高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理初步 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練

1、第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組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：選c.光具有波粒二象性，即光既具有波動(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模荒芊e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(huì)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(huì)增大，這與波動(dòng)性無(wú)關(guān)，c項(xiàng)正確；一個(gè)光電子只能吸收一個(gè)光子，所

2、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(dòng)能變大，d項(xiàng)錯(cuò)誤2(多選)波粒二象性是微觀(guān)世界的基本特征，以下說(shuō)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(shuō)明中子具有波動(dòng)性c黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋d動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等解析：選ab.光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋?zhuān)x項(xiàng)a正確、選項(xiàng)c錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)b正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式和p22m·ek知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)d錯(cuò)誤3(多選)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子

3、的最大初動(dòng)能ek，下列說(shuō)法正確的是()a對(duì)于同種金屬，ek與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)b對(duì)于同種金屬，ek與照射光的波長(zhǎng)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(xiàn)性關(guān)系解析：選ad.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0.可得：ek與照射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無(wú)關(guān)，與照射光的頻率成線(xiàn)性關(guān)系，與波長(zhǎng)不成反比，所以a、d正確，b、c錯(cuò)誤4在利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，入射光照到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么()a從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加b飽和光電流將會(huì)減弱c遏止電壓將會(huì)減小d有可能不再發(fā)生光電效應(yīng)解析：

4、選b.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將保持不變，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子的數(shù)目將減小，則飽和光電流將會(huì)減弱，選項(xiàng)b正確；根據(jù)eucmv，入射光的頻率不變，則最大初動(dòng)能不變，則遏止電壓不變，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；因?yàn)楣怆娦?yīng)能否發(fā)生取決于光的頻率，故仍能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)d錯(cuò)誤5(多選)下列說(shuō)法正確的是()a用光照射某種金屬，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，則逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變bx射線(xiàn)的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的c發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與

5、入射光的頻率成正比d在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)解析：選ad.根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)a正確；電子的衍射說(shuō)明粒子具有波動(dòng)性，證實(shí)了物質(zhì)波的存在，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程ekhw0，可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，是線(xiàn)性關(guān)系，不是成正比，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，則動(dòng)量減小，根據(jù)知波長(zhǎng)變長(zhǎng)，選項(xiàng)d正確6如圖所示電路可研究光電效應(yīng)的規(guī)律圖中標(biāo)有a和k的為光電管，其中k為陰極，a為陽(yáng)極理想電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)

6、光電管的電流，理想電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 ev的光照射陰極k，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片p緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0 v；現(xiàn)保持滑片p位置不變，光電管陰極材料的逸出功為_(kāi)，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)_(填“為零”或“不為零”)解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得：ekhw，ekue6 ev，解得逸出功w10.5 ev6 ev4.5 ev，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)仍為零答案：4.5 ev為零7(1)已知光速為c，普朗克常量為h，則頻率為的光子的動(dòng)量為_(kāi)用該頻率的

7、光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為_(kāi)(2)幾種金屬的逸出功w0見(jiàn)下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣w0(×1019 j)7.265.123.663.603.41用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的范圍為4.0×1077.6×107 m，普朗克常量h6.63×1034j·s.解析：(1)光子的動(dòng)量為p，光速c，所以動(dòng)量p，動(dòng)量的變化量pp2p1.(2)光束中光子的最大能量e j4.97×1019 j，大于鈉、鉀、銣的逸出功，即鈉、鉀、銣可以發(fā)生光電效應(yīng)答案

8、：(1)(2)鈉、鉀、銣綜合應(yīng)用題組8研究光電效應(yīng)的電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極k)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極a吸收，在電路中形成光電流則在如圖所示的光電流i與a、k之間的電壓uak的關(guān)系圖象中，正確的是()解析：選c.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，因此在入射光頻率相同的情況下，遏止電壓相同，在能發(fā)生光電效應(yīng)的前提下，光電流隨著光照強(qiáng)度增大而增大，c正確a、b表示入射光頻率相同的情況下，遏止電壓不相同，均錯(cuò)誤d表示在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流隨著光照強(qiáng)度增大而減小，d錯(cuò)誤9如圖所示，真空中有一平行板電容器，兩極板分別用鋅板和銅板制

