2021届高考物理一轮总复习课时训练36光电效应波粒二象性练习及答案
2021年高考物理复习导与练 第1节 光电效应 波粒二象性
第1节光电效应波粒二象性基础必备1.(2019·四川德阳质检)(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是(BCD)A.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性B.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显C.光的波动性可以看做是大量光子运动的规律D.频率大的电磁波更容易发生光电效应解析:我们既不能把光看成宏观现象中的波,也不能把光看成宏观现象中的粒子,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,A项错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,B项正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒子性,C项正确;频率大的电磁波更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象,D项正确.2.(2019·河南郑州二模)用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图像如图所示,该实验表明(C)A.光的本质是波B.光的本质是粒子C.光的能量在胶片上分布不均匀D.光到达胶片上不同位置的概率相同解析:用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图样说明光具有波粒二象性,故A,B错误;该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的,也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀,故C正确,D错误.3.(2019·山东滨州模拟)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的(A)A.波长B.频率C.能量D.动量解析:由光电效应方程hν=m+W,且W=hν0,可得光电子的最大初动能m=hν-hν0,由于钙的截止频率大于钾的截止频率,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较小的能量、动量,C,D错误;又由p=可知光电子动量较小时,波长较大,频率较小,A正确,B错误.4.(2019·甘肃兰州月考)(多选)如图所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是(BD)A.入射光太弱B.入射光波长太长C.光照时间短D.电源正、负极接反解析:若入射光波长太长,入射光的频率低于截止频率时,不能发生光电效应,选项B正确;电路中电源反接,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,选项D正确.5.(2019·广东肇庆二模)频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为E km.改为频率为2ν的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(C)A.E km-hνB.2E kmC.E km+hνD.E km+2hν解析:根据光电效应方程得E km=hν-W,若入射光频率变为2ν,则E km'=h·2ν-W=2hν-(hν-E km)=hν+E km,故选项C正确.6.(2019·辽宁葫芦岛一模)普朗克在研究黑体辐射的基础上,提出了量子理论,下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体实验规律的是(D)解析:黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射强度越大,故A,C 错误;黑体辐射的波长分布情况随温度变化而改变,温度越高,辐射的电磁波的波长越短,辐射强度的极大值向波长缩短的方向移动,故B错误,D正确.7.(2019·辽宁鞍山调研)(多选)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是(BD)A.光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C.对于同种金属而言,遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长,这个现象称为康普顿效应解析:光电效应中,金属板向外发射的电子叫光电子,光子是光量子的简称,A错误;用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率,B 正确;根据光电效应方程hν=W+eU0可知,对于同种金属而言(逸出功一样),入射光的频率越大,遏止电压也越大,即遏止电压与入射光的频率有关,C错误;在石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应,D正确.8.(2019·福建莆田一模)分别用频率为ν和2ν的甲、乙两种单色光照射某金属,逸出光电子的最大初动能之比为1∶3,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,电子电荷量为e.下列说法正确的是(B)A. 用频率为2ν的单色光照射该金属,单位时间内逸出的光电子数目一定较多B.用频率为ν的单色光照射该金属不能发生光电效应C.甲、乙两种单色光照射该金属,只要光的强弱相同,对应光电流的遏止电压就相同D.该金属的逸出功为hν解析:单位时间内逸出的光电子数目与光的强度有关,与光的频率无关,选项A错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能m=hν-W和m=2hν-W,逸出光电子的最大初动能之比为1∶3,联立可得逸出功W=hν,用频率为hν的单色光照射该金属不能发生光电效应,选项B正确,D错误;两种光的频率不同,光电子的最大初动能不同,由m=eU 0可知对应的遏止电压是不同的,选项C错误.能力培养9.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料(D)材料钠铜铂极限波长(nm) 541 268 196A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子解析:根据光电效应方程可知,m=hν-W=h-W,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长最小值小于100 nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A,B,C错误.10.(2019·湖南长沙模拟)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能m随入射光频率ν变化的mν图像.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个mν坐标系中,用实线表示钨、虚线表示锌,则正确反映这一过程的图是(A)解析:依据光电效应方程m=hν-W可知,mν图线的斜率代表普朗克常量h,因此钨和锌的mν图线应该平行.图线的横轴截距代表截止频率ν0,而ν0=,因此钨的截止频率小些,综上所述,选项A正确.11.(多选)如图(甲)所示是研究光电效应规律的实验电路.用波长为λ1的单色光a 照射阴极K,反复调节滑动变阻器,灵敏电流计的指针都不发生偏转;改用波长为λ2的单色光b照射K,调节滑动变阻器,测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差U AK满足如图(乙)所示规律.则(AC)A.λ1>λ2B.增加a光的照射强度一定能使电流计的指针发生偏转C.如果只增加b光的照射强度,则图像与横轴交点不变D.如果只改变阴极K的材料,则图像与横轴交点不变解析:由题意可知,单色光a不能发生光电效应现象,单色光b可以发生光电效应现象,发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于金属的截止频率,故a光的频率低,波长长,故λ1>λ2,故A正确;增加a光的照射强度不能发生光电效应现象,电流计指针不偏转,故B错误;只增加b光的照射强度,则饱和电流增加,图像与纵轴交点变大,图像与横轴交点不变,故C正确;图像与横轴交点表示遏止电压,改变阴极K 的材料,则改变了逸出功W,根据光电效应方程结合动能定理可知eU0=hν-W,则遏止电压会发生变化,图像与横轴交点变化,故D错误.12.