【新步步高】2016年高考物理大一輪總復習（江蘇專版 ）題庫動量守恒定律 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第2課時

1、第2課時光電效應(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)的實驗規(guī)律.2.會利用光電效應(yīng)方程計算逸出功、截止頻率、最大初動能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念考點一光電效應(yīng)的實驗規(guī)律1光電效應(yīng)在光的照射下金屬中的電子從金屬外表逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子2實驗規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大(3)光照射到金屬外表時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的(4)光電流的強度與入射光的強度成正比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改用強度更大的原紫外線照射D延長原紫外線的照射時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，與入射光的強度和照射時間無關(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，所以此題答案為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、有光電子從金屬外表逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強度，那么()A逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能不變B逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小C逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動能減小D光的強度減弱到某一數(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，仍會有光電子從該金屬外表逸出，逸出的光電子的最大初動能也不變；而減弱光的強度，逸出的光電子數(shù)就會減少，選項A正確2光電效應(yīng)原理應(yīng)用當用一束紫外線照射鋅板時，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時()A鋅板帶負電B有正離子從鋅板逸出C有電子從鋅板逸出D鋅板會吸附空氣中的正離子答案C解析當用一束紫外線照射鋅板時，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，有電子從

4、鋅板逸出，鋅板帶正電，選項C正確，A、B、D錯誤3光電效應(yīng)條件在光電效應(yīng)實驗中，用單色光照射某種金屬外表，有光電子逸出，那么光電子的最大初動能取決于入射光的()A頻率 B強度C照射時間 D光子數(shù)目答案A解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律：光電子最大初動能取決于入射光的頻率，A正確光電子的最大初動能與入射光的強度、照射時間、光子數(shù)目均無關(guān)，故B、C、D錯誤所以此題答案為A.1放不放光電子，看入射光的最低頻率2放多少光電子，看光的強度3光電子的最大初動能大小，看入射光的頻率4要放光電子，瞬時放考點二光電效應(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，每一份稱為一個光子，光子具有的

5、能量與光的頻率成正比，即：h，其中h1034 Js.2光電效應(yīng)方程(1)表達式：hEkW0或EkhW0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一局部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能Ekeq f(1,2)mv2.3由Ek圖象(如圖1)可以得到的信息圖1(1)極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標c.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值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年諾貝爾物理學獎某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率的關(guān)系如圖2所示，其中0為極限頻

6、率從圖中可以確定的是()圖2A逸出功與有關(guān)BEkm與入射光強度成正比C當0時，會逸出光電子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；由EkmhW0可知B錯，D正確；由圖象可知，當0時會逸出光電子，C錯答案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1014 Hz，那么以下判斷中正確的選項是()圖3A發(fā)生光電效應(yīng)時，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，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C用 m的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D光照射時間越長，電路中的電流越大答案BC解析在光電管中假設(shè)發(fā)生了光電效應(yīng)，單

7、位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)據(jù)此可判斷A、D錯誤波長 m的光子的頻率eq f(c,)eq f(3108,106) Hz61014 Hz1014 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)實驗中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為0，該金屬的逸出功為_假設(shè)用波長為(W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小根據(jù)peq r(2mEk)及peq f(h,)和c知，鈣逸出的光電子的特點是：動量較小、波長較長、頻率較小選項A正確，選項B、C、D錯誤2(2021廣東18)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光

8、電效應(yīng)，以下說法正確的選項是()A增大入射光的強度，光電流增大B減小入射光的強度，光電效應(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，光電子的最大初動能變大答案AD解析增大入射光的強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光子數(shù)增加，那么光電流將增大，應(yīng)選項A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強度無關(guān)，應(yīng)選項B錯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，假設(shè)光的頻率仍大于極限頻率，那么仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)hW逸eq f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，應(yīng)選項D正確3(2021北京理綜20)以

9、往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬外表逸出強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實光電效應(yīng)實驗裝置示意圖如圖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)換同樣頻率為的強激光照射陰極K，那么發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，假設(shè)加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場逐漸增大U，光電流會逐漸減小；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是以下的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，

10、e為電子電荷量)()圖5AUeq f(h,e)eq f(W,e) BUeq f(2h,e)eq f(W,e)CU2hW DUeq f(5h,2e)eq f(W,e)答案B解析由光電效應(yīng)方程可知：nhWeq f(1,2)mveq oal(2,m)(n2,3,4，)在減速電場中由動能定理得eU0eq f(1,2)mveq oal(2,m)聯(lián)立得：Ueq f(nh,e)eq f(W,e)(n2,3,4，)，選項B正確4(2021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，實驗裝置示意如圖6甲所示普朗克常量h1034 Js圖6(1)圖甲中電極A為光電管的_(填“陰極或“陽極)；(2)實

