2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題50 光電效應(yīng) 波粒二象性（測(cè)）（含解析）

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1、 專(zhuān)題50 光電效應(yīng) 波粒二象性 【滿(mǎn)分：110分 時(shí)間：90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 18題只有一項(xiàng)符合題目要求； 912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。) 1．下列有關(guān)光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是： （ ） 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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著 D．大量光子的行為往往顯示出粒子性 【答案】C 【解析】光具有波粒二象性，故A錯(cuò)誤；電子是組成原子的基本粒子，有確

2、定的靜止質(zhì)量，是一種物質(zhì)實(shí)體，速度可以低于光速；光子代表著一份能量，沒(méi)有靜止質(zhì)量，速度永遠(yuǎn)是光速，故B錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著，故C正確；大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，故D錯(cuò)誤； 【名師點(diǎn)睛】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，而單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著。 2．關(guān)于光電效應(yīng)，下列表述正確的是： （ ） A．光照時(shí)間越長(zhǎng)，光電流越大 B．入射光頻率大于極限頻率時(shí)就能產(chǎn)生光電子 C．入射光足夠強(qiáng)，就可以有光電流 D．不同的金屬

3、逸出功都是一樣的 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】解決本題關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件和規(guī)律；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率，入射光的頻率越大，最大初動(dòng)能越大．光的強(qiáng)度大不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，不一定有光電流，在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的強(qiáng)度影響光電流的大小。 3．用藍(lán)光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)?，F(xiàn)將該藍(lán)光的強(qiáng)度減弱，則： （ ） A．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C．從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】A 【解析】光照強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)照射到金

4、屬表面的光子數(shù)目減小，因此單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目減小，故A正確；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能為：Ek=hv-W，W為逸出功，由此可知光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的頻率增大而增大，與光照強(qiáng)度強(qiáng)弱，及光照時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，故BC錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．故選A． 【名師點(diǎn)睛】理解光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件，以及光電流大小的決定因素；每種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率即極限頻率，當(dāng)光子的頻率大于極限頻率時(shí)，才發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度與單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目有關(guān)。 4．下列描繪兩種溫度下黑體輻

5、射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中，符合黑體輻射規(guī)律的是： （ ） 【答案】A 【名師點(diǎn)睛】要理解黑體輻射的規(guī)律：溫度越高，輻射越強(qiáng)越大，溫度越高，輻射的電磁波的波長(zhǎng)越短；順利解決本題，一定要熟練記憶本深刻理解教材的基本的內(nèi)容，這是我們學(xué)好物理的捷徑。 5．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是： （ ） A．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 B．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】解

6、決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件，以及掌握光電效應(yīng)方程，并能靈活運(yùn)用．明確發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的頻率會(huì)影響光電子的最大初動(dòng)能；入射光的強(qiáng)度會(huì)影響光電流的大小。 6．紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每一道閃光稱(chēng)為一個(gè)光脈沖，現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為P，所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間為，波長(zhǎng)為，則每個(gè)光脈沖中含有的光子數(shù)是： （ ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】每列光脈沖的長(zhǎng)度，由光速公式，能量子公式及能量關(guān)系得，故選項(xiàng)D正確。 【名師點(diǎn)睛】光脈沖的能量是所有光子能量的總和；光脈沖的長(zhǎng)度即光在一個(gè)脈沖時(shí)間內(nèi)傳播的

7、距離。 7．如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們相等的是 ： （ ） A．速度 B．動(dòng)能 C．動(dòng)量 D．總能量 【答案】C 【解析】根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式，若一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的波長(zhǎng)相等，則動(dòng)量P也相等，故C正確， ABD錯(cuò)誤．故答案為C。 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查德布羅意波長(zhǎng)公式和玻爾原子理論，在考綱中屬于基本要求，該題是2013年江蘇高考題，作為高考真題難度不是很大。 8．用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖．下列說(shuō)法中正確的是：

8、 （ ） A．a(chǎn)光光子的頻率大于b光光子的頻率，a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度； B．a(chǎn)光光子的頻率小于b光光子的頻率，a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度； C．如果使b光的強(qiáng)度減半，則在任何電壓下，b光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度一定比a光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度??； D．另一個(gè)光電管加一定的正向電壓，如果a光能使該光電管產(chǎn)生光電流，則b光一定能使該光電管產(chǎn)生光電流。 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】要熟練掌握所學(xué)公式，明確各個(gè)物理量之間的聯(lián)系．如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動(dòng)能等都有光的頻率有關(guān)；對(duì)于本題解題的關(guān)鍵是通過(guò)圖象判定a、b兩種單色光誰(shuí)的頻率大，反向截止電壓大的則初動(dòng)能大，初

9、動(dòng)能大的則頻率高，故b光頻率高于a光的．逸出功由金屬本身決定。 9．如圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，下列說(shuō)法正確的是： （ ） A．由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率最高 B．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 C．用0.68eV的光子入射能使氫原子躍遷到n=4的激發(fā)態(tài) D．用n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬能發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】BD 【解析】n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為10.2eV，而n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為12.09eV，故由n=2能級(jí)躍遷到n