(多选)如图所示电路可研究光电效应规律,图中标有A和K的为光电管,其中A为阳极,K为阴极.理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源,用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为6.0 V.现保持滑片P位置不变,以下判断正确的是(AC)A.光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB.若增大入射光的强度,电流计的读数不为零C.若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不为零解析:由题给电路图可知,图中所加电压为反向减速电压,由题意可知遏止电压为6 V,由m=hν-W=eU 0得W=4.5 eV,选项A正确;当电压达到遏止电压时,所有电子都不能到达A极,无论光强如何变化,电流计示数仍为零,选项B错误;若光子能量增大,根据光电效应方程,光电子的最大初动能一定变大,选项C正确;若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,则遏止电压为5 V,滑片P向左移动少许,电流计的读数可能仍为零,选项D错误.13.(2019·山东菏泽联考)如图所示,当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时,此时滑片P处于A,B中点,电流表中有电流通过,则(A)A.若将滑动触头P向B端移动,电流表读数有可能不变B.若将滑动触头P向A端移动,电流表读数一定增大C.若用红外线照射阴极K,电流表中一定没有电流通过D.若用一束强度相同的紫外线照射阴极K,电流表读数不变解析:所加的电压,使光电子加速到达阳极,则灵敏电流表中有电流流过,且可能处于饱和电流,当滑片向B端移动时,电流表读数有可能不变;当滑片向A端移动时,所加电压减小,则光电流可能减小,也可能不变,故A正确,B错误;若用红外线照射阴极K,因红外线频率小于可见光,但是不一定不能发生光电效应,电流表不一定没有电流,故C错误;若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,紫外线的频率大于可见光的频率,则光子数目减小,电流表读数减小,故D错误.14.(2019·河南洛阳联考)(多选)1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广,成功地解释了光电效应现象,提出了光子说.在给出的与光电效应有关的四个图像中,下列说法正确的是(CD)A.图1中,当紫外线照射锌板时,发现验电器指针发生了偏转,说明锌板带正电,验电器带负电B.图2中,从光电流与电压的关系图像中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关C.图3中,若电子电荷量用e表示,ν1,ν0,U1已知,由U0ν图像可求得普朗克常量的表达式为h=D.图4中,由光电子最大初动能m与入射光频率ν的关系图像可知该金属的逸出功为E或hν0解析:用紫外线灯发出的紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,选项A错误;由题图可知电压相同时,光照越强,光电流越大,只能说明光电流强度与光的强度有关,遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,选项B错误;根据爱因斯坦光电效应方程eU0=hν-W,可知U0=ν-,U0ν图像的斜率表示,即=,解得h=,选项C正确;根据光电效应方程m=hν-W知mν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功,则逸出功为E,当最大初动能为零,入射光的频率等于金属的截止频率,则金属的逸出功等于hν0,选项D正确.。
高考物理一轮复习考点全攻关专题(78)光电效应 波粒二象性(原卷版)
2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（78）光电效应波粒二象性（原卷版）命题热点一：光电效应光路和光电效应方程的应用例1(多选)(2019·福建厦门市上学期期末质检)利用光电管研究光电效应的实验电路图如图1所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图1A．改用紫外线照射K，电流表中没有电流通过B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变大C．若将滑动变阻器的滑片滑到A端，电流表中一定无电流通过D．若将滑动变阻器的滑片向B端滑动，电流表示数可能不变变式1研究光电效应的实验规律的电路图如图2所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K 极接电源负极，加反向电压时，反之．当有光照射K极时，下列说法正确的是()图2A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关B．光电子的最大初动能与入射光频率有关C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大例2用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz变式2(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b命题热点二：光电效应图象例3在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图3所示，则()图3A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c随之增大C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大变式3用如图4甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知()图4A．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大B．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大C．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最小D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小变式4(2020·河北唐山市第一次模拟)用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图5甲所示，实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.则下列说法中正确的是()图5A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k约为1.2×10－19 J命题热点三：光的玻璃二象性和物质波例4(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是()A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构变式5下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是()A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．泊松亮斑和光电效应D．光的反射和光电效应变式6(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等变式7下列说法正确的是()A．铀核发生α衰变时，释放出α粒子和一定的能量，目前核电站就是利用铀核发生α衰变时释放的能量B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子D．机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性课时精练1.用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大．则()A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大B．金属A的逸出功比金属B的逸出功大C．