2020年高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题31 光电效应(解析版)
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题31 光电效应【专题导航】目录热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用 (1)热点题型二光电效应的图象问题 (3)（一）对E k－ν图象的理解 (4)（二）对I－U图象的理解 (5)（三）对Uc－ν图象的理解 (7)热点题型三对光的波粒二象性的理解 (8)【题型演练】 (9)【题型归纳】热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．3．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc.4．区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．【例1】(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6.63×10－34J·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 Hz C ．2×1015 Hz D ．8×1015 Hz【答案】B【解析】设单色光的最低频率为v 0，由E k ＝hv －W 0知E k ＝hv 1－W 0,0＝hv 0－W 0，又知v 1＝c λ，整理得v 0＝c λ－E kh，代入数据解得v 0≈8×1014 Hz. 【变式1】．(2019·山东泰安检测)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电 路中有光电流，则( )A ．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流D ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流 【答案】D【解析】光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，光电流不会增大，故A 错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减小，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；波长为λ2(λ2<λ0)的光的频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，故D正确．【变式2】(2017·高考全国卷Ⅱ)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 b B．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 b D．若νa>νb，则一定有hνa－E k a>hνb－E k b【答案】BC【解析】由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W0，又由动能定理有E km＝eU c，当νa>νb时，E k a>E k b，U a>U b，A错误，B正确；若U a<U b，则有E k a<E k b，C正确；同种金属的逸出功不变，则W0＝hν－E km不变，D错误．热点题型二光电效应的图象问题（一）对E k－ν图象的理解由E k－ν图象可以得到的信息(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.(2)逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0.(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.【例2】．(2019·南平市检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是()A．普朗克常量为h＝abB．断开电键S后，电流表G的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变【答案】B【解析】由hν＝W0＋E k，变形得E k＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝ba，故A错误；断开电键S后，仍有光电子产生，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误．【变式1】(多选)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 Hz B．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【答案】AC【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程E k＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV≈1.77 eV，D错误．【变式2】.(多选)(2019·山东天成大联考)某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能E k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 【答案】AC【解析】根据光电效应方程有E k＝hν－W0，根据数学函数知图象与纵坐标的交点表示逸出功，所以逸出功W0＝E，图象的斜率表示普朗克常量，故A正确，故B错误；逸出功和极限频率的大小与入射光的强度、频率均无关，由金属本身决定，故C正确；根据光电效应方程：E k＝hν－W0，当入射光频率为3ν0，则光电子的最大初动能为2E，故D错误．（二）对I－U图象的理解由I－U图象可以得到的信息(1)遏止电压U c ：图线与横轴的交点的绝对值． (2)饱和光电流I m ：电流的最大值． (3)最大初动能：E km ＝eU c .【例2】(2019·河南新乡模拟)如图甲所示，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 的变化图象如图乙所示，已知普朗克常量为h ，光电子带电荷量为e .下列说法中正确的是 ( )A. 入射光越强，光电子的能量越高 B ．光电子的最大初动能为hν0C ．该金属的逸出功为hν0—eU 0D ．用频率为eU 0h 的光照射该金属时不可能发生光电效应【答案】C【解析】根据光电效应的规律可知，入射光的频率越大，则逸出光电子的能量越大，与光强无关，选项A 错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能为E km ＝hν0－W 逸出功，选项B 错误；由图象可知E km ＝ eU 0，则该金属的逸出功为hν0－eU 0，选项C 正确；频率为eU 0h 的光的能量为hν＝ eU 0，当大于金属的逸出功(hν0－eU 0)时，同样可发生光电效应，选项D 错误；故选C.【变式】．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 【答案】B【解析】由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k 和hν＝W 0＋E k 得甲、乙光频率相等，A 错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B 正确；由hνc ＝W 0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C 错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误．（三）对Uc －ν图象的理解 由U c －ν图象可以得到的信息(1)截止频率νc ：图线与横轴的交点．(2)遏止电压U c ：随入射光频率的增大而增大．(3)普朗克常量h ：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h ＝ke .(注：此时两极之间接反向电压) 【例4】．(多选)(2019·重庆万州月考)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知 ( )A ．该金属的逸出功等于hν0B ．遏止电压是确定的，与入射光的频率无关C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0D ．入射光的频率为3ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0 【答案】AC【解析】当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W 0＝hν0，故选项A 正确；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0和－eU c ＝0－E km 得，U c ＝h e ν－W 0e ，可知当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，故选项B 错误；从图象上可知， 逸出功W 0＝hν0.根据光电效应方程E km ＝h ·2ν0－W 0＝hν0，故选项C 正确；E km ＝h ·3ν0－W 0＝2hν0，故选项D 错误．【变式】. 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵轴截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．