2018年高考物理一輪復習 專題50 光電效應 波粒二象性（練）（含解析）.doc

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1、 專題50 光電效應 波粒二象性 1．（多選）某半導體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W的連續(xù)激光。已知可見光波長的數(shù)量級為10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，該激光器發(fā)出的是： （ ） A．是紫外線 B．是紅外線 C．光子能量約為1.3×10-18J D．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個 【答案】BD 【名師點睛】解決本題的關鍵熟悉電磁波譜中波長的大小關系，以及掌握光子能量與波長的大小關系。 2．（多選）研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為v的光照射光電管電極K時，有光電子產

2、生。光電管K、A極間所加的電壓U可由圖中的電壓表測出，光電流I由圖中電流計測出，下列關于光電效應實驗規(guī)律的說法中，正確的是： （ ） A．降低入射光的頻率有可能光電管電極K上無光電子放出 B．當滑片P位于P′右端時,電極K、A間所加電壓使從電極K發(fā)出的光電子加速 C．保持入射光頻率不變，當增大入射光光強時，圖中電流計示數(shù)不變 D．保持入射光頻率、光強不變，若只增大光電管K、A極間所加的加速電壓，光電流會趨于一個飽和值 【答案】AD 【名師點睛】本題考查了光電效應的應用，涉及到的知識點也較多，要仔細分析，注意理解光電子在電場中加速還是減速是解題的關鍵 3

3、．（多選）黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知： （ ） A．隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加 B．隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加 C．隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D．隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動 【答案】ACD 【解析】由圖可知，隨著溫度的升高，各種波動的輻射強度都有增加，且隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．故A、C、D正確，B錯誤。 【名師點睛】根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律圖分析輻射強度與溫度的關系，以及輻射確定的極大值隨著溫度變化的關系。 4．（多選）已知鈣和鉀的截止頻率分別為和z，

4、在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鉀逸出的光電子具有較大的： （ ） A．波長 B．頻率 C．能量 D．動量 【答案】BCD 【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得：Ek=hγ-W0，又 W0=hγc；聯(lián)立得：Ek=hγ-hγc，據(jù)題鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大，由上式可知：從鉀表面逸出的光電子最大初動能較大，由，可知鉀光電子的動量較大，根據(jù)可知，波長較小，則頻率較大．故A錯誤，BCD正確．故選BCD． 【名師點睛】解決本題的關鍵要掌握光電效應方程Ek=

5、hγ-W0，明確光電子的動量與動能的關系、物質波的波長與動量的關系. 5．已知鋅的逸出功為3.34eV，用某單色紫外線照射鋅板時，逸出光電子的最大速度為106m/s，求該紫外線在水中傳播時的波長λ（電子質量me=9.11×10-31kg，普朗克常量h=6.63×10-34J?s，1eV=1.60×10-19J， 水的折射率n = 1.33） 【答案】 【名師點睛】明確愛因斯坦的光子說的內容和正確應用光電效應方程。光子說、光電效應方程、能量守恒定律，比較簡單，但是在運算中容易出錯。 1．關于光電效應的說法正確的是： （ ） A．光電子的最大初動能與入射光頻率

6、成正比 B．逸出功與入射光的頻率有關 C．某金屬在一束紫外光照射下發(fā)生光電效應，若改用一束強度更弱的紫外光照射，也一定會產生光電效應 D．在光電效應實驗中，若加大正向電壓，則飽和光電流也增大。 【答案】C 【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率增大而增大，選項A錯誤； 逸出功只于金屬本身決定，但是與入射光的頻率無關，選項B錯誤；發(fā)生光電效應只于入射光的頻率有關，而與入射光的強度無關，某金屬在一束紫外光照射下發(fā)生光電效應，若改用一束強度更弱的紫外光照射，也一定會產生光電效應，選項C正確；在光電效應實驗中，飽和電流與光強有關，故光強不變，若加大正向電壓，則

7、飽和光電流不變，選項D錯誤。 【名師點睛】此題是對光電效應的考查；要知道光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強度無關；最大初動能隨入射光的頻率增大而增大；飽和光電流大小與入射光的強度成正比. 2．（多選）如圖是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象，由圖象可知： （ ） A．該金屬的逸出功等于E B．該金屬的逸出功等于hν0 C．入射光的頻率為2ν0時，產生的光電子的最大初動能為2E D．該圖線的斜率表示普朗克常量 【答案】ABD 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光電效應方程Ekm=hv-W0，能夠結合

8、圖線得出逸出功的大小和普朗克常量，能靈活運用光電效應方程。 3．（多選）美國物理學家密立根利用圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關系，描繪出圖乙中的圖像，由此算出普朗克常量h。電子電量用e表示，下列說法正確的是： （ ） A．入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片P應向M端移動 B．增大入射光的強度，光電子的最大初動能也增大 C．由圖像可知，這種金屬的截止頻率為 D．由圖像可求普朗克常量表達式為 【答案】CD 【解析】入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，則遏止電壓增大，測遏制電壓時，應使滑動變阻器的滑片P向N端移動，故A錯誤