金属A的截止频率比金属B的截止频率低D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速2．有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产生光电效应的措施是()A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间3．(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长，光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子4．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性5.已知某种金属的极限频率为νc，现用频率为3νc的光照射此金属板，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()A．4hνc B．3hνc C．2hνc D．hνc6. 某金属发生光电效应，光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν之间的关系如图1所示．已知h 为普朗克常量，e 为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是( )图1A ．入射光的频率小于νc 也可能发生光电效应现象B ．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C ．若用频率是2νc 的光照射该金属，则遏止电压为hνc eD ．遏止电压与入射光的频率无关7. (多选)下列说法中正确的是( )A ．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B ．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C ．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗条纹处落下光子的概率小D ．单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性8. 如图2，用导线将验电器与某种金属板连接，用一束蓝光照射金属板时验电器金属箔片未张开，下列措施中可能使验电器金属箔片张开的是( )图2A ．换用强度更大的蓝光照射B ．换用红外线照射C ．换用极限频率较大的金属板D．换用极限频率较小的金属板9.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3×10－18 W，眼睛就能察觉．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为()A．6 B．60 C．600 D．6 00010.用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面，均发生了光电效应．下列说法正确的是()A．用蓝光照射金属时，逸出的光电子最大初动能更大B．用蓝光照射金属时，单位时间内逸出的光电子数更多C．增加光照强度，逸出的光电子最大初动能增大D．如果换用红光照射，一定能使该金属发生光电效应11.用如图3所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某一位置，开关S闭合时，用单色光a 照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，用单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则()图3A．a光的强度一定大于b光的强度B．a光的频率一定大于阴极K的极限频率C．b光的频率一定小于阴极K的极限频率D．开关S断开后，用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针一定不会发生偏转12.从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图4甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c与入射光频率ν，作出图乙所示的U c－ν图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是()图4A ．h ＝e U c2－U c1ν2－ν1B ．h ＝U c2－U c1e ν2－ν1C ．h ＝ν2－ν1e U c2－U c1 D ．h ＝e ν2－ν1U c2－U c1。
高考物理《光电效应、波粒二象性》真题练习含答案
高考物理《光电效应、波粒二象性》真题练习含答案1．[2024·山西省忻州市期中联考]对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．关于黑体辐射，下列说法正确的是() A．黑体不会辐射电磁波B．温度低于0 ℃的物体不会辐射电磁波C．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律答案：C解析：一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，温度越高，辐射的电磁波越强，A、B错误；普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，C正确，D错误．2.[2023·辽宁卷]原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂．某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④.若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为E k，则()A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于E k答案：A解析：由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为E k，根据E km＝hν－W逸出功则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于E k，选项D错误．故选A.3．在光电效应实验中，某同学用a、b两种单色光分别照射同一光电管，发现a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压．下列说法正确的是()A．a光对应的光电子最大动能较小B．a光光子的能量小于b光光子的能量C．a光的粒子性比b光的粒子性明显D．a光在真空中的传播速度大于b光答案：C解析：由爱因斯坦光电效应方程得E km＝hν－W0＝eU c，a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压，所以a光对应的光电子最大初动能较大，a光的频率较大，a光光子的能量大于b光光子的能量，A、B错误；a光的频率较大，所以a光的粒子性比b光的粒子性明显，C正确；a光和b光在真空中的传播速度一样大，D错误．4．(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验．如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上，已知电子质量为9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列说法正确的是()A．发射电子的动能约为8.0×10－15JB．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11mC．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样答案：BD解析：根据动量大小与动能关系可知，发射电子的动能约为E k＝p22m≈8.0×10－17J，A错误；发射电子的物质波波长λ＝hp≈5.5×10－11m，B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，C错误，D正确．5．[2024·四川省成都市模拟]分别用波长为λ和2λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为3∶1，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )A ．hc 4λB ．hc 2λC ．3hc 4λD ．