【答案】ek －eb【解析】根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .热点题型三 对光的波粒二象性的理解 对波粒二象性的理解【例5】1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )A ．亮条纹是电子到达概率大的地方B ．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性 【答案】ABD.【解析】电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确． 【变式1】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 【答案】 ACD【解析】 电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A 正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B 错误；衍射体现的是波动性，C 正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D 正确． 【变式2】关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是 ( )A ．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显B ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性C ．光电效应现象揭示了光的粒子性D ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 【答案】ABC【解析】据ν＝cλ可知光的波长越短则频率越大，据E ＝hν可知光能量越大，A 正确；波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的微粒都具有波粒二象性，B 正确；光电效应现象说明光具有粒子性，C 正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，D 错误． 【题型演练】1．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在， 如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )A ．光只有粒子性没有波动性B ．光只有波动性没有粒子性C ．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D ．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性 【答案】D【解析】光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．2．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则() A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了【答案】A【解析】光的频率不变，表示光子能量不变，光的强度减弱，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确．3．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是()A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功【答案】B【解析】同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同．故选项B正确．4．(2019·西藏拉萨中学六次月考)关于光电效应的规律，下面说法正确的是()A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，入射光的频率越高，产生的光电子最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同【答案】A【解析】根据光电效应方程E km＝hν－W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大，故A 正确．光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔，故B错误．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长，故C错误．不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同，故D 错误．5.(2019·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间【答案】BC.【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．6. (2019·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流【答案】AC.【解析】只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．7.(2019·哈尔滨六中二次模拟)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1.3×10－13 JD ．光子数约为每秒3.8×1016个【答案】BD【解析】波长的大小大于可见光的波长，属于红外线，故A错误，B正确．光子能量E＝h cλ＝6.63×10－34×3×1081.5×10－6J＝1.326×10－19 J，故C错误．每秒钟发出的光子数n＝PtE≈3.8×1016，故D正确．9.(2019·辽宁鞍山一中模拟)按如图的方式连接电路，当用紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数．则下列正确的叙述是()A. 如果仅将紫光的光强减弱一些，则微安表可能没有示数B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数一定增大C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数【答案】CD【解析】如果仅将紫光的光强减弱一些，则单位时间内逸出的光电子数减小，则微安表示数减小，选项A 错误；饱和光电流与入射光的强度有关，仅将滑动变阻器的触头向右滑动，不改变光的强度，则微安表的示数不一定增大；同理仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变，故B错误，C正确．将电路中电源的极性反接后，即加上反向电压，若光电子的动能足够大，电路中还有光电流，微安表仍可能有示数，故D正确10. (2019·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是()A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流【答案】AC.【解析】只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．。
光电效应(解析版)—三年(2022-2024)高考物理真题分类汇编(全国通用)
光电效应考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1 光电效应（5年4考）2024年高考海南卷：研究光电效应。
2024年1月高考浙江卷：金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子。
2022年高考河北卷：密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压cU与入射光频率n的实验曲线。
2022年1月浙江选考：研究光电效应的装置可用于分析光子的信息。
考点2 波粒二象性（5年2考）2024年高考湖南卷）量子技术是当前物理学应用研究的热点。
2024三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。
2023年6月高考浙江选考科目）有一种新型光电效应量子材料。
2022·全国理综乙卷·17：一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射光。
2023年高考海南卷：激光发射器功率为P，发射波长为l的光。
1. 光电效应是高考考查频率较高的知识，命题一般是以光电效应实验装置、图像等切入，重点考查灵活运用知识的能力。
2. 波粒二象性的知识点主要有：光子的能量、动量及其与波长、频率的关系，德布罗意物质波假设及其相关知识点；命题一般围绕这些知识点，重点考查对这些知识点的理解和掌握。