11、驗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，那么銣的截止頻率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果實驗中入射光的頻率1014 Hz，那么產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek_J.答案(1)陽極(2)10145.18)1014均正確10193.43)1019均正確(3)10191.25)1019均正確5入射光照射到某金屬外表上發(fā)生光電效應(yīng)，假設(shè)入射光的強度減弱，而頻率保持不變，那么()A從光照至金屬外表上至發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動能將減小C單位時間內(nèi)從金屬外表逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)答案C解析光照射到金屬外表上到光電子逸出并不需要一定時

12、間的積累，它們幾乎是同時發(fā)生的，A錯誤；光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，而與入射光的頻率有關(guān)，故B錯誤；只要入射光頻率不變，光電效應(yīng)一定能發(fā)生，D錯誤；入射光的強度減弱，單位時間內(nèi)入射到金屬外表的光子數(shù)目減少，因此逸出的光電子數(shù)目也減少，C正確6(2021江蘇物理12C(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能分別為EA、EB.求A、B兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功答案21EA2EB解析光子能量h，動量peq f(h,)，且eq f(c,)，得peq f(,c)，那么pApB21，A照射該金屬時，光電子的最大初動能EAAW0同理，

13、EBBW0解得W0EA2EB.練出高分一、單項選擇題1以下說法正確的選項是()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射線具有顯著的粒子性，而不具有波動性答案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性顯著，有的情況下粒子性顯著光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動特征光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負電的微觀粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質(zhì)區(qū)別，故上述選項中正確的選項是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

14、可以連續(xù)變化D只有光子數(shù)很多時，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)，以下說法正確的選項是()圖1A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光的強度，從金屬板飛出的光電子增多，金屬板帶電荷量增大，驗電器的指針偏角一定增大，選項A錯誤；a光照射金屬板時，光電子從金屬板飛出，金屬板帶正電，驗電器的金屬小球帶正

15、電，選項B錯誤；光在真空中的速度為c，選項C錯誤；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D正確4. 在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗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，那么可判斷出()圖2A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能答案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，那么三種色光

16、的頻率為甲乙丙，同時判斷甲光對應(yīng)光電子的最大初動能小于丙光對應(yīng)光電子的最大初動能，A、D錯誤；由eq f(c,)知，甲乙丙，B正確；同一光電管，截止頻率相等，C錯誤5. 圖3為一光電管電路，滑動變阻器滑動觸頭P位于AB上某點，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加大照射光強度B換用波長短的光照射C將P向B滑動D將電源正負極對調(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，那么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、外加電壓的大小及方向均無關(guān)可見要使

17、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某同學采用如圖4所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象當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，直至電流計中的電流恰好為零，此時電壓表的電壓值U稱為反向截止電壓，根據(jù)反向截止電壓可以計算出光電子的最大初動能Ekm.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，那么以下關(guān)系式中不正確的選項是()圖4A頻率為1的光照射時光電子的最大初速度v eq r(f(2eU1,m)B陰極K金屬的逸出功W0h1eU

18、1C陰極K金屬的極限頻率0eq f(U21U12,U1U2)D普朗克常量heq f(e(U1U2),12)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能分別為Ekm1h1W0、Ekm2h2W0；光電子在光電管內(nèi)減速，由動能定理知，eU1Ekm1和eU2Ekm2，聯(lián)立以上各式解得W0h0h1eU1h2eU2；頻率為1的光照射時光電子的最大初速度為 eq r(f(2eU1,m)，普朗克常量heq f(e(U1U2),12)，極限頻率0eq f(U12U21,U1U2)，選項C符合題意二、多項選擇題7用極微弱的可見光做雙縫干預實驗，隨著時間的增加

19、，在屏上先后出現(xiàn)如圖5甲、乙、丙所示的圖象，那么()圖5A圖象甲說明光具有粒子性B圖象乙說明光具有波動性C用紫外光觀察不到類似的圖象D實驗說明光是一種概率波答案ABD解析圖象甲說明光具有粒子性，圖象乙、丙說明光具有波動性8光電效應(yīng)的實驗結(jié)論是：對某種金屬()A無論光強多強，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度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小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，只有入射光的頻率大于極限頻率0時，才會發(fā)生光電效應(yīng)，選項A正確

20、，B錯誤；光電子的初動能與入射光的強度無關(guān)，隨入射光頻率的增加而增大，選項D正確，C錯誤9用頻率為1的單色光照射某種金屬外表，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外表，下面說法正確的選項是()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能增大D如果21，逸出光電子的最大初動能不受影響答案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，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek，以下說法正確的選項是()A對于同種金屬，Ek與照射光的強度無關(guān)B對于同種金屬，Ek與照射光的波長成

21、反比C對于同種金屬，Ek與光照射的時間成正比D對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系E對于不同種金屬，假設(shè)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逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標為，與縱軸交點坐標為)由圖可知()圖6A該金屬的截止頻率為1014 HzB該金屬的截止頻率為1014 HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為 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W0h0eq f(10341014,1019) eV eV，D錯誤三、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