hc λ答案：A解析：单色光的能量为E ＝hν＝h c λ，根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为E km ＝hν－W ，则E km 1＝h c λ －W ，E km 2＝h c 2λ－W ，其中E km 1∶E km 2＝3∶1，联立解得W ＝hc 4λ，A 正确．6．[2024·湖南省长沙市雅礼中学月考]如图所示为研究光电效应的电路图．开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K 时，电流表有示数．下列说法正确的是( )A ．若只让滑片P 向D 端移动，则电流表的示数一定增大B ．若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大C ．若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K ，则阴极K 的逸出功变大D ．若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K ，则电流表的示数一定为零 答案：B解析：只让滑片P 向D 端移动，A 、K 间电压增大，所加电压为正向电压，如果光电流达到饱和值，增加电压，电流表示数也不会增大，A 错误；只增加单色光强度，逸出的光电子数增多，光电流增大，B 正确；阴极K 的逸出功与入射光无关，C 错误；若改用波长大于λ0的单色光，能量减小，可能会发生光电效应，则电流表的示数不一定为零，故D 错误．7．[2024·浙江省百校调研](多选)如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图．当有烟雾进入时，来自光源S 的光被烟雾散射后进入光电管C ，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流．如果产生的光电流大于10－8 A ，便会触发报警系统．金属钠的遏止电压U c 随入射光频率ν的变化规律如图2所示，则( )A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×10－7 m B．图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量hC．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N＝6.25×1010个D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的答案：CD解析：根据题意可知金属的截止频率为νc＝6×1014Hz，则有λ＝cνc＝3.0×1086.0×1014m＝5.0×10－7 m，所以光源S发出的光波波长不能大于5.0×10－7 m，A错误；根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电效应方程可得eU c＝E k＝hν－hνc ，整理得U c＝heν－heνc，由此可得图像的斜率为he，B错误；当光电流等于10－8A时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为N＝Ite＝10－8×11.6×10－19个＝6.25×1010个，C 正确；当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，D正确．。
第十六章第1讲 光电效应 波粒二象性--2025版高考总复习物理
[基础落实练]1．(2021·辽宁卷)赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更容易产生电火花。
此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。
最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是() A．玻尔B．康普顿C．爱因斯坦D．德布罗意解析：玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，A错误；康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒子性，B错误；爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，C正确；德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，D错误。
答案：C2．利用如图所示的装置观察光电效应现象，将光束照射在金属板上，发现验电器指针没有张开。
欲使验电器指针张开，可()A．改用逸出功更大的金属板材料B．改用频率更大的入射光束C．增加该光束的照射时间D．增大该光束的强度解析：改用逸出功更大的金属板材料，更不可能发生光电效应现象，验电器指针不能张开，故A错误；发生光电效应现象的条件是入射光的频率要大于或等于金属的极限频率，与入射光的强度和入射光的照射时间无关，则改用频率更大的入射光束，可以使验电器指针张开，故B正确，C、D错误。
答案：B3.如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的极限波长是()A．2λB．3λC．4λD．6λ解析：根据U c e＝12m v2m＝hcλ－hcλ0，则U c1e＝hcλ－hcλ0，U c2e＝hc2λ－hcλ0，其中U c1U c2＝31，解得λ0＝4λ。
答案：C4．(2022·全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。
普朗克常量为h＝6.63×10-34J·s。
R约为()A．1×102m B．3×102mC．6×102m D．9×102m解析：根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时间所辐射的光的能量。
高中物理一轮复习同步练习：光电效应 波粒二象性(二)
光电效应波粒二象性同步训练（二）一、单选题1．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是( )A．金属的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流强度与入射光强度无关C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应2．如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则( )A．若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B．若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变3．(2018·高考全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.28×10－19 J。
已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1。
能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz4．(2020·天津市等级考模拟)频率为ν的入射光照射某金属时发生光电效应现象。
已知该金属的逸出功为W ，普朗克常量为h ，电子电荷量大小为e ，下列说法正确的是( )A ．该金属的截止频率为h WB ．该金属的遏止电压为hν－W eC ．增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数不变D ．增大入射光的频率，光电子的最大初动能不变5．(2020·浙江省名校协作体5月模拟)一群处于n ＝3 的氢原子自发跃迁，产生的光子a 、b 、c 射入图甲所示光电管且都能发生光电效应，实验中三种光子的光电流 I 与电压 U 的关系图象如图乙所示，则( )A ．光子a 产生的光电子的遏止电压最小B ．光子c 产生的光电子最大初动能最小C ．在同一介质中光子c 的折射率最小D ．在同一介质中光子a 的临界角最小6．(2020·湖北七市州教科研协作体5月联考)在探究光电效应现象时，某小组的同学使用频率为ν的单色光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为E k ，已知普朗克常量用h 表示，则( )A ．用频率为ν2的单色光照射该金属时有可能发生光电效应B．用频率为2ν的单色光照射该金属时逸出的光电子最大初动能等于2E kC．该金属的逸出功为hνD．若增加该光的强度，则逸出的光电子最大初动能增大7.(2020·汕头二模)紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出．已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在315 nm～400 nm之间，而明火中的紫外线波长主要在200 nm～280 nm之间，下列说法正确的是( )A．要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280 nmB．明火照射到的时间要足够长，c、d端才有输出电压C．仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的电压为零D．火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大8.放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线9.(2020·泰安市一轮检测)已知氢原子基态的能量为E1＝13.6 eV。