考点01 光电效应1. （2024年高考海南卷）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关1S ，用频率为1n 的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为1U ，已知电子电荷量为e ，普朗克常量为h ，下列说法正确的是（ ）A. 其他条件不变，增大光强，电压表示数增大B. 改用比1n 更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为UC. 其他条件不变，使开关接2S ，电流表示数仍为零D. 光电管阴极材料的截止频率11c eU hn n =-【答案】D 【解析】当开关S 接1时，由爱因斯坦光电效应方程：110eU h W n =-故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A 错误；若改用比1n 更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U ，故B 错误；其他条件不变时，使开关S 接2，此时：10h W n ＞可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C 错误；根据爱因斯坦光电效应方程：110eU h W n =-其中：0cW h n =联立解得，光电管阴极材料的截止频率为：1c 1eU hn n =-故D 正确。
2020高考物理 光电效应、原子与原子核 Word版含答案
专题五原子物理第13讲光电效应、原子与原子核一、对光电效应的理解二、对光的波粒二象性的理解实验根底说明光的波动性干预、衍射和偏振现象①光的波动性不同于宏观观念的波②光是一种概率波,即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述光的粒子性光电效应、康普顿效应①当光同物质发生作用时,这种作用是 "一份一份〞进行的,表现出粒子性,粒子性的含义是 "不连续〞②光子不同于宏观观念的粒子波动性和粒子性的对立、统一①大量光子易显示出波动性,而少量光子易显示出粒子性②波长长(频率低)的光波动性强,而波长短(频率高)的光粒子性强①光子说并未否认波动说,E＝hν＝hc/λ中,ν和λ就是波的概念②波和粒子在宏观世|界是不能统一的,而在微观世|界却是统一的四、对原子核的衰变、半衰期的理解五、核反响方程、核能的计算高频考点1光电效应规律和光电效应方程四类图象比照图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最|||大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝|||对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点②饱和光电流I m：电流的最|||大值③最|||大初动能：E km＝eU c颜色不同时,光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流③最|||大初动能E k1＝eU c1 ,E k2＝eU c2遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积,即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)1－1.(多项选择)(2021·全国卷Ⅲ)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为普郎克常量．以下说法正确的选项是()A．假设νa>νb ,那么一定有U a<U bB．假设νa>νb ,那么一定有E k a>E k bC．假设U a<U b ,那么一定有E k a<E k bD．假设νa>νb ,那么一定有hνa－E k a>hνb－E k b解析：此题考查对光电效应方程hν－W0＝E k的理解．光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同．假设νa>νb ,据hν－W0＝E k ,得E k a>E k b ,那么B项正确．由hν－W0＝E k＝eU ,可知当νa>νb时U a>U b ,那么A项错误．假设U a<U b说明E k a<E k b ,那么C项正确．由hν－E k ＝W0 ,而同一种金属W0相同,那么D项错误．答案：BC1－2.(多项选择)(2021·淮北市第|一中学高三周考)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如以下图．普朗克常量为h ,被照射金属的逸出功为W 0 ,遏止电压为U c ,电子的电荷量为e ,那么以下说法正确的选项是( )A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU cD ．乙光的频率为W 0＋eU c h解析：根据光的强度越强 ,那么光电子数目越多 ,对应的光电流越大 ,即可判定甲光的强度较大；选项A 正确；由光电效应方程12m v 2＝hν－W 0 ,12m v 2＝U c e ,由图可知 ,甲乙的遏止电压相同 ,故甲乙的频率相同 ,选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最|||大初动能均为eU c ,选项C 错误；根据12m v 2＝hν－W 0＝U c e ,可得ν＝U c e ＋W 0h,选项D 正确；应选AD ． 答案：AD1－3.(多项选择)(2021·西安长安区一中模拟)2021年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是创造了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的创造利用了爱因斯坦的光电效应原理．如以下图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K 为阴极 ,A 为阳极．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 ,假设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 ,以下判断正确的选项是( )A ．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB ．假设增大入射光的强度 ,电流计的读数不为零C ．假设用光子能量为12 eV 的光照射阴极K ,光电子的最|||大初动能一定变大D ．假设用光子能量为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：此题考查了光电效应实验．由电路图可知图中所加电压为反向减速电压 ,根据题意可知遏止电压为6 V ,由E k＝hν－W0＝eU c得W0＝4.5 eV ,选项A正确；当电压到达遏止电压时,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；假设光子能量增大,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；假设光子能量为9.5 eV的光照射阴极K ,那么遏止电压为5 V ,滑片P向左移动少许,电流计的读数仍为零,选项D错．答案：AC高频考点2光的波粒二象性和物质波2－1.(多项选择)关于物质的波粒二象性,以下说法中正确的选项是()A．不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性解析：由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子,到达的位置具有随机性,而没有特定的运动轨道,B正确；由德布罗意理论知,宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,不是不具有波粒二象性,D错误．答案：ABC2－2.(2021·资阳市高三模拟)以下说法正确的选项是()A．一束光照射到某种金属上不能产生光电效应,可能是因为这束光的强度太小B．238 92U→234 90Th＋42He为α衰变方程C．按照波尔理论,氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时电子动能增大,原子的能量增加D．只有光才具有波粒二象性解析：一束光照射到某种金属上不能产生光电效应,是因为这束光的频率低于这种金属的极限频率,A错误；天然放射现象中放出α粒子的为α衰变,B正确；按照波尔理论,氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要释放能量,原子的能量减小,C 错误；所有物体都具有波粒二象性,D错误．答案：B2－3.(2021·北京卷)2021年年初,我国研制的 "大连光源〞- -极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世|界上最|||强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎．据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s ,真空光速c＝3×108 m/s)()A．10－21J B．10－18JC．10－15J D．10－12J解析：由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量,E＝kν＝h cλ＝2×10－18J ,应选项B正确．答案：B高频考点3原子结构与原子光谱3－1.(2021·第二次全国大联考卷Ⅱ)对于原子结构和原子核的结构,经过不断的实验探索,我们已经有了一定的认识,对于这个探索的过程,以下描述错误的选项是() A．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射,提出了原子的核式结构模型B．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性,波尔提出了氢原子结构模型C．卢瑟福通过利用α粒子轰击铍原子核,最|||终发现了中子D．人类第|一次实现的原子核的人工转变核反响方程是147N＋42He→178O＋11H解析：α粒子轰击金箔时大局部粒子没有偏转,有局部发生大角度偏转,卢瑟福提出原子的大局部质量集中在原子中|心,即原子的核式结构模型,选项A正确．