10、=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量小于由n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量，所以由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率小，A錯(cuò)誤；根據(jù)可得這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光，B正確；0.68eV小于1.51，故不能使得n=3能級(jí)上的氫原子電離，C錯(cuò)誤；n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為10.2eV，故可以使得逸出功為6.34eV的金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確； 【名師點(diǎn)睛】本題涉及氫原子的能級(jí)公式和躍遷，光子的發(fā)射，光子能量的計(jì)算，光電效應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，涉及面較廣．只有入射光子的能量大于金屬的逸出功才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)． 10．強(qiáng)度不同的兩束綠光分別去照射兩種不同的金屬，結(jié)果均發(fā)生了光電效

11、應(yīng)，則： （ ） A．強(qiáng)度大的綠光照射的金屬，逸出的光電子的初動(dòng)能一定大 B．兩種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能一定相同 C．改為用藍(lán)光照射這兩種金屬肯定還可以發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．在相同時(shí)間內(nèi)，強(qiáng)度較大的綠光照射的金屬逸出的光電子數(shù)較多 【答案】CD 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程，分析光電子的最大初動(dòng)能．光電子的數(shù)目、光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。 11．某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長(zhǎng)為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W的連續(xù)激光。已知可見(jiàn)光波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，該激光器發(fā)出的是： （ ）

12、 A．是紫外線(xiàn) B．是紅外線(xiàn) C．光子能量約為1.3×10-18J D．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個(gè) 【答案】BD 【解析】波長(zhǎng)的大小大于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，屬于紅外線(xiàn)．故A錯(cuò)誤，B正確．光子能量．故C錯(cuò)誤．每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)．故D正確．故選BD。 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵熟悉電磁波譜中波長(zhǎng)的大小關(guān)系，以及掌握光子能量與波長(zhǎng)的大小關(guān)系。 12．某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開(kāi)關(guān)S，在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此電壓表

13、的電壓值U稱(chēng)為遏止電壓，根據(jù)遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能Ekm．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測(cè)量到遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，則下列關(guān)系式中正確的是： （ ） A．用頻率為ν1的光照射時(shí)，光電子的最大初速度v＝ B．陰極K金屬的逸出功W0＝hν1－eU1 C．陰極K金屬的極限頻率νc＝ D．普朗克常數(shù) 【答案】ABC 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)動(dòng)能定理求光電子的最大初速度；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程求金屬的逸出功和普朗克常量h；由求金屬的極限頻率。 二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、1

14、6題每題15分；共50分） 13．（10分）分別用波長(zhǎng)為λ和的單色光照射同一金屬板，發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能之比為 1∶2，以 h 表示普朗克常量c 表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為 ． 【答案】 【解析】設(shè)此金屬的逸出功為W，根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式： 當(dāng)用波長(zhǎng)為的光照射時(shí)：， 當(dāng)用波長(zhǎng)為的光照射時(shí)：， 又，解組成的方程組得：。 【名師點(diǎn)睛】本題比較簡(jiǎn)單，但是涉及物理量比較多，在應(yīng)用公式的同時(shí)要理清物理量之間的關(guān)系，同時(shí)要熟練應(yīng)用愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。 14．（10分）一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)圖如圖所示，則： (1)氫原

15、子由量子數(shù)n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏？ (2)用(1)中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能是多大？ 金屬 銫 鈣 鎂 鈦 逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 【答案】(1)2.55eV　(2)銫；0.65eV 【名師點(diǎn)睛】正確根據(jù)氫原子的能級(jí)公式和躍遷進(jìn)行有關(guān)問(wèn)題的計(jì)算，是原子物理部分的重點(diǎn)知識(shí)，要注意加強(qiáng)訓(xùn)練． 15．（15分）如圖所示是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置簡(jiǎn)圖。在抽成真空的玻璃管內(nèi)，K為陰極(用金屬銫制成，發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV)，A為陽(yáng)極。在a、b間

16、不接任何電源，用頻率為ν(高于銫的極限頻率)的單色光照射陰極K，會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表指針有偏轉(zhuǎn)。這時(shí)，若在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負(fù)極，并使a、b間電壓從零開(kāi)始逐漸增大，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到2.1 V時(shí)，電流表的示數(shù)剛好減小到零。求：(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s) (1)a、b間未接直流電源時(shí)，通過(guò)電流表的電流方向。 (2)從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能EK是多少焦? (3)入射單色光的頻率是多少?(最終結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 【答案】(1)向上；(2) 3.36×10-19J；(3) 9.65×1015Hz 【解析】 (1)向上 (2)對(duì)初動(dòng)能最

17、大的電子應(yīng)用動(dòng)能定理： 0-EKm =-eUc EKm=2.1ev=3. 36×10-19J ⑶ 根據(jù)EKm = hγ-W0 得γ=9.65×1015Hz 【名師點(diǎn)睛】本題難度較小，掌握光電效應(yīng)方程及各物理量的物理意義是關(guān)鍵 16．（15分）通過(guò)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓與入射光頻率，作出的圖像，由此算出普朗克常量h，圖中頻率，遏止電壓、以及電子的電荷量e為已知，則： ①普朗克常量h=______________ ②該金屬的截止頻率=______________ 【答案】①② 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合動(dòng)能定理，通過(guò)圖線(xiàn)的斜率求出普朗克常量，根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合逸出功與截止頻率的關(guān)系，列方程組求出金屬的截止頻率． 9