物理一轮复习 专题50 光电效应 波粒二象性(练)(含解析)
专题50 光电效应波粒二象性1．（多选）某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m,功率为5。
0×10—3W的连续激光.已知可见光波长的数量级为10-7m,普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，该激光器发出的是：（）A．是紫外线B．是红外线C．光子能量约为1。
3×10—18J D．光子数约为每秒3。
8×1016个【答案】BD【名师点睛】解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系cE hλ=.2．（多选）研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v的光照射光电管电极K时，有光电子产生。
光电管K、A极间所加的电压U可由图中的电压表测出，光电流I由图中电流计测出，下列关于光电效应实验规律的说法中,正确的是：（ )A．降低入射光的频率有可能光电管电极K上无光电子放出B．当滑片P位于P′右端时,电极K、A间所加电压使从电极K发出的光电子加速C．保持入射光频率不变，当增大入射光光强时，图中电流计示数不变D．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、A极间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值【答案】AD【名师点睛】本题考查了光电效应的应用，涉及到的知识点也较多，要仔细分析，注意理解光电子在电场中加速还是减速是解题的关键3．（多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知： （ )A ．随温度升高,各种波长的辐射强度都增加B ．随温度降低,各种波长的辐射强度都增加C ．随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】ACD【解析】由图可知，随着温度的升高,各种波动的辐射强度都有增加,且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故A 、C 、D 正确,B 错误.【名师点睛】根据黑体辐射的实验规律图分析辐射强度与温度的关系，以及辐射确定的极大值随着温度变化的关系。
高考物理一轮复习 波粒二象性课后练习(新题,含解析)
课时训练41 波粒二象性一、选择题1．甲、乙两种单色光分别垂直射入一块厚玻璃砖，已知它们通过玻璃砖的时间t甲>t乙，那么，甲、乙两种单色光光子的能量关系是( )A．E甲>E乙 B．E甲<E乙C．E甲＝E乙 D．不能确定解析垂直射入玻璃砖后，通过的路程相等，频率较大的光的波速较小，由t甲>t乙知甲光的频率大，光子的能量大，选项A正确．答案 A2现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)()A．2种 B．3种C．4种 D．5种解析当照射光子的能量大于金属的逸出功时产生光电效应．由E＝hν及c＝λν得E＝h cλ＝6.63×10－34×3×1084×10－7J＝4.97×10－19 J，照射光光子的能量大于铯、钙的逸出功，故能产生光电效应的材料有2种，选项A正确．答案 A3.如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性解析弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确．答案 D4．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样一种粒子．光的波粒二象性表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．答案 C5．根据爱因斯坦光子说，光子能量ε等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)( )A．h cλ B．hλcC．hλ D.hλ解析光子的能量ε＝hν，ν＝cλ，故ε＝hcλ.答案 A6.如图所示，近年来数码相机已经进入千家万户，用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为( ) A ．像素的多少，与光的本质无关 B ．像素少，光的波动性显著C ．像素多，说明大量光子表现光具有粒子性D ．像素的多少能说明光具有波粒二象性，像素多光的波动性显著解析 根据光的波粒二象性，当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质，少量或个别光子容易显示出光的粒子性；光在传播时，表现出波的性质，大量光子产生的效果往往显示出波动性．像素越多，光子与物质作用的个数越多，波动性越明显，照片越清晰，D 正确． 答案 D7.[2013·上海卷]某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m ，功率为5.0×10－3 W 的连续激光．已知可见光波长的数量级为10－7 m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的( ) A ．是紫外线 B ．是红外线C ．光子能量约为1.3×10－18 JD ．光子数约为每秒3.8×1016个解析 由于激光的波长大于可见光的波长，所以激光是红外线，A 项错误，B 项正确；光子能量hν＝hc λ＝6.63×10－34×3×1081.5×10－6 J ＝1.3×10－19 J ，C 项错误；每秒发出的光子数n＝P hν＝5.0×10－31.3×10－19个＝3.8×1016个，D 项正确． 答案 BD 8．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB ．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5 eV解析 由光电效应方程Ek ＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确、B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014 J＝1.77 eV或W0＝hν－Ek＝6.63×10－34×5.5×1014 J－0.5 eV＝1.78 eV，选项D错误．答案AC9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，则( )A．图象(a)表明光具有粒子性B．图象(c)表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波解析图象(a)曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象(b)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同．也可以发生上述现象，故C错误．答案ABD10．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波的波长和频率为1 MHz的无线电波A.B．无线电波通常情况下表现出波动性C．电子照射到金属晶体(大小约为10－10 m)上能观察到波动性D．只有可见光才有波动性解析弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A 正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误．