按照原子的核式结构模型,原子将不断对外辐射波长连续变化的光波并最|||终消失,为了解释事实上原子的稳定性和辐射光谱的不连续性,波尔结合量子论提出了氢原子结构模型,选项B对．通过利用α粒子轰击铍原子核,最|||终发现了中子的不是卢瑟福,而是查德维克,选项C错．人类第|一次实现的原子核的人工转变核反响方程是14 7N＋42He→17 8O＋11H ,选项D对．答案：C3－2.(2021·泰安市高三质量检测)根据氢原子的能级|||图,现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,那么照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12.75 eV B．13.06 eVC．13.6 eV D．0.85 eV解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,知跃迁到第4能级||| ,那么吸收的光子能量为ΔE＝－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV.A正确,B、C、D错误．答案：A3－3.(2021·第二次全国大联考Ⅲ卷)预计2021年7月,我国 "北斗三号〞全球组网卫星进行首|||次发射,采用星载氢原子钟.如图为氢原子的能级|||图,以下判断正确的选项是()A．大量氢原子从n＝3的激发态向低能级|||跃迁时,能产生3种频率的光子B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,原子的能量减小C．当氢原子从n＝5的状态跃迁到n＝3的状态时,要吸收光子D．从氢原子的能级|||图可知原子发射光子的频率也是连续的解析：根据C23＝3可知,一群处于n＝3能级|||氢原子向低能级|||跃迁,辐射的光子频率最|||多3种,选项A正确；氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,原子的能量增大,选项B错误；氢原子从高能级|||跃迁到低能级|||时放出光子,选项C错误；玻尔理论指出氢原子能级|||是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,选项D错误．答案：A高频考点4 原子核的衰变半衰期4－1．(2021·常德市高三模拟)某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线,让这三种射线进入磁场,运动情况如以下图,以下说法正确的选项是()A．该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大B．C粒子是原子核的重要组成局部C．A粒子一定带正电D．B粒子的穿透性最|||弱解析：半衰期由原子核本身决定,与外界因素无关,故A错误；由图可知C粒子为电子,而原子核带正电,故B错误；由安培左手定那么可知,A粒子一定带正电,故C正确；B粒子为γ射线穿透性最|||强,故D错误．答案：C4－2.(2021·安徽省 "江南十校〞高三联考)铀核(23592 U)经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核(20782 Pb) ,关于该过程,以下说法中正确的选项是()A．m＝5 ,n＝4B．铀核(23592 U)的比结合能比铅核(20782 Pb)的比结合能小C．衰变产物的结合能之和小于铀核(23592 U)的结合能D．铀核(23592U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关解析：衰变方程为：23592 U→20782 Pb＋mα＋nβ,那么：235＝207＋4m,解得：m＝7 ,又：92＝82＋7×2－n ,得：n＝4 ,应选项A错误；衰变后的产物相对于衰变前要稳定,所以铀核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,故B正确,C错误；原子核的半衰期与环境的温度、压强等无关,故D错误．答案：B4－3.(2021·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为238 92U→234 90 Th＋42He.以下说法正确的选项是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：此题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒．静止的原子核在衰变前后动量守恒,由动量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2 ,可知m1v1＝－m2v2 ,故衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小,选项B正确；而动能E k＝p22m,由于钍核的质量(m1)大于α粒子的质量(m2) ,故其动能不等,选项A错误；铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个α粒子所经历的时间,选项C错误；原子核衰变前后质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误．答案：B高频考点5核反响方程与核能计算1．核反响方程的书写与分类(1)必须遵循的两个规律：质量数守恒、电荷数守恒．由此可以确定具体的反响物或生成物．(2)必须熟记根本粒子的符号：如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子( 0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(3)并不是生成物中有42He的就为α衰变,有 0－1e的就为β衰变．2．核能的理解与计算(1)比结合能越大,原子核结合的越牢固．(2)到目前为止,核能发电还只停留在利用裂变核能发电．(3)核能的计算方法：①根据爱因斯坦质能方程,用核反响的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方,即ΔE＝Δmc2(J)．②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量,用核反响的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ,即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．③如果核反响时释放的核能是以动能形式呈现,那么核反响过程中系统动能的增量即为释放的核能．5－1．(2021·哈尔滨市六中模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核,某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直,且经过相等的时间后形成的轨迹如以下图(a、b表示长度)．那么碳14的核反响方程可能是()A．14 6C→42He＋10 4Be B．14 6C→01e＋14 5BC．14 6C→ 0－1e＋14 7N D．14 6C→21H＋12 5B解析：由轨迹弯曲方向可以看出,反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同,均带正电,所以放出的粒子为α粒子,即发生α衰变,那么核反响方程是14 6C→42He＋10 4Be ,故A正确．答案：A5－2.(2021·广州市高三测试)有一钚的同位素239 94Pu核静止在匀强磁场中,该核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后,变成铀(U)的一个同位素原子核．铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为1∶46 ,那么()A．放出的x粒子是42HeB．放出的x粒子是 0－1eC．该核反响是核裂变反响D．x粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等解析：钚核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后,动量守恒,根据动量守恒定律可知,生成的铀核和x 粒子的动量大小相等 ,铀核的质子数为92 ,根据R ＝m v qB,那么可知x 粒子质子数为2 ,故为α粒子 ,42He ,选项A 正确 ,B 错误；该反响为衰变反响 ,选项C 错误；根据T ＝2πm qB由于铀核和α粒子的荷质比不等 ,故周期不等 ,选项D 错误；应选A ． 答案：A5－3.(2021·全国卷Ⅰ)大科学工程 "人造太阳〞主要是将氘核聚变反响释放的能量用来发电．氘核聚变反响方程是：21H ＋21H →32He ＋10n.21H 的质量为2.013 6 u ,32He 的质量为3.015 0u ,10n 的质量为1.008 7 u,1 u ＝931 MeV/c 2.氘核聚变反响中释放的核能约为( )A ．3.7 MeVB ．3.3 MeVC ．2.7 MeVD ．0.93 MeV解析：聚变反响中的质量亏损为Δm ＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)u ＝0.003 5 u ,那么释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝0.003 5×931 MeV ≈3.3 MeV ,B 正确．答案：B专题六 实验技能与创新第14讲 力学实验与创新高频考点1 测速度和加速度的三种方法方法一 打点计时器或频闪照相(2021·第三次全国大联考卷Ⅰ)某同学在做研究匀变速直线运动实验时 ,获取了一条纸带的一局部 ,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点 ,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出) ,计数点间的距离如以下图．