【新步步高】高考物理大一輪總復(fù)習(xí)（江蘇專版 ）題庫 第十三章 動(dòng)量守恒定律 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第2課時(shí)

1、第2課時(shí)光電效應(yīng)波粒二象性考綱解讀 1.知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.2.會(huì)利用光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功、截止頻率、最大初動(dòng)能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念考點(diǎn)一光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1光電效應(yīng)在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子2實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率(2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大(3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比3遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)

2、生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功例1用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是()a改用頻率更小的紫外線照射b改用x射線照射c改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射d延長原紫外線的照射時(shí)間解析某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光的頻率小于金屬的極限頻率，所以要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)增大入射光的頻率，x射線的頻率比紫外線頻率高，所以本題答案為b.答案b變式題組1光電效應(yīng)規(guī)律用光照射某種金屬，

3、有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則()a逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變b逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能減小c逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動(dòng)能減小d光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子逸出了答案a解析光的頻率不變，表示光子能量不變，仍會(huì)有光電子從該金屬表面逸出，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也不變；而減弱光的強(qiáng)度，逸出的光電子數(shù)就會(huì)減少，選項(xiàng)a正確2光電效應(yīng)原理應(yīng)用當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時(shí)()a鋅板帶負(fù)電b有正離子從鋅板逸出c有電子從鋅板逸出d鋅板會(huì)吸附空氣中的正離子答案c解析當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，有電子從鋅

4、板逸出，鋅板帶正電，選項(xiàng)c正確，a、b、d錯(cuò)誤3光電效應(yīng)條件在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的()a頻率 b強(qiáng)度c照射時(shí)間 d光子數(shù)目答案a解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律：光電子最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率，a正確光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度、照射時(shí)間、光子數(shù)目均無關(guān)，故b、c、d錯(cuò)誤所以本題答案為a.1放不放光電子，看入射光的最低頻率2放多少光電子，看光的強(qiáng)度3光電子的最大初動(dòng)能大小，看入射光的頻率4要放光電子，瞬時(shí)放考點(diǎn)二光電效應(yīng)方程和ek圖象1光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量

5、與光的頻率成正比，即：h，其中h6.631034 js.2光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hekw0或ekhw0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功w0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能ekmv2.3由ek圖象(如圖1)可以得到的信息圖1(1)極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c.(2)逸出功：圖線與ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值ew0.(3)普朗克常量：圖線的斜率kh.例2愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能ekm與入射光頻率的關(guān)系如圖2所示，其中0為極限頻率從圖中可以確

6、定的是()圖2a逸出功與有關(guān)bekm與入射光強(qiáng)度成正比c當(dāng)0時(shí)，會(huì)逸出光電子d圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)解析逸出功由金屬材料本身決定，a錯(cuò)；由ekmhw0可知b錯(cuò)，d正確；由圖象可知，當(dāng)0時(shí)會(huì)逸出光電子，c錯(cuò)答案d變式題組4光電效應(yīng)電路的分析圖3為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.51014 hz，則以下判斷中正確的是()圖3a發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率b發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度c用0.5 m的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生d光照射時(shí)間越長，電路中的電流越大答案bc解析在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)

7、射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)據(jù)此可判斷a、d錯(cuò)誤波長0.5 m的光子的頻率 hz61014 hz4.51014 hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以b、c正確5光電效應(yīng)方程的應(yīng)用在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為0，該金屬的逸出功為_若用波長為(w鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小根據(jù)p及p和c知，鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是：動(dòng)量較小、波長較長、頻率較小選項(xiàng)a正確，選項(xiàng)b、c、d錯(cuò)誤2(2014廣東18)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()a增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大b減小入射光的強(qiáng)度，光

8、電效應(yīng)現(xiàn)象消失c改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)d改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大答案ad解析增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)a正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；根據(jù)hw逸mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)d正確3(2013北京理綜20)以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐

9、富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖5.用頻率為的普通光源照射陰極k，沒有發(fā)生光電效應(yīng)換同樣頻率為的強(qiáng)激光照射陰極k，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓u，即將陰極k接電源正極，陽極a接電源負(fù)極，在k、a之間就形成了使光電子減速的電場逐漸增大u，光電流會(huì)逐漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓u可能是下列的(其中w為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)()圖5au bucu2hw du答案b解析由光電效應(yīng)方程可知：nhwmv(n2,3,4，)在減

10、速電場中由動(dòng)能定理得eu0mv聯(lián)立得：u(n2,3,4，)，選項(xiàng)b正確4(2013浙江自選14)小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖6甲所示已知普朗克常量h6.631034 js圖6(1)圖甲中電極a為光電管的_(填“陰極”或“陽極”)；(2)實(shí)驗(yàn)中測得銣的遏止電壓uc與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率c_hz，逸出功w0_j；(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率7.001014 hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能ek_j.答案(1)陽極(2)5.151014(5.125.18)1014均正確3.411019(3.393.43)1019均正確(3)1.231019

11、(1.211.25)1019均正確5入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則()a從光照至金屬表面上至發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加b逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小c單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少d有可能不發(fā)生光電效應(yīng)答案c解析光照射到金屬表面上到光電子逸出并不需要一定時(shí)間的積累，它們幾乎是同時(shí)發(fā)生的，a錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，而與入射光的頻率有關(guān)，故b錯(cuò)誤；只要入射光頻率不變，光電效應(yīng)一定能發(fā)生，d錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)目減少，因此逸出的光電子數(shù)目也減少，c正確6(2012江蘇物理12