答案ABC11.[2013·江苏卷]如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的哪一个物理量也相等．( ) A ．速度 B ．动能 C ．动量 D ．总能量解析 由公式p ＝hλ可知，它们的动量相等，C 项正确．答案 C二、非选择题12．X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，求X 射线每个光子的能量E 和动量p.解析 根据E ＝hν，λ＝h p ，c ＝λν可得，X 射线每个光子的能量为E ＝hcλ，每个光子的动量为p ＝hλ.答案 见解析13．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．由此可知，光电子的最大初动能为________．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极时的最大动能为________．图乙中，电压表读数为 2 V 不变而照射光的强度增到原来的三倍，此时电子到达阳极时的动能是________．解析 光子能量hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程hν＝12mv2m ＋W0，当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU ＝12mv2m 知，最大初动能12mv2m ＝eU ＝0.6 eV对题图乙，当电压表读数为U′＝2 V 时，电子到达阳极的最大动能Ek ＝12mv2m ＋eU′＝0.6 eV＋2 eV ＝2.6 eV根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，电压为2 V 不变，则电子到达阳极的最大动能不变，仍为2.6 eV. 答案 0.6 eV 2.6 eV 2.6 eV14．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝hp ，式中p是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波的10－4倍．求： (1)电子的动量大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字． 解析 (1)由λ＝hp得p ＝h λ＝ 6.6×10－3410－4×440×10－9 kg·m/s＝1.5×10－23 kg·m/s. (2)eU ＝Ek ＝p22m ，又λ＝hp联立解得U ＝h22emλ2，代入数据解得U ＝8×102 V. 答案 (1)1.5×10－23 kg·m/s (2)U ＝h22emλ28×102 V。
2021版高考物理一轮复习第十一章光电磁波波粒二象性 课时训练(含解析) 人教版
课时1 光的折射全反射1.酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,你会看到在一定距离之外,地面显得格外明亮,仿佛是一片水面,似乎还能看到远处车、人的倒影,但当你靠近“水面”时,它也随你的靠近而后退,对此现象解释正确的是( C )A.此“水面”存在,但在较远的地方B.“水面”不存在,是由于酷热难耐,人产生的幻觉C.太阳辐射到地面,使地表空气温度升高,折射率小,发生全反射D.太阳辐射到地面,使地表空气温度升高,折射率大,发生全反射解析:酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,地表附近层的空气温度比上层高,密度比上层小,折射率也比上层小,光照射到地面时发生全反射,人在远处观察仿佛是一片水面,但此“水面”不存在,也不是人产生的幻觉。
故选项A,B,D错误,C正确。
2.(多选)如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片,湖水清澈见底,近处湖面水下的景物(石块、沙砾等)都看得很清楚,而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影,其景物则根本看不到。
下列说法中正确的是( BC )A.远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B.光线由水射入空气,光的波速变大,波长变长C.远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,可能发生了全反射,所以看不见D.近处水面下景物的光线射到水面处,入射角较小,反射光强而折射光弱,因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中解析:山峰的光线在水面上发生了反射,逆着反射光线可以看到清晰的倒影,全反射只有在光从光密介质射入光疏介质时才可能发生,故选项A错误;光线由水射入空气,折射率n减小,光的波速v=变大,而频率不变,由波速公式v=λf知波长变大,故选项B正确;远处水面下景物的光线射到水面处(从光密介质射向光疏介质),入射角i很大,当入射角i大于等于全反射临界角C时会发生全反射,光线不能射出水面,因而看不见,故选项C正确;近处水面下景物的光线射到水面处,入射角较小,不易发生全反射,则反射光较弱而折射光较强,则射出水面而进入人眼睛中能量较多,故D错误。
高考物理一轮复习同步练习(名师解析)15-专题1光电效应 光的波粒二象性
第十五章专题一课时提能·精炼1.对光电效应的解释正确的是() A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出成为光电子B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应就不能发生C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同【解析】电子只可吸收一个光子，若不能逸出，则不会吸收该光子，A错误；发生光电效应时，入射光子能量hν>W，否则便不能发生光电效应，B正确；光电子的最大初动能与光的强度无关，C错误；逸出功W＝hν0，故知D正确．【答案】BD2．对爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W，下面的理解中正确的是() A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能E kB．式中的W表示每个光电子从金属中飞出的过程中克服金属中正电荷引力所做的功C．逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W＝hν0D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比【解析】爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的初动能都小于这个值．若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W＝hν0.由E k＝hν－W可知E k和ν之间是一次函数关系，不是正比关系．本题应选C.【答案】 C3．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是() A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方【解析】光子是高速运动的微观粒子，少量光子时仅表现为粒子性，A错误；光的波动性表明光的频率越高，光子的能量越大，B正确；在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C错误，D正确．【答案】BD4．(2009·四川模拟)用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是() A．改用强度较小的黄光照射B．改用γ射线照射C．改用强度较强的绿光照射D．改用红外线照射【解析】根据光电效应方程E km＝hν－W，要使E km增大，只能增大入射光的频率．故A、C、D错误，B正确．【答案】 B5．(2009·北京崇文模拟)颜色不同的a 光和b 光由某介质射向空气时，临界角分别为C a 和C b ，且C a >C b .当用a 光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b 光照射，则( )A ．不一定能发生光电效应B ．光电子的最大初动能增加C ．单位时间内发射的光电子数增加D ．入射光强度增加【解析】 根据n ＝1sin C ，n a <n b，则b 光频率较大，故A 错误，根据E ＝hν－W ，B 正确．