由于粗心 ,该同学忘了测量3、4两个计数点之间的距离．求：(1)其中6号计数点的瞬时速度的大小v 6＝________ m/s.(保存三位有效数字)(2)利用逐差法处理数据 ,计算出滑块的加速度a ＝________ m/s 2.(保存三位有效数字)．(3)计数点3、4之间的距离是x 4＝____________m ．(保存三位有效数字)【解析】 每相邻两计数点间还有4个点 ,说明相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,6号计数点的瞬时速度的大小v 6＝(3.88＋4.37)×10－22×0.1m/s ＝0.413 m/s ； (2)加速度a ＝[(4.37＋3.88＋3.39)－(1.40＋1.89＋2.40)]×10－23×4×0.12m/s 2＝0.496 m/s 2 (3)有题意可知 ,x 4－x 3＝x 5－x 4 ,计数点3、4之间的距离是x 4＝x 3＋x 52＝2.90 cm 【答案】 (1)0.413 m/s (2)0.496 m/s 2 (3)2.90 cm(2.89～2.91都行)利用纸带求速度和加速度(1)平均速度法求速度：做匀变速直线运动的物体在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度 ,即v n ＝x n ＋x n ＋12T． (2)利用纸带求加速度的三种方法①逐差法：如从纸带上得到6个计数点在相邻相等时间间隔内的位移 ,利用Δx ＝aT 2可得a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2 ,再算出a 1、a 2、a 3的平均值 ,即a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2.假设位移段为奇数那么将中间一段去掉 ,然后再将数据分组 ,利用逐差法求解加速度．②利用第m 个T 时间内的位移和第n 个T 时间内的位移求a ,即a ＝x m －x n (m －n )T 2． ③v -t 图象法：求出各点的瞬时速度 ,画出v -t 图线 ,图线的斜率表示加速度a ．1－1.(2021·全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动 ,用自制 "滴水计时器〞计量时间．实验前 ,将该计时器固定在小车旁 ,如图(a)所示．实验时 ,保持桌面水平 ,用手轻推一下小车．在小车运动过程中 ,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴 ,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知 ,小车在桌面上是____________(填 "从右向左〞或 "从左向右〞)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A 点位置时的速度大小为__________m/s ,加速度大小为____________m/s 2.(结果均保存2位有效数字)解析：(1)小车在阻力的作用下 ,做减速运动 ,由图(b)知 ,从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小 ,所以小车在桌面上是从右向左运动；(2)滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴 ,所以相邻两水滴间的时间间隔为：Δt ＝3045＝23 s ,所以A 点位置的速度为：v A ＝0.117＋0.1332Δt＝0.19 m/s ,根据逐差法可求加速度：(x 5＋x 4)－(x 2＋x 1)＝6a (Δt )2 ,解得a ＝0.037 m/s 2．答案：(1)从右向左 (2)0.19 0.0371－2． (2021·茂名市高三质监)如图是某同学研究小球下落时的频闪照片 ,频闪仪每隔0.1 s 闪光一次并进行拍照．照片中小球静止时在位置1 ,某时刻释放小球 ,下落中的小球各位置与位置1的距离如图中所标的数据(单位：cm)．实验过程并没有错误 ,但该同学发现图中数据存在以下问题：根据h ＝12gt 2＝12×9.8×0.12m ＝4.90 cm ,而图中标出的位置1和位置2的距离为1.23 cm ,比4.90 cm 小很多 ,你对此问题的解释是___________．下落中小球在位置3的速度为_________m/s ,小球做自由落体运动的加速度为________m/s 2.(计算结果保存3位有效数字)解析：对此问题的解释是：小球下落到位置2时下落的时间小于0.1 s ；下落中小球在位置3的速度为v 3＝h 22T ＝(30.63－1.23)×10－22×0.1m/s ＝1.47 m/s ；小球做自由落体运动的加速度为g ＝Δh T2＝ [(30.63－11.03)－(11.03－1.23)]×10－20.12 m/s 2＝9.80 m/s 2 答案：(1)小球在位置2时下落的时间小于0.1 s (2)1.47 (3)9.80方法二 光电门(2021·全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的之间关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a) ,将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上 ,记下挡光片前端相对于斜面的位置 ,令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时 ,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ；③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示 ,v －表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小 ,求出v －；④将另一挡光片换到滑块上 ,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同 ,令滑块由静止开始下滑 ,重复步骤②、③；⑤屡次重复步骤④⑥利用实验中得到的数据作出v Δt 图 ,如图(c)所示完成以下填空：(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小 ,用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 ,那么v －与v A 、a 和Δt 的关系式为v －_______．(2)由图(c)可求得v A ＝________cm/s ,a ＝________cm/s 2.(结果保存3位有效数字)【解析】 (1)设遮光片末端到达光电门的速度为v ,那么由速度时间关系可知：v ＝v A＋a Δt ,且v －＝v A ＋v 2联立解得：v －＝v A ＋12a Δt ； (2)由图(c)可求得v A ＝52.1 cm/s ,12a ＝53.6－52.1180×10－3cm/s 2≈8.2 cm/s 2 ,即a ＝16.4 cm/s 2． 【答案】 (1)v －＝v A ＋12a Δt (2)52.1,16.3(15.8～16.8)利用光电门求速度和加速度可以根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物体运动到光电门处的瞬时速度⎝⎛⎭⎫v ＝d Δt ；可以通过a ＝v 22－v 212L 计算出物体运动的加速度． 注意：只有当时间间隔Δt 趋于零时 ,平均速度才可以认为等于瞬时速度 ,所以挡光片的宽度越小越好.1－3.(2021·河南天一高三联考)某实验小组为测量当地的重力加速度 ,设计了如下实验： ①如以下图 ,把两个完全相同的光电门A 和B 安放在粗糙的水平导轨上 ,用导轨标尺量出两光电门之间的距离s ；②滑块上安装一宽度为d 的遮光板 ,滑块沿水平导轨匀减速地先后通过两个光电门A 和B ,配套的数字毫秒计记录了通过A 光电门的时间为Δt 1 ,通过B 光电门的时间为Δt 2；答复以下问题：(1)计算出通过光电门A 的瞬时速度为__________(用所给出的字母表示)；(2)利用题目的数据 ,请用字母表示出滑块的加速度大小为__________________；(3)假设滑块与水平粗糙导轨间的动摩擦因数为μ ,那么实验小组所在地的重力加速度为__________．解析：(1)滑块通过光电门A 的瞬时速度近似等于滑块通过光电门的平均速度 ,即v A ＝d Δt 1 ,同理滑块通过光电门B 的瞬时速度v B ＝d Δt 2； (2)滑块沿水平导轨匀减速运动 ,那么有v 2A －v 2B ＝2as ,解得：a ＝(Δt 22－Δt 21)d 22Δt 22Δt 21s． (3)根据牛顿第二定律 ,有μmg ＝ma ,解得：g ＝a μ＝(Δt 22－Δt 21)d 22μΔt 22Δt 21s ． 答案：(1)d Δt 1 (2)(Δt 22－Δt 21)d 22Δt 22Δt 21s (3)(Δt 22－Δt 21)d 22μΔt 22Δt 21s 方法三 DIS 传感器(2021·上海静安区质检)在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时 ,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置 ,重物通过滑轮用细线拉小车 ,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器 ,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动 ,位移传感器(接收器)固定在轨道一端．