9、；根據(jù)光電效應方程知，光電子的最大初動能與入射光的強度無關，故B錯誤；根據(jù)，解得，圖線的斜率，則，當遏止電壓為零時，，故C、D正確。 【名師點睛】入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，遏止電壓增大．根據(jù)光電效應方程得出的關系式，通過關系式得出斜率、截距表示的含義。 4．（多選）如圖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4.27，與縱軸交點坐標0.5）。由圖可知： （ ） A．該金屬的截止頻率為4.27 x 1014Hz B．該金屬的截止頻率為5.5 x 1014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D

10、．該金屬的逸出功為0.5 eV 【答案】AC 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光電效應方程，以及知道逸出功與極限頻率的關系，結合數(shù)學知識即可進行求解． 5．已知鋅板的極限波長λ0＝372 nm.今用處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出的光照射鋅板，已知氫原子能級公式En＝E1，E1＝－13.6 eV，電子質量me＝9.1×10－31 kg，問： (1)氫原子發(fā)出光子的能量多大； (2)鋅板發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能是多少； (3)具有最大初動能的電子對應的德布羅意波長多大． 【答案】(1)1.632×10－18 J　(2)1.097×10－18 J(3)4.7×10－10 m

11、 【解析】 (1)氫原子n＝2能級的能量值 E2＝E1＝－3.4 eV 發(fā)出光子的能量 hν＝E2－E1＝10.2 eV＝1.632×10－18 J. (2)鋅板的逸出功 W＝＝J＝5.35×10－19 J 由光電效應方程Ek＝hν－W＝1.632×10－18 J－5.35×10－19 J＝1.097×10－18 J. (3)由動能與動量的關系Ek＝，得電子動量 pe＝＝kg·m/s＝1.41×10－24 kg·m/s 由德布羅意關系λ＝得λ＝4.7×10－10 m. 【名師點睛】正確掌握光電效應方程以及德布羅意關系是解決本題的關鍵 1．【2017·新課標Ⅲ卷】（多

12、選）在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是： （ ） A．若νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa–Eka>hνb–Ekb 【答案】BC 【名師點睛】本題主要考查光電效應。發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光的強弱只影響單位時間內發(fā)出光電子的數(shù)目；光電子的最大初動能和遏止電壓由照射光的頻率和金

13、屬的逸出功決定；逸出功由金屬本身決定，與光的頻率無關。 2．【2017·北京卷】2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm（1 nm=10–9 m）附近連續(xù)可調的世界上最強的極紫外激光脈沖。大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用。 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）： （ ） A．10–21 J

14、B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J 【答案】B 【解析】一個處于極紫外波段的光子的能量約為，由題意可知，光子的能量應比電離一個分子的能量稍大，因此數(shù)量級應相同，故選B。 【名師點睛】根據(jù)題意可知光子的能量足以電離一個分子，因此該光子的能量應比該分子的電離能大，同時又不能把分子打碎，因此兩者能量具有相同的數(shù)量級，不能大太多。 3．【2016·全國新課標Ⅰ卷】（多選）現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是： （ ） A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變

15、大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關 【答案】ACE 【名師點睛】本題主要考查光電效應。發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光的強弱只影響單位時間內發(fā)出光電子的數(shù)目；本題涉及的光電效應知識較多，很多結論都是識記的，注意把握現(xiàn)象的實質，明確其間的聯(lián)系與區(qū)別；平時積累物理知識。 4．【2015·江蘇·12C（1）】（多選）波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有：

16、 （ ） A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波也相等 【答案】AB 【解析】 光電效應說明光的粒子性，所以A正確；熱中子在晶體上產生衍射圖樣，即運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯誤；根據(jù)的德布羅意波長公式，，又質子的質量大于電子的質量，所以動能相等的質子和電子，質子的德布羅意波較短，所以D錯誤。 【方法技巧】 本題主要是識記，光電效應黑體輻射以及物質波等，理解光的波粒二象性。 5．【2015·上?！?0】用很弱的光做單縫衍射實驗，改變曝光時間，在膠片上出現(xiàn)的圖像如圖所示，該實驗表明： （ ） A．光的本質是波 B．光的本質是粒子 C．光的能量在膠片上分布不均勻 D．光到達膠片上不同位置的概率相同 【答案】C 【名師點睛】 本題考查光的波粒二象性，意在考查考生對教材內容的掌握情況。只要能簡要運用教材相關知識點分析一些現(xiàn)象就行，屬于容易題。 9