入射光频率增大，光电子数、光强不一定增加，C 、D 错误．【答案】 B6．(2009·南京模拟)在以下各种说法中，正确的是( )A ．黑体是一种理想模型，它不会反射外来的电磁波，却不断地向外辐射电磁波B ．用单色光照射同一光电管，改变单色光的频率时，光电效应的截止频率、遏止电压都不会改变C ．不确定关系说明，不可能同时准确知道微观粒子的位置和动量，因而便不能用“轨迹”来描述它D ．玻尔将量子观念引入原子模型．由跃迁理论可知，只有当入射光子的能量等于氢原子某两个能级之差时，氢原子中的电子才会吸收它【解析】 由黑体辐射特点知A 正确；根据光电效应方程，E km ＝hν－W ，ν变化，E km 变化，再根据eU ＝12m v 2，遏止电压要发生变化，B 错误，根据不确定关系和玻尔理论知，C 、D 正确．【答案】 ACD7．物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片．若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( )A ．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子， 表现出光的波动性B ．单个光子通过双缝后的落点可以预测C ．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D ．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方【解析】 每个光子的运动规律是不确定的，底片上出现的一些不规则的点子，表明了光的粒子性．只有大量光子的行为才能表现出光的波动性．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，暗条纹处是光子到达机会较少的地方。
2025年高考物理一轮复习专题精讲精练—光电效应 波粒二象性(解析版)
2025年高考物理一轮复习专题精讲精练—光电效应波粒二象性（解析版）1.知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．考点一光电效应的实验规律1．光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．2．实验规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．3．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．[例题1]（2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响因素，则（）A．电源的左端为负极B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大【解答】解：A．光电子从K极逸出后要能顺利的形成光电流，需要加上正向电压，因此电源的左端为正极，光电子在电场力的作用下向A板做定向移动，从而形成光电流，故A错误；B．换更高频率的光照射，可以增大光电子的动能增加，使单位时间到达A极板的电子数增多，电流增大；若到达饱和光电流，换更高频率的光照射，光电流并不会增大，电流表示数不变，故B错误；C．当滑动变阻器移动到最左端时，A、K两极板的电压为零，但逸出的光电子具有动能，可以到达A极板，因此电流表的示数不为零，故C错误；D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，A、K两极板的电压增大，光电子在电场力的作用下移动的更快，即单位时间内到达A极板的光电子数目增多，则光电流增大，但若光电流已经达到饱和，增大两极板的电压，光电流不在变化，因此滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大，故D正确。
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1 课时练习36 光电效应 波粒二象性 1.
(对光电效应的理解)(2019·广东化州模拟)如图所示是光电管的工作原理电路图,一束波长为λ1
的单色光照射到光电管的阴极,电路中产生了光电流,下列判断正确的是( )
A.若电路中电源的正、负极反接后,电路中仍可能有光电流 B.单色光照射一段时间后,才能观察到电流表指针转动 C.若另一束波长为λ2的单色光(λ2>λ1)照射到光电管的阴极时,电路中也可能产生光电流但光电流肯定比前次小
D.入射光的强度一定时,电路中光电流的大小随电压的增大而持续增大 2.
(光电效应现象)(2019·广东阳江模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么( )
A.a光的波长一定大于b光的波长 B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 1
3. (光电效应方程的应用)(2019·浙江宁波期末)光电效应实验装置如图所示。用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应,已知逸出功为W,普朗克常量为h,电子电荷量为e。调节变阻器滑动片,使光电流逐渐减小;当电流表示数恰好减小到零时,电压表的示数U可能是下列的( )
A.U=ℎℎℎ−ℎℎ B.U=2ℎℎℎ−ℎℎ C.U=2hν-W D.U=5ℎℎ2ℎ−ℎℎ 4.
(光电效应方程的应用)如图所示,用波长为λ0的单色光照射某金属,调节变阻器,当电压表的示数为某值时,电流表的示数恰好减小为零;再用波长为4ℎ05的单色光重复上述实验,当电压表的示数增加到原来的3倍时,电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h,真空中光速为c。该金属的逸出功为( )
A.5ℎℎ4ℎ0 B.ℎℎℎ0 C.7ℎℎ8ℎ0 D.7ℎℎ4ℎ0 5.(波粒二象性)(2019·吉林通榆县月考)关于波粒二象性,下列说法中正确的是( ) 1
A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应,则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应
B.图乙中入射光的强度越大,则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大 C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性 D.戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性 6.(光电效应图象问题)(2019·吉林延边区模拟)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调,电源的正负极也可以对调,分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示,由图可知( )
A.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最大 B.单色光a和c的频率相同,且a光更强些,b光频率最大 C.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最小 D.单色光a和c的频率不同,且a光更强些,b光频率最小 7. 1
(多选)(光电效应图象问题)(2019·山东日照模拟)某种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示,E、ν0为已知量。由图线信息可知( )
A.逸出功W0=E B.图象的斜率表示普朗克常量的倒数 C.图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关 D.若入射光频率为3ν0,则光电子的最大初动能为3E 素养综合练 8.
(2019·安徽合肥模拟)研究光电效应的电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是( )
9.(2019·浙江台州模拟)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。 1
Uc/V
0.541 0.637 0.714 0.809 0.8
78
ν/1
014 Hz
5.644 5.888 6.098 6.303 6.5
01
由以上数据描点连线,可得直线方程,如图所示。
则这种金属的截止频率约为( ) A.3.5×1014 Hz B.4.3×1014 Hz C.5.5×1014 Hz D.6.0×1014 Hz 10.