实验中力传感器的拉力为F ,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变 ,改变重物重力重复实验假设干次 ,得到加速度与外力的关系如图(b)所示．(重力加速度g ＝10 m/s 2)．(1)小车与轨道的滑动摩擦力f ＝__________N ．(2)从图象中分析 ,小车(包括位移传感器发射器)的质量为______kg ．(3)为得到a 与F 成正比的关系 ,应将斜面的倾角θ调整到tan θ＝________．【解析】 (1)根据图象可知 ,当F ＝0.5 N 时 ,小车开始有加速度 ,那么f ＝0.5 N ；(2)根据牛顿第二定律得：a ＝F －f M ＝1M F －f M,那么a -F 图象的斜率表示小车质量的倒数 , 那么M ＝1k ＝5－04－0.5kg ＝0.7 kg (3)为得到a 与F 成正比的关系 ,那么应该平衡摩擦力 ,那么有：Mg sin θ＝μMg cos θ解得：tan θ＝μ ,根据f ＝μMg 得：μ＝0.50.7×10＝114所以tan θ＝114【答案】 (1)f ＝0.5 N (2)0.7 (3)1/14利用DIS 能直接将测量数据输入计算机 ,经过处理可得到所需图象 ,如x -t 图、v -t 图和a -t 图等 ,然后分析图象 ,利用图象的斜率和截距等即可求得速度和加速度．注意：在用图象处理实验数据时常利用 "化曲为直〞的思想 ,将非线性关系图象转化为线性关系图象 ,然后由图线的截距和斜率等确定物体的速度和加速度.高频考点2 与 "纸带〞有关的四个力学实验实验一 探究加速度与力、质量的关系(2021·第三次全国大联考卷Ⅱ)如图甲所示为探究加速度与合外力关系的实验装置 ,实验进行前先要平衡摩擦力 ,保证细线拉力等于小车的合外力．(1)为了适当垫高轨道 ,同学们选择了一个适宜的木块 ,通过游标卡尺测量木块的高度 ,示数如图乙所示 ,那么木块高度为________cm ．(2)平衡摩擦力后通过打点计时器得到一条记录小车运动的纸带 ,相邻计数点之间有四个计时点没有画出 ,请计算小车的加速度a ＝____________(保存两位有效数字)．(3)实验进行过程不断增加细线所挂重物的质量m ,测出对应的加速度a ,那么以以下图象中能正确反映小车加速度a 与所挂重物质量m 的关系的是________．【解析】 (1)游标卡尺的主尺刻度为10 mm ,游标尺刻度为11×0.05 mm ＝0.55 mm ,所以游标卡尺读数为10.55 mm ＝1.055 cm ．(2)每相邻两计数点间还有4个计时点未画出 ,说明相邻计数点的时间间隔T ＝0.1 s ,根据逐差法有a ＝(3.39＋3.88＋4.37－1.89－2.40－2.88)cm 9T 2＝0.50 m/s 2． (3)当重物质量远小于小车质量时 ,近似认为拉力等于重力 ,所以有a ＝mg M,图象为倾斜直线；随着重物质量增大 ,二者共同做匀变速直线运动 ,有a ＝mg M ＋m,当m 趋向无穷大时 ,加速度趋向重力加速度 ,所以图象趋向平缓 ,选C ．【答案】 (1)1.055 (2)0.50 m/s 2 (3)C1．实际作出的a -F 图象后面会有些弯曲．如以下图．这是因为a -F 图象的横坐标F 并。
人教版高考物理复习-光电效应(解析版)
【繁體轉換簡體方法】打開文檔---功能表列---審閱---繁轉簡---轉換完成【簡體轉換繁體方法】打開文檔---功能表列---審閱---簡轉繁---轉換完成31 光電效應【專題導航】目錄熱點題型一光電效應現象和光電效應方程的應用............................................................... 错误!未定义书签。
熱點題型二光電效應的圖象問題 .......................................................................................... 错误!未定义书签。
（一）對E k－ν圖象的理解............................................................................................... 错误!未定义书签。
（二）對I－U圖象的理解 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
（三）對Uc－ν圖象的理解.............................................................................................. 错误!未定义书签。
熱點題型三對光的波粒二象性的理解 .................................................................................. 错误!未定义书签。
【題型演練】 .............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—光电效应、波粒二象性
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—光电效应、波粒二象性1．关于光电效应，下列说法正确的是()A．截止频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多2．(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3．(2022·江苏卷·4)上海光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后() A．频率减小B．波长减小C．动量减小D．速度减小4.研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是()A．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数B．若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大C．调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能变为零D．光电效应反映了光具有波动性5．(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 b6．(多选)(2023·天津市模拟)如图所示，甲、乙为两束光经过同一双缝干涉装置后产生的干涉条纹，丙图为光电效应实验图，实验中施加反向电压得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图丁所示，下列说法正确的是()A．若甲光能使丙图中产生光电流，则乙光一定能使丙图中产生光电流B．当U AK小于0，但U AK没有达到遏止电压时，流经电流表方向为从上到下C．若甲光对应丁图中曲线b，则乙光可能对应丁图中曲线cD．a光照射光电管产生的光电子动能一定小于b光照射光电管产生的光电子动能7．(2020·江苏卷·12(1)(2))(1)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点．它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示．若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是________．A．I增大，λ增大B．I增大，λ减小C．I减小，λ增大D．I减小，λ减小(2)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为________，波长为λ1的光子的动量为________．(已知普朗克常量为h，光速为c)8．(多选)如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像(电子电荷量为e)，以下说法正确的是()A．由图甲可求得普朗克常量h＝beaB．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功小C．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大D．由图丁可知电压越高，则光电流越大9．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5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则下列说法中正确的是()A．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＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能约为1.2×10－19J 10.(2023·山西省榆次一中模拟)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，则光电管的截止频率对应的光的波长是()A．2λB．3λC．4λD．6λ11.(多选)(2023·浙江省高三检测)如图所示为研究光电效应的实验装置，此时滑片P位于中点O的正上方，用光束照射光电管的极板K，电流表的指针发生偏转．移动滑片P，当电流表示数恰好为0时，电压表指针指向某一刻度，下列说法正确的是()A．滑片P应向右滑动B．电流表示数恰好为0时，电压表示数为遏止电压的大小C．电压表指针指向某一刻度后，再移动滑片P，指针将不再偏转D．