《高考備考指南 物理 》課件-第1講　光電效應(yīng)　波粒二象性

第1講光電效應(yīng)波粒二象性(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P111~112)知識鞏固練習(xí)1.(多選)下列說法正確的是()A.愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上建立了光電效應(yīng)方程B.康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動量C.玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗規(guī)律D.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【答案】ACD【解析】愛因斯坦提出了光子假說，建立了光電效應(yīng)方程，A正確.康普頓效應(yīng)表明光子既有能量，又有動量，B錯誤.玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗規(guī)律，C正確.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D正確.2.如圖所示為一光電管電路，滑動變阻器觸頭位于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()A.加大照射光的強(qiáng)度B.換用頻率更高的光照射C.將P向a滑動D.將電源正、負(fù)極對調(diào)【答案】B【解析】由題意可知，電表沒有偏轉(zhuǎn)，是由于沒有發(fā)生光電效應(yīng).發(fā)生光電效應(yīng)的條件為ν>ν0.增加入射光的強(qiáng)度不能使電流計G的指針偏轉(zhuǎn)，A錯誤.換用頻率高的光照射，從而可能發(fā)生光電效應(yīng)，導(dǎo)致電流表指針偏轉(zhuǎn)，B正確.當(dāng)沒有發(fā)生光電效應(yīng)時，P向a滑動減小電壓更不會形成電流，C錯誤.電源正負(fù)極對調(diào)，若能發(fā)生光電效應(yīng)，則出來的電子反而做減速運(yùn)動，更不可能形成光電流，D錯誤.3.下圖為黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系圖像.從圖像可以看出，隨著溫度的升高()A.各種波長的輻射強(qiáng)度都在減小B.只有波長短的輻射強(qiáng)度增加C.輻射電磁波的波長先增大后減小D.輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動【答案】D【解析】由圖像可以看出，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，沒有輻射強(qiáng)度減小的，且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，A、B、C錯誤，D正確.4.(2022年靜安二模)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.只有光子數(shù)很多時，光才具有粒子性C.一束單色光的能量可以連續(xù)變化D.光的波長越長，光子的能量越小【答案】D【解析】“光子說”提出光子既有波長又有動量，是波動說和粒子說的統(tǒng)一，不同于牛頓的“微粒說”，A錯誤.當(dāng)光子數(shù)很少時，顯示粒子性；大量光子顯示波動性，B錯誤.愛因斯坦的“光子說”提出在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光子，每個光子的能量E=hν，故光的能量是不連續(xù)的，C錯誤.根據(jù)ν=cλ，光的波長越長，頻率越小，能量E=hν也越小，D正確5.研究光電效應(yīng)時，用不同頻率的紫外線照射金屬鋅得到的光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖像應(yīng)是下列四個圖中的()ABCD【答案】C【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek=hν-W0，其中W0為金屬的逸出功，W0=hν0.由此可知，Ek-ν圖像是一條直線，橫軸截距大于零.C正確，A、B、D錯誤.綜合提升練習(xí)6.(2023年深圳一模)有些金屬原子受激后，從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時，會發(fā)出特定顏色的光.圖甲所示為鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值，鈉原子發(fā)出頻率為5.09×1014Hz的黃光，可見光譜如圖乙所示.鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光的顏色為()A.紅色 B.橙色C.綠色 D.青色【答案】A【解析】由波爾理論結(jié)合普朗克的量子假說，即E=hν，根據(jù)圖甲可得ENa=hνNa，ELi=hνLi，代入數(shù)據(jù)可得νLi≈4.48×1014Hz.對照圖乙可知，鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光的顏色為紅光.7.(多選)如圖所示，光電管陰極K的極限頻率為ν0.現(xiàn)用頻率為ν(ν>ν0)的光照射陰極，下列說法正確的有()A.