(2019·江苏常州检测)用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的关系图象如图所示,已知普朗克常量为h,电子的带电荷量为e,求:
(1)照射在金属表面上的这束光的最小功率P; (2)该金属的极限频率νc。 1
11.(2019·北京西城一模)可利用如图1所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整,电源的正负极也可以对调。
(1)a.电源按图1所示的方式连接,且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近。试判断:光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?b.现有一电子从K极板逸出,初动能忽略不计,已知电子的电量为e,电子经电压U加速后到达A极板。求电子到达A极板时的动能Ek。
(2)在图1装置中,通过改变电源的正、负极,以及移动变阻器的滑片,可以获得电流表示数与电压表示数U之间的关系,如图2所示,图中Uc叫遏止电压。实验表明,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。请写出光电效应方程,并对“一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的”做出解释。
(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性,设计实验并测量了某金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν。根据他的方法获得的实验数据绘制成如图3所示的图线。已知电子的电量e=1.6×10-19 C,求普朗克常量h。(运算结果保留1位有效数字) 1
参考答案 课时练习36 光电效应 波粒二象性 1.A 将电路中电源的正、负极反接,光电子做减速运动,有可能到达阳极,所以还可能有光电流,A正确。光电效应具有瞬时性,若能产生光电流,则不需要等待时间,B错误。换用波长为λ2(λ2>λ1)的光照射阴极时,光的频率变小,但光电流的大小与光的强度有关,与光的频率无关,C错误。增加电路中电源的路端电压,光电流达到饱和电流时不再增大,D错误。
2.D 用一定频率的a单色光照射光电管时,电流计指针会发生偏转,知νa>ν0,a光的波长小于b光的波长,故A项错误;发生光电效应的条件:ν>ν0,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转,故B项错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计G的电流方向是c流向d,故C项错误;增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大,故D项正确。
3.A 根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为:Ek=hν-W 根据动能定理可得电压表示数至少为:eUc=Ek=hν-W 解得:Uc=ℎℎℎ−ℎℎ,故A正确,BCD错误;故选A。 4.C 接通开关,当电压表读数大于或等于U时,电流表读数为零,遏止电压为U,根据光电效应方程,光电子的最大初动能为:Ekm=eU=hℎℎ0-W0;用波长为4ℎ05的单色光照射时,Ekm=3eU=hℎ45ℎ0-W0;联立解
得:W0=7ℎℎ8ℎ0,故C正确,ABD错误。故选C。 5.D 在可见光中,紫光的频率最大,故紫光光子的能量最大,紫光照射到锌板上可以发生光电效应,但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应,A错误;入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量,但不能增大逸出光电子的最大初动能,B错误;光的散射揭示了光的粒子性,没有揭示光的波动性,C错误;衍射是波特有的现象,故电子束衍射实验证明了电子具有波动性,D正确。 1
6.B a、c两光照射后遏止电压相同,根据Ekm=eUc,可知产生的光电子最大初动能相等,可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大,故a光的强度较大,单色光b照射后遏止电压较大,根据Ekm=eUc,可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大,根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,b光的频率大于a光的频率,故ACD错误,B正确。
7.AC 根据光电效应方程Ek=hν-W0知,Ek=0时,有hν0-W0=0,所以逸出功W0=hν0,由题图可知,ν=0时,得-E=0-W0,所以W0=E,A正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0知,任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随频率ν的变化而变化,且是线性关系,直线的斜率等于普朗克常量,B错误。根据
A的分析可知,E等于金属的逸出功,所以题图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关,C正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,若入射光频率为3ν0,则光电子的最大初动能为2E,D错误。
8.C 频率相同的光照射金属,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能相等,根据Ekm=eUc知,遏止电压相等,光越强,饱和光电流越大,C正确。
9.B 遏止电压为零时,入射光的频率等于截止频率,根据方程Uc=0.3973ℎ1014-1.7024,当Uc=0时,ν=4.3×1014Hz,B正确。
10.答案 (1)ℎ0ℎℎ0ℎ (2)ℎℎ0-ℎℎℎℎ 解析 (1)由饱和光电流为I0,可知单位时间内产生的光电子的个数n=ℎ0ℎ 照射到金属上的光子全部被金属吸收,则照射到金属上的光子的个数N=ℎ0ℎ 所以这束光照射在金属表面上的功率P=N·hν0=ℎ0ℎℎ0ℎ。 (2)由动能定理及Uc为遏止电压可知,电子的最大初动能Ekm=eUc 根据光电效应方程得Ekm=hν0-hνc 所以该金属的极限频率νc=ℎℎ0-ℎℎcℎ。 11.答案 (1)电子加速运动 Ek=eU (2)Ek=hν-W0 因Uc=ℎℎℎ−ℎ0ℎ,可见对于一定频率的光,无论光强如何,遏止电压相同。 (3)h为6×1034 J·s 解析 (1)a.所加电压产生的电场由A到K,对于电子为加速电场,做加速运动。 b.由动能定理,可得Ek=eU。 (2)由光电效应方程:Ek=hν-W0,又Ekm=eUc