第72講光電效應(yīng)波粒二象性（練習(xí)）

第72講光電效應(yīng)波粒二象性（模擬精練+真題演練）1．（2023·吉林白山·統(tǒng)考一模）用甲、乙兩種單色光分別照射鋅板，都能發(fā)生光電效應(yīng)。已知乙光的頻率是甲光頻率的2倍，用甲光照射鋅板逸出的光電子的最大初動(dòng)能為，用乙光照射鋅板逸出的光電子的最大初動(dòng)能為，則鋅板的逸出功為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳解】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有；解得故選A。2．（2023·河北唐山·開灤第一中學(xué)校考模擬預(yù)測）金屬鈦由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿，以及高強(qiáng)度、低密度，被美譽(yù)為“太空金屬”。用頻率為2.5×1015Hz的單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng)。從鈦表面放出光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖所示。普朗克常數(shù)h=6.63×10?34J·s，則下列說法正確的是（）

A．鈦的極限頻率為2.5×1015HzB．鈦的逸出功為6.63×1019JC．隨著入射光頻率的升高，鈦的逸出功增大D．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比【答案】B【詳解】AB．由題圖可知，當(dāng)最大初動(dòng)能等于零時(shí)，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則有，可知鈦的逸出功，A錯(cuò)誤，B正確；C．逸出功由金屬本身的性質(zhì)決定，與入射光頻率無關(guān)，C錯(cuò)誤；D．由題圖可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，D錯(cuò)誤。故選B。3．（2023·吉林通化·梅河口市第五中學(xué)?？寄M預(yù)測）某探究小組在實(shí)驗(yàn)室用相同雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量甲、乙兩種單色光的波長時(shí)，發(fā)現(xiàn)甲光的相鄰亮條紋間距大，乙光的相鄰亮條紋間距小，若用這兩種光分別照射同一金屬板，且都能發(fā)生光電效應(yīng)，以下說法正確的時(shí)（）

A．甲種單色光對(duì)應(yīng)圖2中的曲線BB．乙種單色光光子的動(dòng)量小C．若想通過圖1裝置測得圖2中的和，需使A極接電源正極，K極接電源的負(fù)極D．若用甲乙兩種單色光，對(duì)同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，則甲種光更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象【答案】D【詳解】AB．甲光干涉條紋間距大說明甲光波長較長，頻率低，使同一金屬板發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，甲光對(duì)應(yīng)的最大初動(dòng)能小，所以遏止電壓小，甲光應(yīng)對(duì)應(yīng)曲線C，據(jù)可知甲光的動(dòng)量小，故AB錯(cuò)誤；C．圖2中所示電壓為遇止電壓，在光電管兩端應(yīng)加反向電壓，A極板應(yīng)接電源負(fù)極，K極板應(yīng)接正極，故C錯(cuò)誤；D．波長越長的光，對(duì)同一障礙物衍射現(xiàn)象越明顯，甲光的更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故D正確。故選D。4．（2023·湖南·模擬預(yù)測）某實(shí)驗(yàn)小組研究光電效應(yīng)規(guī)律時(shí)，用不同頻率的光照射同一光電管并記錄數(shù)據(jù)，得到遏止電壓與頻率的關(guān)系圖線如圖甲所示，當(dāng)采用綠色強(qiáng)光、綠色弱光、紫色弱光三種光照射同一光電管時(shí)，得到的光電流與電壓的關(guān)系如圖乙所示。已知電子的電荷量為，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知（）

A．普朗克常量 B．光電管的極材料的逸出功為C．光為紫色弱光 D．光為綠色強(qiáng)光【答案】A【詳解】A．根據(jù)光電效應(yīng)方程有根據(jù)動(dòng)能定理可得聯(lián)立可得可知圖像的斜率為解得故A正確；B．根據(jù)由圖像可知當(dāng)時(shí)則有解得該實(shí)驗(yàn)所用光電管的極材料的逸出功為故B錯(cuò)誤；CD．入射光頻率越大，遏止電壓越大，所以、為同一種光，且、的頻率小于的頻率，則、為綠光，為紫光。而入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，所以為強(qiáng)綠光，故C、D錯(cuò)誤。故選A。5．（2023·河南鄭州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）用光電管探究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用不同頻率的光照射兩種光電管的陰極時(shí)，得到的遏止電壓與入射光的頻率的關(guān)系分別為圖中a、b圖線所示。由圖中數(shù)據(jù)可知（）

