求出金屬的截止頻率. 5.利用如圖甲所示的實驗裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用不同的A、B兩種光照射到光電管上時,測得電流計上的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示.已知A光的光子能

11、量為5 eV,則 (1)A光照射時射出的光電子的最大初動能為________eV (2)金屬的逸出功為__________eV (3)A光的頻率 B光的頻率。(填“大于”、“等于”或者“小于”) 【答案】(1)2;(2)3;(3)小于 【名師點睛】此題是對光電效應(yīng)的考查;解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程,知道最大初動能與遏止電壓的關(guān)系,基礎(chǔ)題。 1.【2016·全國新課標(biāo)Ⅰ卷】現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗,當(dāng)用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)

12、A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生 E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān) 【答案】ACE 【解析】根據(jù)光電效應(yīng)實驗得出的結(jié)論:保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大,故A正確,B錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大,故C正確;遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān),保持入射光的光強(qiáng)不變,若低于遏止頻率,則沒有光電流產(chǎn)生,故D

13、錯誤,E正確。 【名師點睛】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)弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目;本題涉及的光電效應(yīng)知識較多,很多結(jié)論都是識記的,注意把握現(xiàn)象的實質(zhì),明確其間的聯(lián)系與區(qū)別;平時積累物理知識。 2.(多選)【2015·江蘇·12C(1)】波粒二象性時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性 C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D.動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波也相等 【答案】AB 【方法

14、技巧】 本題主要是識記,光電效應(yīng)黑體輻射以及物質(zhì)波等,理解光的波粒二象性。 3.【2015·上海·11】某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成,不同波長的光的強(qiáng)度如圖所示,表中給出了一些材料的極限波長,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,只有光源的波長小于某金屬的極限波長,就有光電子逸出,該光源發(fā)出的光的波長有小于100nm,小于鈉、銅、鉑三個的極限波長,都能產(chǎn)生光電子,故D正確,A、B、C錯誤。 【名師點

15、睛】 本題考查愛因斯坦光電效應(yīng)方程,重點是考查發(fā)生光電效應(yīng)的條件:光的頻率大于截止頻率,光的波長小于極限波長。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,還可以計算逸出功,光電子逸出時的最大動能,甚至還可以結(jié)合圖象進(jìn)行一些分析判斷和簡單計算。 4.(多選)【2014·海南·16】在光電效應(yīng)實驗中,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)。對于這兩個過程。下列四個物理量中,一定不同的是 A.遏制電壓 B.飽和光電流 C.光電子的最大初動能 D.逸出功 【答案】ACD 【方法技巧】本題重點考查光電效應(yīng)方程,理解飽和電流、遏制電壓的含義 5.【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,請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng).已知該可見光的波長范圍為4.0×10-7~7.6×10-7m,普朗克常數(shù)h=6.63×10-34J·s. 【答案】納、鉀、銣 【解析】光子的能量E=,取λ=4.0×10–7 m,則E≈5.0×10–19 J,根據(jù)E>W0判斷,納、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng). 【方法技巧】考查對光電效應(yīng)的理解,還有就是計算能力。 - 8 -

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