9、成(鋅板和銅板的截止頻率分別為1和2，且12)，極板的面積為s，間距為d.鋅板與靈敏靜電計(jì)相連，鋅板和銅板原來(lái)都不帶電現(xiàn)用頻率為(12)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，假設(shè)光電子全部到達(dá)另一極板，則電容器的最終帶電荷量q正比于()a.(1)b.(12)c. d.(1)解析：選d.現(xiàn)用頻率為(12)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，根據(jù)光電效應(yīng)的條件，知該單色光照射鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，照射銅板不能發(fā)生光電效應(yīng)通過(guò)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能ekmhh1.臨界狀態(tài)是電子減速到負(fù)極板時(shí)速度剛好為零根據(jù)動(dòng)能定理有euekmhh1.平行板電容器的電容c，而qcu，所以q(1)，故d正確10美國(guó)物理學(xué)家密立根

10、以精湛的技術(shù)測(cè)出了光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量若某次實(shí)驗(yàn)中，他用光照射某種金屬時(shí)發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了光電效應(yīng)，且得到該金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖象如圖所示，經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)現(xiàn)圖象與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.77，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5.已知電子的電荷量為1.6×1019 c，由圖中數(shù)據(jù)可知普朗克常量為_(kāi) j·s，金屬的極限頻率為_(kāi) hz.(均保留兩位有效數(shù)字)解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw，ek圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為04.77×1014 hz4.8×1014hz.根據(jù)光電效應(yīng)方程得ekmhw0，當(dāng)入射光的頻率

11、為6.0×1014 hz時(shí)，最大初動(dòng)能為ekm0.5 ev.當(dāng)入射光的頻率為04.77×1014 hz時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為0.即h×6.0×1014hzw00.5×1.6×1019j，即h×4.77×1014hzw00聯(lián)立兩式解得h6.5×1034j·s.答案：6.5×10344.8×101411圖示是研究光電管產(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：(1)_是陰極，陰極材料的逸出功等于_(2

12、)加在a、k間的正向電壓為u時(shí)，到達(dá)陽(yáng)極的光電子的最大動(dòng)能為_(kāi)，將a、k間的正向電壓從零開(kāi)始逐漸增加，電流表的示數(shù)的變化情況是_(3)為了阻止光電子到達(dá)陽(yáng)極，在a、k間應(yīng)加上u反_的反向電壓(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是()a照射光頻率不變，增加光強(qiáng)b照射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率c增加a、k電極間的電壓d減小a、k電極間的電壓解析：(1)被光照射的金屬將有光電子逸出，故k是陰極，逸出功與極限頻率的關(guān)系為w0h0.(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為hh0，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速獲得的能量為eu，所以到達(dá)陽(yáng)極的光電子的最大動(dòng)能為hh0eu，隨著電壓增加，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極的光電

13、子數(shù)量將逐漸增多，但當(dāng)從陰極逸出的所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極時(shí)，再增大電壓，也不可能使單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)量增多所以，電流表的示數(shù)先是逐漸增大，直至保持不變(3)從陰極逸出的光電子在到達(dá)陽(yáng)極的過(guò)程中將被減速，被電場(chǎng)消耗的動(dòng)能為euc，如果hh0euc，就將沒(méi)有光電子能夠到達(dá)陽(yáng)極，所以u(píng)c.(4)要增加單位時(shí)間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量，就需要增加照射光單位時(shí)間內(nèi)入射光子的個(gè)數(shù)，所以只有a正確答案：(1)kh0(2)hh0eu逐漸增大，直至保持不變(3)(4)a12如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管用波長(zhǎng)0.50 m的綠光照射陰極k，實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過(guò)g表的電流i與ak之間的電勢(shì)差uak滿(mǎn)足如圖乙所示規(guī)律，取h6.63×1034 j·s.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極k時(shí)的最大動(dòng)能；(2)該陰極材料的極限波長(zhǎng)解析：(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極a，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù)n(個(gè))4.0×1012(個(gè))光電子的最大初動(dòng)能為：ekmeu01.6×1019c×0.6 v9.6×1020