A． B．C．普朗克常量 D．a(chǎn)圖線對(duì)應(yīng)的陰極材料的逸出功為【答案】C【詳解】AB．由光電效應(yīng)方程，可得結(jié)合圖像可知圖像的斜率故AB錯(cuò)誤；C．由，可得普朗克常量故C正確；D．a(chǎn)圖線對(duì)應(yīng)的陰極材料的逸出功為故D錯(cuò)誤。故選C。6．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示是探究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，陰極K由金屬鉀制成，金屬鉀的截止頻率為，不同色光的光子能量如表所示。已知普朗克常量為，電子的電荷量為。以下說法正確的是（

）

色光紅橙黃綠藍(lán)靛紫光子能量范圍A．用紅光照射陰極K時(shí)，只要時(shí)間足夠長，則就能發(fā)生光電效應(yīng)B．用紅光照射陰極K時(shí)，只要照射強(qiáng)度足夠大，則就能發(fā)生光電效應(yīng)C．用紫光照射陰極K時(shí)，若直流電源的左側(cè)為電源的正極，則增大K、A間的電壓時(shí)，電流表的示數(shù)先增大，后減小D．用紫光照射陰極K時(shí)，若直流電源的左側(cè)為電源的正極，則增大K、A間的電壓時(shí)，電流表的示數(shù)可以減小到0【答案】D【詳解】AB．金屬鉀的逸出功為而紅光光子能量范圍為，所以紅光照射時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)，故AB錯(cuò)誤；CD．紫光光子能量范圍為，用紫光照射時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)；紫光照射時(shí)，若直流電源的左側(cè)為電源的正極，光電管內(nèi)加反向電壓，則增大間的電壓時(shí)，靈敏電流計(jì)的示數(shù)可以減小到0，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。7．（2023·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，分別利用a、b兩束光照射到M、N兩種材料調(diào)成的陰極上，發(fā)生電效應(yīng)。已知光是氫原子從的能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光，b光是氫原子從的能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光，M是金屬鎢（逸出功為），N是金屬鈣（逸出功為）。已知?dú)湓拥趎能級(jí)的能量為其中。下列說法正確的是（）

A．光的波長大于光波長B．光光子的動(dòng)量大于光光子的動(dòng)量C．從M逸出的電子最大初動(dòng)能大于從N逸出的電子最大初動(dòng)能D．從M逸出的電子的物質(zhì)波最小波長比從N逸出的短【答案】B【詳解】C．光、光的能量為；根據(jù)光電效應(yīng)解得；故從M逸出的電子最大初動(dòng)能小于于從N逸出的電子最大初動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；A．根據(jù)氫原子能級(jí)可知光的頻率比光大，根據(jù)波長公式可知光的波長小于光波長，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)光子動(dòng)量公式可知光光子的動(dòng)量大于光光子的動(dòng)量，故B正確；D．根據(jù)光電效應(yīng)可知從M逸出的電子的物質(zhì)波最小波長比從N逸出的長，故D錯(cuò)誤。故選B。8．（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級(jí)中學(xué)校聯(lián)考三模）激光冷卻中性原子的原理如圖所示，質(zhì)量為m、速度為的原子連續(xù)吸收多個(gè)迎面射來的頻率為的光子后，速度減小。不考慮原子質(zhì)量的變化，光速為c。下列說法正確的是（）