用某种频率的光照射，电流表示数恰好为0时，读取电压表示数；换用另一种频率的光，同样操作后也读取电压表示数，若两种光频率和电子电荷量已知，就可以测定普朗克常量12．(2023·山东淄博市模拟)某光电管的阴极在某单色光照射下恰好发生光电效应．阴极与阳极之间所加电压大小为U，光电流为I.已知电子的质量为m、电荷量为e，假设光电子垂直碰撞阳极且碰撞后即被吸收，则光电子对阳极板的平均作用力F的大小为()A.I e 2meUB.IemeUC.e I 2meUD.eImeU1．A 2.AB 3.B 4.C 5.BC 6.AB7．(1)B(2)h cλ2h λ1解析(1)若人体温度升高，则人体的热辐射强度I增大，由ε＝hν可知，对应的频率ν变大，由c＝λν知对应的波长λ变小，选项B正确．(2)该激发态与基态的能量差ΔE对应着辐射最短波长的光子，故能量差为ΔE＝hν＝h cλ2；波长为λ1的光子的动量p＝hλ1.8．BC[根据光电效应方程，结合动能定理可知eU c＝E k＝hν－W0＝hν－hνc，变式可得U c＝heν－heνc，斜率k＝b2a＝he，解得普朗克常量为h＝be2a，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，题图乙中纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线对应金属的逸出功大，故B正确；入射光频率一定，饱和电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和电流越大，故C正确；分析题图丁可知，当达到饱和电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误．]9．D[遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加到一定值后不再增加，故B错误；由E k＝hν－W0可知，最大初动能与光的强度无关，故C错误；E k＝hν－W0＝hν－hνc，νc＝5.15×1014Hz，代入数值求得E k≈1.2×10－19J，故D正确．]10．C[根据eU c＝12m v m2＝hcλ－hcλ0得eU c1＝hcλ－hcλ0，eU c2＝hc2λ－hcλ0，其中U c1U c2＝31，联立解得λ0＝4λ，故选C.]11．BD[分析可知光电管应加上反向电压，故滑片P向左滑动，A错误；电流表示数恰好为0时，电压表的示数为遏止电压的大小，B正确；电压表测量滑动变阻器部分两端电压，指针一直偏转，C错误；由eU c＝hν－W0可知，两组数据可以测定普朗克常量，D正确．] 12．A[根据题意，阴极金属恰好发生光电效应，则说明光电子离开阴极的速度为0，根据动能定理有eU＝12m v2，可得v＝2eUm，每个光电子到达阳极板时的动量变化量大小为Δp0＝m v＝2meU，设时间Δt内有n个电子打在阳极板上，则有I＝qΔt＝neΔt，由动量定理可得平均作用力为F＝n Δp0Δt，由以上整理得F＝Ie2meU，A正确，B、C、D错误．]。
2020年高考回归复习—光学选择之光电效应 包含答案
高考回归复习—光学选择之光电效应1．爱因斯坦对于光电效应的解释使人类对于光的本性的认识更加透彻，下列关于光电效应的说法中正确的是（ ）A ．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比B ．入射光光子能量小于金属逸出功时也可能发生光电效应的C ．对于某种金属，只要入射光强度足够大，照射时间足够长，就会发生光电效应D ．用频率大于金属的极限频率的入射光照射金属时，光越强，饱和电流越大2．在某次实验中，用频率为ν的一束绿光照射极限频率（也称“截止频率”）为0ν金属时发生了光电效应现象，则下列说法正确的是（ ） A ．该金属的逸出功为W h ν=B ．若改用红光来照射，则一定不能发生光电效应C ．若把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子最大初动能将减小一半D ．在本实验中，调节反向电压可使光电流恰好为零，此电压大小()c 0hU eνν=- 3．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。
则可判断出（ ）A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能4．如图所示，分别用频率为ν、2ν的光照射某光电管，对应的遏止电压之比为1:3，普朗克常量用h 表示，则（ ）A．用频率为13ν的光照射该光电管时有光电子逸出B．该光电管的逸出功为12 hνC．用2ν的光照射时逸出光电子的初动能一定大D．加正向电压时，用2ν的光照射时饱和光电流一定大5．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．对于任何一种金属，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D．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属逸出的光电子的初动能大6．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．饱和光电流的强度与入射光的强度有关，且随入射光强度的增强而减弱C．金属的逸出功与入射光的频率成正比D．用不可见光照射某金属，不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大7．如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转．则以下说法正确的是（）A．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大B．如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零8．频率为ν的入射光照射某金属时发生光电效应现象。
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 电学基本规律的应用(原卷版)
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练电学基本规律的应用【专题导航】目录热点题型一电路的动态分析 (1)阻值变化下的动态分析 (2)电路结构变化下的动态分析 (3)含容电路的动态分析 (3)电路故障的分析 (4)热点题型二对闭合电路欧姆定律的理解和应用 (4)闭合电路欧姆定律的计算 (5)电源与电阻U－I图象的对比 (5)热点三电功电功率电热热功率 (6)热点题型四电源的功率和效率 (8)电源输出功率的极值问题的处理方法 (8)【题型演练】 (10)【题型归纳】热点题型一电路的动态分析1．解决电路动态变化的基本思路“先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化．“先干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分．“先定后变”——先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路．2．电路动态分析的方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)．“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)．3．分析含容电路应注意的两点(1)电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．在电路稳定后，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度．(2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小．4．电路故障问题的分析方法与技巧(1)故障特点①断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点．②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零．(2)检查方法①电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．②欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．③电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，要注意电流表的极性和量程．④假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．阻值变化下的动态分析【例1】．(多选)(2019·上海杨浦区模拟)如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑片在ab的中点时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向a端移动，则下列说法正确的是()A．电源的总功率减小B．R3消耗的功率增大C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小【变式】(多选)(2019·大连模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，、为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A．电压表示数减小B．电流表示数增大C．电阻R2消耗的功率增大D．a点的电势降低电路结构变化下的动态分析【例2】. (2019·安徽“江南”十校联考)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是()A．