高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)53光電效應(yīng)與波粒二象性（含解析）

PAGEPAGE1光電效應(yīng)與波粒二象性一、選擇題1．(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法正確的是()A．光的波長(zhǎng)越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯B．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性C．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性答案ABC解析A項(xiàng)，光子既有波動(dòng)性又有粒子性，光的波長(zhǎng)越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性．故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．(2018·濟(jì)南一模)用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是()A．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 B．改用X射線照射C．延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間 D．改用紅外線照射答案B解析用紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，說明紫外線的頻率小于該金屬的極限頻率，要產(chǎn)生光電效應(yīng)必須增大入射光的頻率，符合條件的只有X射線．故A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．3．用一束紅光和一束紫光分別照射金屬甲和乙，它們逸出的光電子的最大初動(dòng)能相等．則金屬甲和金屬乙比較()A．甲的逸出功較大 B．乙的逸出功較大C．相同時(shí)間內(nèi)甲逸出的光電子數(shù)較多 D．相同時(shí)間內(nèi)乙逸出的光電子數(shù)較多答案B解析A、B兩項(xiàng)，紫光的頻率比紅光大，由EK＝hν－W知，用紫光照射的乙金屬的逸出功大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；C、D兩項(xiàng)，因紫光和紅光的強(qiáng)度關(guān)系未知，無法比較兩種色光在相同時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)的多少，故C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤．4．(2018·廣東模擬)已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，1eV＝1.6×10－19J．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，金屬鈀的逸出功為1.9eV，要使鈀表面發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為1.0eV，入射光的頻率約為()A．2.2×1014Hz B．4.6×1014HzC．4.6×1015Hz D．7.0×1014Hz答案D解析由公式EK＝hν－W知，入射光的頻率為：ν＝eq\f(（1＋1.9）×1.6×10－19,6.7×10－34)≈7.0×1014Hz，故A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．5．(2018·浙江模擬)(多選)如圖，用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與某種金屬板連接，用綠光照射金屬板，驗(yàn)電器指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下列判斷正確的是()A．改用紅光照射金屬板，驗(yàn)電器指針仍會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．減綠光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器指針仍會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．如果驗(yàn)電器原來帶負(fù)電，指針偏角先變小后變大D．如果驗(yàn)電器原來帶正電，指針偏角先變小后變大答案BC解析A項(xiàng)，改用紅光照射鋅板，因其頻率小于綠光的頻率，則不一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，驗(yàn)電器指針偏角不一定會(huì)偏轉(zhuǎn)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．B項(xiàng)，即使減綠光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器指針仍會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，原因是入射光的頻率沒變，故B項(xiàng)正確．C、D兩項(xiàng)，因?yàn)榘l(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，鋅板失去電子帶正電，用驗(yàn)電器與鋅板接觸，則驗(yàn)電器也帶正電，如果驗(yàn)電器原來帶負(fù)電，指針偏角先變小后變大；如果驗(yàn)電器原來帶正電，指針偏角一直變大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．6．(2018·汕頭二模)紫外光電管是利用光電效應(yīng)原理對(duì)油庫等重要場(chǎng)所進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽極，K為陰極，只有當(dāng)明火中的紫外線照射到K極時(shí)，c、d端才會(huì)有信號(hào)輸出．已知地球表面太陽光中紫外線波長(zhǎng)主要在315nm～400nm之間，而明火中的紫外線波長(zhǎng)主要在200nm～280nm之間，下列說法正確的是()A．要實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)應(yīng)大于280nmB．明火照射到的時(shí)間要足夠長(zhǎng)，c、d端才有輸出電壓C．僅有太陽光照射光電管時(shí)，c、d端輸出的電壓為零D．