A．激光冷卻利用了光的波動(dòng)性B．原子吸收第一個(gè)光子后速度的變化量為C．原子每吸收一個(gè)光子后速度的變化量不同D．原子吸收個(gè)光子后速度減小到原來的一半【答案】B【詳解】A．在激光制冷中體現(xiàn)了激光的粒子性，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)德布羅意波長公式有可得一個(gè)光子的動(dòng)量為根據(jù)動(dòng)量守恒有所以原子吸收第一個(gè)光子后速度的變化量為故B正確；C．由動(dòng)量守恒，每個(gè)光子的動(dòng)量相同，所以原子每吸收一個(gè)光子后速度該變量相同，故C錯(cuò)誤；D．原子吸收個(gè)光子后，根據(jù)動(dòng)量守恒有即解得故D錯(cuò)誤。故選B。9．（2023·湖南·模擬預(yù)測）汽車霧燈發(fā)出的是黃光，若每秒有N個(gè)黃光光子進(jìn)入瞳孔，正常人的眼睛就能察覺。已知人眼瞳孔直徑為d、黃光的波長、普朗克常量為h、光速為c、那么功率為P的黃色點(diǎn)光源發(fā)出的光若能被正常人察覺，光源距離人眼的最大距離為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】設(shè)光源到人眼的最大距離為R，則根據(jù)能量守恒定律有其中，解得故選C。10．（2023·北京通州·潞河中學(xué)?？既＃槁鋵?shí)國家“雙碳”戰(zhàn)略，推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，某區(qū)推進(jìn)新型綠色光伏發(fā)電，光伏發(fā)電的原理是光電效應(yīng)。假設(shè)太陽光子垂直射到發(fā)電板上并全部被吸收。已知光伏發(fā)電板面積為，發(fā)電板單位面積上受到光子平均作用力為，每個(gè)光子動(dòng)量為（其中為普朗克常量，為光子的頻率，為真空中的光速），則下列說法正確的是（）A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的強(qiáng)度越大遏止電壓越高B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的頻率越高飽和光電流一定越大C．秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為D．t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為【答案】C【詳解】A．對(duì)光電效應(yīng)的過程，根據(jù)能量守恒有即入射光的頻率越大，遏止電壓越高，故A錯(cuò)誤；B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光含有的光子數(shù)越多，其飽和光電流一定越大，故B錯(cuò)誤；CD．設(shè)t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子數(shù)為n，根據(jù)動(dòng)量定理可得已知光子的平均作用力為F，則有聯(lián)立解得光伏發(fā)電板接收到的光子數(shù)為則由可得，t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。11．（2024·浙江·模擬預(yù)測）處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到Ⅰ態(tài)和Ⅱ態(tài)時(shí)分別產(chǎn)生a光和b光。用a、b光分別照射同一光電管陰極時(shí)都能發(fā)生光電效應(yīng)，且對(duì)應(yīng)的遏止電壓，則（）A．I態(tài)和Ⅱ態(tài)對(duì)應(yīng)的能量B．a(chǎn)光和b光的光子動(dòng)量C．a(chǎn)光和b光的光子能量D．a(chǎn)和b光分別入射同一雙縫干涉裝置時(shí)相鄰亮紋間距【答案】AD【詳解】B．遏止電壓，說明a光子的能量大于b光子的能量，則a的波長小于b的波長，根據(jù)光子的動(dòng)量公式，可知光子動(dòng)量，故B錯(cuò)誤；A．光子的能量等于原子躍遷前后兩個(gè)能級(jí)之間的能量差，由于a光子的能量大于b光子，說明能級(jí)，故A正確；D．根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式，可知波長較小的a光子，其光束的干涉條紋相鄰亮紋的間距更小，即，故D正確；C．在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能等于光子能量與逸出功之差，即而遏止電壓與電子電荷量的乘積等于光電子的最大初動(dòng)能，即聯(lián)立兩式可得由，有整理得即故C錯(cuò)誤。故選AD。12．（2023·廣東深圳·深圳中學(xué)?？既＃┤鐖D為光電倍增管的原理圖，管內(nèi)由一個(gè)陰極K、一個(gè)陽極A和K、A間若干對(duì)倍增電極構(gòu)成。使用時(shí)在陰極K、各倍增電極和陽極A間加上電壓，使陰極K、各倍增電極到陽極A的電勢(shì)依次升高。當(dāng)滿足一定條件的光照射陰極K時(shí)，就會(huì)有光電子射出，在加速電場作用下，光電子以較大的動(dòng)能撞擊到第一個(gè)倍增電極上，將動(dòng)能轉(zhuǎn)移給其他電子，從而激發(fā)出更多電子，最后陽極A收集到的電子數(shù)比最初從陰極發(fā)射的光電子數(shù)增加了很多倍。下列說法正確的有（）