12、c(3)a、b兩種光子的能量之比為21，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為ea、eb.求a、b兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功答案21ea2eb解析光子能量h，動(dòng)量p，且，得p，則papb21，a照射該金屬時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能eaaw0同理，ebbw0解得w0ea2eb.練出高分一、單項(xiàng)選擇題1下列說法正確的是()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(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著d射線具有顯著的粒子性，而不具有波動(dòng)性答案c解析從光的波粒二象性可知：光是具有波粒二象性的，只不過在有的情況下波動(dòng)性顯著，有的情況下粒子性顯

13、著光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動(dòng)特征光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負(fù)電的微觀粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質(zhì)區(qū)別，故上述選項(xiàng)中正確的是c.2根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知()a“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”b光的波長越大，光子的能量越小c一束單色光的能量可以連續(xù)變化d只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性答案b解析光子的能量由光的頻率決定，波長越大，頻率越小，能量越小3如圖1所示，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()圖1a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

14、負(fù)電ca光在真空中的速度大于b光在真空中的速度da光在真空中的波長小于b光在真空中的波長答案d解析增大a光的強(qiáng)度，從金屬板飛出的光電子增多，金屬板帶電荷量增大，驗(yàn)電器的指針偏角一定增大，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；a光照射金屬板時(shí)，光電子從金屬板飛出，金屬板帶正電，驗(yàn)電器的金屬小球帶正電，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；光在真空中的速度為c，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；經(jīng)分析，a光在真空中的頻率大于b光在真空中的頻率，故a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長，選項(xiàng)d正確4. 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖2所示，則可判斷出()圖2a甲光的頻率大于乙光的頻率b

15、乙光的波長大于丙光的波長c乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率d甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能答案b解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekmhw0，由遏止電壓定義可知，w0h0，ekmeuc，結(jié)合題意與圖象可以判斷，w0相同，uc1uc2，則三種色光的頻率為甲乙丙，同時(shí)判斷甲光對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能，a、d錯(cuò)誤；由知，甲乙丙，b正確；同一光電管，截止頻率相等，c錯(cuò)誤5. 圖3為一光電管電路，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭p位于ab上某點(diǎn)，用光照射光電管陰極，電表無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有()圖3a加大照射光強(qiáng)度b換用波長短的光照射c將p向b滑動(dòng)d

16、將電源正負(fù)極對(duì)調(diào)答案b解析由光電管電路圖可知陰極k電勢低，陽極a電勢高，如果k極有電子飛出，則它受到的電場力必向左，即將向左加速，然而現(xiàn)在g中電表指針無偏轉(zhuǎn)，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)，這僅能說明照射光頻率太低這與光強(qiáng)、外加電壓的大小及方向均無關(guān)可見要使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)需增大照射光頻率，即縮短照射光的波長6某同學(xué)采用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)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(shí)，會(huì)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(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中的電流恰好為零，此時(shí)電壓表的電壓值u稱為反向截止電壓，根據(jù)反向截止電壓可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能ekm.

17、現(xiàn)分別用頻率為1和2的單色光照射陰極k，測量到反向截止電壓分別為u1和u2，設(shè)電子的質(zhì)量為m，帶電荷量為e，則下列關(guān)系式中不正確的是()圖4a頻率為1的光照射時(shí)光電子的最大初速度v b陰極k金屬的逸出功w0h1eu1c陰極k金屬的極限頻率0d普朗克常量h答案c解析分別用頻率為1和2的單色光照射陰極，由光電效應(yīng)方程知，ekmhw0，逸出光電子的最大初動(dòng)能分別為ekm1h1w0、ekm2h2w0；光電子在光電管內(nèi)減速，由動(dòng)能定理知，eu1ekm1和eu2ekm2，聯(lián)立以上各式解得w0h0h1eu1h2eu2；頻率為1的光照射時(shí)光電子的最大初速度為 ，普朗克常量h，極限頻率0，選項(xiàng)c符合題意二、多項(xiàng)

18、選擇題7用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖5甲、乙、丙所示的圖象，則()圖5a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用紫外光觀察不到類似的圖象d實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波答案abd解析圖象甲表明光具有粒子性，圖象乙、丙表明光具有波動(dòng)性8光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)某種金屬()a無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)b無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)c超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小d超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大答案ad解析每種金屬都有它的極限頻率0，只有入射光

19、的頻率大于極限頻率0時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；光電子的初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光頻率的增加而增大，選項(xiàng)d正確，c錯(cuò)誤9用頻率為1的單色光照射某種金屬表面，發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象現(xiàn)改為頻率為2的另一單色光照射該金屬表面，下面說法正確的是()a如果21，能夠發(fā)生光電效應(yīng)b如果21，不能夠發(fā)生光電效應(yīng)c如果21，逸出光電子的最大初動(dòng)能增大d如果21，逸出光電子的最大初動(dòng)能不受影響答案ac解析用頻率為1的光照射可以發(fā)生光電效應(yīng)，21所以也能發(fā)生光電效應(yīng)，由ekmhw0知，ekm增加10產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能ek，下列說法正確的是()a對(duì)于同種金屬，ek與照射光的

20、強(qiáng)度無關(guān)b對(duì)于同種金屬，ek與照射光的波長成反比c對(duì)于同種金屬，ek與光照射的時(shí)間成正比d對(duì)于同種金屬，ek與照射光的頻率成線性關(guān)系e對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系答案ade11如圖6所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)由圖可知()圖6a該金屬的截止頻率為4.271014 hzb該金屬的截止頻率為5.51014 hzc該圖線的斜率表示普朗克常量d該金屬的逸出功為0.5 ev答案ac解析圖線在橫軸上的截距為截止頻率，a正確，b錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程ekhw0可知圖線的斜率為普朗克常量，c正確；金屬的逸出功為w0h0 ev1.77 ev，d錯(cuò)誤三、非選擇題12圖7所示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖，a、k是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極的極限頻率為0.現(xiàn)將頻率為(大于0)的光照射在陰極上，則：圖7(1)_是陰極，陰極材料