照射光強(qiáng)度越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多B.陰極材料的逸出功等于hνC.當(dāng)在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時，光電流恰好為零，則光電子的最大初動能為eUD.當(dāng)入射光頻率增大為原來的2倍時，光電子的最大初動能也增大為原來的2倍【答案】AC【解析】光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率.當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時，增大入射光的強(qiáng)度則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，光電流越大，A正確.根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ek=hν-W0.光電管陰極K的極限頻率為ν0，陰極材料的逸出功W0=hν0，B錯誤.當(dāng)在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時，光電流恰好為零，則光電子的最大初動能為Ek=eU，C正確.根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ek=hν-W0.當(dāng)入射光頻率增大為原來的2倍時，光電子的最大初動能一定大于原來的2倍，D錯誤.8.(2022年全國乙卷)一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6×10-7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個.普朗克常量為h=6.63×10-34J·s.R約為()A.1×102m B.3×102mC.6×102m D.9×102m【答案】B【解析】一個光子的能量為E=hν，ν為光子的頻率.又c=λν，光源每秒發(fā)出的光子個數(shù)n=Phν=Pλhc，P為光源的功率.光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)相同，此時距光源的距離為R處，每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)有3×1014個，那么此處的球面的表面積S=4πR2，則nS=3×1014.聯(lián)立以上各式解得R≈3×9.(2022年濟(jì)南一模)光電管是一種利用光照產(chǎn)生電流的裝置.當(dāng)入射光照在管中金屬板上時，可以形成光電流.下表記錄了某同學(xué)進(jìn)行光電管實(shí)驗時的數(shù)據(jù).由表中數(shù)據(jù)得出的以下論斷正確的是()次入射光子能量/eV相對光強(qiáng)飽和光電流/mA逸出光電子的最大初動能/eV14.0弱290.824.0中430.834.0強(qiáng)600.8A.三次實(shí)驗采用了不同頻率的入射光B.三次實(shí)驗光電管中的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV，不論光強(qiáng)多大，飽和光電流一定大于60mAD.若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大初動能為1.8eV【答案】D【解析】入射光子的能量相同，根據(jù)ε=hν可知三次實(shí)驗采用了頻率相同的入射光，A錯誤.根據(jù)Ek=hν-W0可知，最大初動能相同，則逸出功相同，因此金屬板材質(zhì)相同，B錯誤.飽和光電流只與光照強(qiáng)度有關(guān)，C錯誤.根據(jù)Ek1=ε1-W0，Ek2=ε2-W0，代入數(shù)據(jù)得Ek2=1.8eV，D正確.10.(2022年北京朝陽二模)氖泡可用于指示和保護(hù)電路.在玻璃管中有兩個相同的板狀金屬電極，并充入低壓氖氣，在兩極間接入電壓使氖氣導(dǎo)電，如果金屬電極發(fā)出的電子在電場作用下獲得足夠的能量，就能使氖氣發(fā)光.將氖泡、保護(hù)電阻和電壓可調(diào)的電源按如圖所示的電路連接，氖泡用黑紙包住，黑紙上留出一條狹縫使光可以照射到氖泡.發(fā)現(xiàn)在沒有光照的暗室中，當(dāng)電源電壓為U0時，氖泡恰能發(fā)光；當(dāng)電源電壓為U1(U1<U0)時，氖泡不發(fā)光，但用頻率為ν1的紫光照射氖泡，氖泡也恰能發(fā)光.兩次實(shí)驗中，氖泡恰能發(fā)光時回路中的電流可認(rèn)為相等.已知普朗克常量為h，電子電荷量為e.下列說法正確的是()A.若保持電壓U1不變，用黃光照射氖泡，氖泡也能發(fā)光B.通過實(shí)驗可知，紫光的光子能量hν1=eU0-eU1C.通過實(shí)驗可知，電極中的電子脫離金屬至少需要eU0的能量D.實(shí)驗中必須使用直流電源才能觀察到上述現(xiàn)象【答案】B【解析】如果金屬電極發(fā)出的電子在電場作用下獲得足夠的能量就能使氖氣發(fā)光.假設(shè)恰好能讓氖氣發(fā)光的電子動能為Ek，電極中的電子脫離金屬至少需要的能量為W0，在沒有光照的暗室中，當(dāng)電源電壓為U0時，氖泡恰能發(fā)光，發(fā)光時電路電流為I，保護(hù)電阻為R，則有e(U0-IR)=Ek+W0.當(dāng)電源電壓為U1(U1<U0)時，同時用頻率為ν的紫光照射氖泡，氖泡也恰能發(fā)光，則