A．光電倍增管適用于所有頻率的光B．保持入射光不變，增大各級(jí)間電壓，陽極收集到的電子數(shù)可能增多C．保持入射光頻率和各級(jí)間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)可能影響陽極收集到的電子數(shù)D．分別用藍(lán)光和紫光照射陰極，均逸出光電子，藍(lán)光和紫光照射逸出的光電子的動(dòng)能可能相等【答案】BCD【詳解】A．光電倍增管工作時(shí)，入射光照射在陰極K上發(fā)生光電效應(yīng)，即要求入射光的頻率不低于陰極K的截止頻率，所以光電倍增管并不適用于所有頻率的光，故A錯(cuò)誤；B．保持入射光不變，增大各級(jí)間電壓，撞擊各極的電子動(dòng)能增大，從而可能激發(fā)出更多的電子，使陽極收集到的電子數(shù)增多，故B正確；C．保持入射光頻率和各級(jí)間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)，陰極K單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電數(shù)增多，可能使第一倍增極被激發(fā)出的電子增多從而最終影響陽極收集到的電子數(shù)，故C正確；D．分別用藍(lán)光和紫光照射陰極，均逸出光電子，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，由于藍(lán)光和紫光頻率不同，所以逸出的光電子的最大初動(dòng)能一定不等，但動(dòng)能可能相等，故D正確。故選BCD。13．（2023·福建廈門·廈門一中?？既＃┤鐖D所示，是研究光電效應(yīng)的電路圖。①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到I態(tài)和II態(tài)時(shí)產(chǎn)生的，若光束①通過窗口照射到陰極K后，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到位置a時(shí)，電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?：光束②通過窗口照射到陰極K后，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到位置b時(shí)，電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?，則下列說法正確的是（）

A．光束①產(chǎn)生的飽和電流一定小于光束②的飽和電流B．光束①產(chǎn)生的光電子初動(dòng)能一定小于光束②產(chǎn)生的光電子初動(dòng)能C．發(fā)生原子躍遷后對(duì)應(yīng)能級(jí)的能量D．光束①和光束②通過同一狹縫后，光束①的中央亮紋更寬【答案】CD【詳解】B．光電子的初動(dòng)能在0范圍之間，因此光束①產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能不一定小于光束②產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能，故B錯(cuò)誤：C．根據(jù)圖像可知，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到位置a時(shí)的減速電壓小于滑到位置b時(shí)的減速電壓，即光束①的遏止電壓小于光束②的遏止電壓，根據(jù)可知，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，根據(jù)由于①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到I態(tài)和II態(tài)時(shí)產(chǎn)生的，則發(fā)生原子躍遷后對(duì)應(yīng)能級(jí)的能量，故C正確：A．根據(jù)上述，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，即光束①的光子的頻率小于光束②的光子的頻率，飽和電流與光照強(qiáng)度和光的頻率有關(guān)，由于兩種光的光照強(qiáng)度關(guān)系不確定，則光束①產(chǎn)生的飽和電流與光束②產(chǎn)生的飽和電流的關(guān)系也不確定，故A錯(cuò)誤；D．光束①的光子的頻率小于光束②的光子的頻率，則光束①的光的波長大于光束②的光的波長，根據(jù)條紋間距公式可知光束①和光束②通過同一狹縫后，光束①的中央亮紋更寬，故D正確。故選CD。14．（2024·廣西南寧·南寧三中校聯(lián)考模擬預(yù)測）氫原子能級(jí)如圖甲所示，一群處于n=5能級(jí)的氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出多種頻率的光，分別用這些光照射圖乙電路的陰極K，其中3條光電流I隨電壓U變化的圖線如圖丙所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV到3.11eV之間。則（）

A．氫原子從n=5能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出4種不同頻率的可見光B．圖乙中當(dāng)滑片P從a端移向c的過程中，光電流I不斷減小C．a(chǎn)光的頻率比b光大一些D．在a光和c光強(qiáng)度相同的情況下，電路中c光的飽和光電流值大一些【答案】CD【詳解】A．氫原子從n=5能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出=10種不同頻率的光，故A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，當(dāng)滑片P從a端移向c端過程中，從a到c電壓負(fù)向減小，光電流不斷增大，故B錯(cuò)誤；C．由圖丙可知a光的遏止電壓最大，由eU=Ek=可知a光的能量最大，a光的頻率最大，c光的頻率最小，故C正確；D．c光的頻率最小，則在a光和c光強(qiáng)度相同的情況下，電路中c光的飽和光電流值大一些，故D正確。故選CD。15．（2023·河南開封·統(tǒng)考三模）用圖甲所示的裝置研究某金屬光電效應(yīng)的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，圖乙是根據(jù)