火災(zāi)報(bào)警時(shí)，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)越大，逸出的光電子最大初動(dòng)能越大答案C解析A項(xiàng)，由題意可知，要實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)應(yīng)小于280nm，則入射光的頻率大于截止頻率，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．B項(xiàng)，c、d端有信號(hào)輸出，與明火的照射時(shí)間無關(guān)，與紫外線的頻率有關(guān)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤．C項(xiàng)，僅有太陽光照射光電管時(shí)，入射光的頻率小于金屬的截止頻率，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，c、d端的輸出電壓為零，故C項(xiàng)正確．D項(xiàng)，火災(zāi)報(bào)警時(shí)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，照射的紫外線波長(zhǎng)越短，頻率越大，逸出的光電子最大初動(dòng)能越大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．7.(2018·山東二模)(多選)某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，E、ν0為已知量．由圖線信息可知()A．逸出功W0＝EB．圖像的斜率表示普朗克常量的倒數(shù)C．圖中E與ν0的值與入射光的強(qiáng)度、頻率均無關(guān)D．若入射光頻率為3ν0，則光電子的最大初動(dòng)能為3E答案AC解析A項(xiàng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程：EK＝hν－W0，EK＝0時(shí)有hν0－W0＝0，所以逸出功W0＝hν0，由圖，當(dāng)ν＝0時(shí)可得：－E＝0－W0所以：W0＝E.故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK＝hν－W0，任何一種金屬的逸出功W0一定，說明EK隨頻率ν的變化而變化，直線的斜率等于普朗克恒量，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)A項(xiàng)的分析可知，E等于金屬的逸出功，所以圖中E與ν0的值與入射光的強(qiáng)度、頻率均無關(guān)，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK＝hν－W0，若入射光頻率為3ν0，則光電子的最大初動(dòng)能為2E.故D項(xiàng)錯(cuò)誤．8．(多選)N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV.現(xiàn)分別用不同能量的光子照射鎢板(各光子的能量已在圖上標(biāo)出)，那么如圖中，沒有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()答案AC解析加反向電壓時(shí)，只要入射光子的能量hν≥W0＋eU，即有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，將各數(shù)值代入上式可判D項(xiàng)中光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)；B項(xiàng)加正向電壓，且入射光電子能量大于逸出功，所以有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)．綜上所述，A、C兩項(xiàng)符合題意．9．(2018·東城區(qū)一模)美國(guó)物理學(xué)家密立根通過測(cè)量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以驗(yàn)證愛因斯坦方程的正確性．如圖是某次試驗(yàn)中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν關(guān)系圖像，兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙，如果用ν0頻率的光照射兩種金屬，光電子的最大初動(dòng)能分別為E甲、E乙，則下列關(guān)系正確的是()A．W甲＜W乙，E甲＞E乙 B．W甲＞W(wǎng)乙，E甲＜E乙C．W甲＞W(wǎng)乙，E甲＞E乙 D．W甲＜W乙，E甲＜E乙答案A解析根據(jù)光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0又Ekm＝qUc解得：Uc＝eq\f(h,q)ν－eq\f(W0,q)；知Uc－ν圖線；當(dāng)Uc＝0，ν＝ν0；由圖像可知，金屬甲的極限頻率小于金屬乙，則金屬甲的逸出功小于乙的，即W甲＜W乙．如果用ν0頻率的光照射兩種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，當(dāng)相同的頻率入射光時(shí)，則逸出功越大的，其光電子的最大初動(dòng)能越小，因此E甲＞E乙，故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．10．(2018·海濱區(qū)模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先后用頻率相同但光強(qiáng)不同的兩束光照射同一個(gè)光電管．若實(shí)驗(yàn)a中的光強(qiáng)大于實(shí)驗(yàn)b中的光強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線分別以a、b表示，則下列圖中可能正確的是()答案A解析光電流恰為零，此時(shí)光電管兩端加的電壓為截止電壓，對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的截止電壓U截越大，由于入射光的頻率沒有變，故遏止電壓相同，即圖線與橫軸的交點(diǎn)相同．由于a光的光強(qiáng)大于b光的光強(qiáng)，所以a的飽和電流大于b的飽和電流．故A項(xiàng)正確、B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．故選A項(xiàng)．11．(2018·上海一模)(多選)研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，陰極K和陽極A封閉在真空管中，光通過小窗照射到陰極K上，在光的作用下，電子從陰極K逸出．把單刀雙擲開關(guān)S分別接到1、2位置，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，得到如圖2所示的電流隨電壓的變化關(guān)系圖線，下列各種判斷中正確的是()A．