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

第1講光電效應(yīng)波粒二象性(課時沖關(guān)四十一)A級基礎(chǔ)練1在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是( )A光電效應(yīng)是瞬時發(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而變大D入射光頻率越大，光電子最大初動能越大解析：C光具有波粒二象性，既具有波動性又具有粒子性，光電效應(yīng)證實了光的粒子性因為光子的能量是一份一份的，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時性，這與光的波動性矛盾，A項錯誤；同理，因為光子的能量不能積累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬的極限頻率時，才會發(fā)生光電效應(yīng)，B項錯誤；光強增大時，光子數(shù)量和能量都增大，所以光電流會增大，這與波動性無關(guān)，C項正確；一個光電子只能吸收一個光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動能變大，D項錯誤2(多選)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發(fā)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遏止電壓B飽和光電流C光電子的最大初動能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，最大初動能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強度相同，所以飽和光電流相同3已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 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初動能的光電子，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能較小，由p，可知該光電子的動量較小，根據(jù)可知，波長較大，則頻率較小，A選項正確，B、C、D選項錯誤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，而不改變光的頻率，光電子的最大初動能將不變B用一束更大強度的紅光代替黃光，仍能發(fā)生光電效應(yīng)C用強度相同的紫光代替黃光，光電流強度將不變D用強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逸出的光電子的最大初動能為：EkmhW0，頻率不變，故Ekm不變，A選項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選項錯誤由于紫光頻率大于黃光頻率，即使光強減小，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，因此D選項錯誤用強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，形成的光電流強度將減小，C選項錯誤5下列說法正確的是( )A康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性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，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性，選項A正確；赫茲在研究電磁波時發(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B錯誤；愛因斯坦的光電效應(yīng)方程不能夠說明光子具有動量，選項C錯誤；康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量外還有動量，選項D錯誤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)揮重要作用一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h6.6×1034 J·s，真空光速c3×108 m/s)( )A1021 J B1018 JC1015 J D1012 J解析：B由題意知，電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量，Ehh2×1018 J，故選項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，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項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D正確B級能力練8(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，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性C用紫外線觀察不到類似的圖象D實驗表明光是一種概率波解析：ABD圖象甲曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性圖象乙曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，故A、B正確；同時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，電路中有光電流，則() A若換用波長為1(1>0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流B若換用波長為2(2<0)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流C增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大D若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生解析：B用波長為0的光照射陰極K，電路中有光電流，說明入射光的頻率大于金屬的極限頻率，換用波長為1的光照射陰極K，因為1>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項錯誤；同理可以判斷，B項正確；光電流的大小與入射光的強度有關(guān)，在一定頻率與強度的光照射下，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開始時，光電流隨電壓U的增加而增大，當(dāng)U增大到一定程度時，光電流達到飽和值，這時即使再增大U，在單位時間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動，光電流也就不會再增加，即飽和光電流是在一定頻率與強度的光照射下的最大光電流，增大電源電壓，若光電流達到飽和值，則光電流也不會增大，C項錯誤；將電源極性反接，若光電子的最大初動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項錯誤10(多選)可以用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的光強比c的光強大解析：BCDa、c遏止電壓相同，則a、c頻率相同，光電子最大初動能相同；因為a的飽和光電流大，所以a的光強大于c的光強；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，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，因為所加的電壓為反向電壓，反向電壓為2 V，光電子能到達金屬網(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)動能定理知，光電子不能到達金屬網(wǎng)，故錯誤12.(多選)在做光電效應(yīng)實驗時，某金屬被光照射產(chǎn)生了光電效應(yīng)，實驗測得光電子的最大初動能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，0，極限頻率為0，C正確；金屬的極限頻率是常量，D錯誤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光照射時驗電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是( )A增大a光的強度，驗電器的指針偏角一定減小Ba光照射金屬板時驗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的能級躍遷時產(chǎn)生的解析：CD增大a光的強度，從金屬板中打出的光電子數(shù)增多，驗電器帶電荷量增大，指針偏角一定增大，A錯誤；a光照射到金屬板時發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，從金屬板中打出電子，金屬板帶正電，因此，驗電器的金屬小球帶正電，B錯誤；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A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能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，hcE0，選項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C錯誤；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能為2E，選項D錯誤7