圖2中的乙圖是開關(guān)S接1時(shí)的圖線B．圖2中的乙圖是開關(guān)S接2時(shí)的圖線C．光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eU1D．入射光的頻率越大，圖2中的電壓U2越大答案BD解析A項(xiàng)，開關(guān)接1時(shí)，光電管所加的電壓為正向電壓，結(jié)合加正向電壓時(shí)電流的特點(diǎn)可知，圖2中的甲圖是開關(guān)S接1時(shí)的圖線．故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，開關(guān)接2時(shí)，光電管所加的電壓為反向電壓，結(jié)合加反向電壓時(shí)電流的特點(diǎn)可知，圖2中的乙圖是開關(guān)S接2時(shí)的圖線．故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，圖2中的乙圖是開關(guān)S接2光電管所加的電壓為反向電壓時(shí)的圖線，可知截止電壓為U2，所以光電子得最大初動(dòng)能為eU2.故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ekm＝hν－W＝eU截止，結(jié)合圖2中的乙圖的特點(diǎn)可知，入射光的頻率越大，圖2中的電壓U2越大．故D項(xiàng)正確．12．(2018·太原二模)(多選)如圖的實(shí)驗(yàn)中，分別用波長(zhǎng)為λ1、λ2的單色光照射光電管的陰極K，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為U1和U2設(shè)電子的質(zhì)量為m，帶電荷量為e，真空中的光速為c，下列說法正確的是()A．若λ1＞λ2，則U1＞U2B．用λ1照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為eU1C．普朗克常量等于eq\f(e（U1－U2）,c（λ2－λ1）)D．陰極K金屬的極限頻率為eq\f(c（U1λ1－U2λ2）,λ1λ2（U1－U2）)答案BD解析A項(xiàng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程，則有：eq\f(hc,λ)－W0＝Ekm，因此若λ1＞λ2，則U1＜U2，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，光電子在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：－eU1＝0－Ekm，則得光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝eU1，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：hν1＝eU1＋W，hν2＝eU2＋W，得金屬的逸出功為：W＝hν1－eU1.聯(lián)立得：h＝eq\f(e（U1－U2）,ν1－ν2)＝eq\f(eλ1λ2（U1－U2）,c（λ2－λ1）).故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極K金屬的極限頻率ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)＝eq\f(c（U1λ1－U2λ2）,λ1λ2（U1－U2）)，故D項(xiàng)正確．13．(2018·遼寧模擬)某同學(xué)用如圖(甲)所示的電路研究光電效應(yīng)中電子發(fā)射的情況與光照強(qiáng)度、光的頻率等物理量之間的關(guān)系．陰極K和陽極A是密封在真空玻璃中的兩個(gè)電極，K在受到光照射時(shí)能夠發(fā)射光電子．K、A之間的電壓大小可以調(diào)節(jié)，電源極性也可以對(duì)調(diào)．當(dāng)分別用a、b、c三束不同的光照射陰極K，得到的I－U關(guān)系分別如圖(乙)中a、b、c三條曲線所示．下列關(guān)于三束光的頻率ν、三束光的強(qiáng)度E大小關(guān)系，正確的是()A．νa＞νb＞νc，Ea＞Eb＞Ec B．νa＞νb＞νc，Ea＝Ec＜EbC．νb＞νa＝νc，Ea＞Eb＞Ec D．νa＜νb＜νc，Ea＜Eb＜Ec答案C解析由圖可知，a的飽和電流最大，因此a光束照射時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量大，光強(qiáng)大，而c光的強(qiáng)度最小，b光的強(qiáng)度介于其中，即有Ea＞Eb＞Ec；當(dāng)光電流為零時(shí)，光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率，根據(jù)eU＝hν－W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓U越大，a光、c光的遏止電壓相等，所以a光、c光的頻率相等，而b光的頻率大，綜上所述，故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．14．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成(鋅板和銅板的截止頻率分別為ν1和ν2，且ν1＜ν2)，極板的面積為S，間距為d.鋅板與靈敏靜電計(jì)相連，鋅板和銅板原來都不帶電．現(xiàn)用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)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.eq\f(d,S)(ν1－ν) B.eq\f(d,S)(ν1－ν2)C.eq\f(S,d)(eq\f(ν－ν1,ν·ν1)) D.eq\f(S,d)(ν－ν1)答案D解析現(xiàn)用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)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)．通過光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝hν－h(huán)ν1.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eU＝Ekm＝hν－h(huán)ν1.平行板電容器的電容C∝eq\f(S,d)，而Q＝CU，所以Q∝eq\f(S,d)(ν－ν1)，故D項(xiàng)正確．二、非選擇題15．(2018·江蘇)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為λ0的單色光A照射某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表