电压表读数将变小B．L1亮度不变，L2将变暗C．L1将变亮，L2将变暗D．电源内阻的发热功率将变小含容电路的动态分析【例3】．(2019·石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a 端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A．电压表示数变小B．电流表示数变小C．电容器C所带电荷量增多D．a点的电势降低如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是()A．电流表读数减小，小灯泡L1变暗B．电压表读数变大C．电流表读数增大，小灯泡L2变暗D．电容器所带电荷量增大电路故障的分析【例4】．(多选)在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮．则下列对电路故障的分析正确的是()A．可能是定值电阻R1短路B．可能是定值电阻R2断路C．可能是定值电阻R3断路D．可能是定值电阻R4短路【变式】如图所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光．由于电路出现故障，突然发现L1变亮，L 变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()A．R1断路B．R2断路C．R3短路D．R4短路热点题型二对闭合电路欧姆定律的理解和应用在恒流电路中常会涉及两种U－I图线，一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线)，另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)．求解这类问题时要注意二者的区别．闭合电路欧姆定律的计算【例5】．飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量．若有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( ) A ．0.10 V B ．0.20 V C ．0.30 V D ．0.40 V【变式】两个相同的电阻R ，当它们串联后接在电动势为E 的电源上，通过一个电阻的电流为I ；若将它们并联后仍接在该电源上，通过一个电阻的电流仍为I ，则电源的内阻为( ) A ．4R B ．R C ．R2 D ．无法计算电源与电阻U －I 图象的对比 1．利用两种图象解题的基本方法利用电源的U －I 图象和电阻的U －I 图象解题，无论电阻的U －I 图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U －I 图线画在同一坐标系中，图线的交点坐标的意义是电阻直接接在该电源两端时工作电压和电流，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求． 2．非线性元件有关问题的求解，关键在于确定其实际电压和电流，确定方法如下： (1)先根据闭合电路欧姆定律，结合实际电路写出元件的电压U 随电流I 的变化关系． (2)在原U －I 图象中，画出U 、I 关系图象． (3)两图象的交点坐标即为元件的实际电流和电压．(4)若遇到两元件串联或并联在电路中，则要结合图形看电压之和或电流之和确定其实际电流或实际电压的大小．【例6】．(多选) 如图所示的U －I 图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R 的U －I 图线，用该电源直接与电阻R 连接成闭合电路，由图象可知( )A ．R 的阻值为1.5 ΩB ．电源电动势为3 V ，内阻为0.5 ΩC ．电源的输出功率为3.0 WD ．电源内部消耗功率为1.5 W【变式】(2019·南昌模拟)如图所示，图线甲、乙分别为电源和某金属导体的U -I 图线，电源的电动势和内阻分别用E 、r 表示，根据所学知识分析下列选项正确的是 ( )A ．E ＝50 VB ．r ＝253ΩC ．当该导体直接与该电源相连时，该导体的电阻为 20 ΩD ．当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率为80 W热点三 电功 电功率 电热 热功率 1.电功和电热、电功率和热功率的区别与联系2.非纯电阻电路的分析方法(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压U M 和电流I M 是解决所有问题的关键．若能求出U M 、I M ，就能确定电动机的电功率P ＝U M I M ，根据电流I M 和电动机的电阻r 可求出热功率P r ＝I 2M r ，最后求出输出功率P 出＝P －P r .(2)坚持“躲着”求解U M 、I M ：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流．然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流．(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．【例7】 (多选)(2019·安徽六安模拟)如图所示，一台电动机提着质量为m 的物体，以速度v 匀速上升，已 知电动机线圈的电阻为R ，电源电动势为E ，通过电源的电流为I ，当地重力加速度为g ，忽略一切阻力及 导线电阻，则 ( )A ．电源内阻r ＝E I －RB ．电源内阻r ＝E I －mgv I 2－RC ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小【变式】如图，电路中电源电动势为3.0 V ，内阻不计，L 1、L 2、L 3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏 安特性曲线如图所示．当开关闭合后，下列说法中正确的是 ( )A．L1中的电流为L2中电流的2倍B．L3的电阻约为1.875 ΩC．L3的电功率约为0.75 W D．L2和L3的总功率约为3 W4.如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A．则以下判断中正确的是()A．电动机的输出功率为14 W B．电动机两端的电压为7.0 VC．电动机产生的热功率为4.0 W D．电源输出的功率为24 W热点题型四电源的功率和效率电源输出功率的极值问题的处理方法对于电源输出功率的极值问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解．但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大．假设一电源的电动势为E ，内阻为r ，外电路有一可调电阻R ，电源的输出功率为： P 出＝I 2R ＝E 2R （R ＋r ）2＝E 2（R －r ）2R＋4r .由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R 的变化关系为： (1)当R ＝r 时，电源的输出功率最大，为P m ＝E 24r ；(2)当R ＞r 时，随着R 的增大，电源的输出功率越来越小； (3)当R ＜r 时，随着R 的增大，电源的输出功率越来越大；(4)当P 出＜P m 时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2.【例7】(2019·西安模拟)如图所示，E ＝8 V ，r ＝2 Ω，R 1＝8 Ω，R 2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R 2的取值应是多大？这时R 2的功率是多大？(2)要使R 1得到的电功率最大，则R 2的取值应是多大？R 1的最大功率是多大？这时电源的效率是多大？ (3)调节R 2的阻值，能否使电源以最大的功率E 24r输出？为什么？【变式】将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P 与电阻箱读数R 变化的曲线如图 所示，由此可知 ( )A ．电源最大输出功率可能大于45 WB ．电源内阻一定等于5 ΩC ．电源电动势为45 VD ．电阻箱所消耗功率P 最大时，电源效率大于50% 【变式2】图甲为某元件R 的U －I 特性曲线，把它连接在图乙所示电路中．已知电源电动势E ＝5 V ，内阻r ＝1.0 Ω，定值电阻R 0＝4 Ω.闭合开关S 后，求：(1)该元件的电功率；(2)电源的输出功率．【题型演练】1．如图所示，关于闭合电路，下列说法正确的是()A．电源正、负极被短路时，电流很大B．电源正、负极被短路时，电压表示数最大C．外电路断路时，电压表示数为零D．外电路电阻增大时，电压表示数减小2．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某小灯泡的U-I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是()A．4 W,8 W B．2 W,4 W C．2 W,3 W D．4 W,6 W3．如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，则当保护电阻R0消耗的电功率最大时，这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率的最大值为()A．1 Ω，4 W B．1 Ω，8 W C．0,8 W D．0.5 Ω，8 W 4．(2019·湖南十校联考)如图所示为某闭合电路电源的输出功率随电流变化的图象，由此图象可以判断()A．电源的内耗功率最大为9 W B．电源的效率最大为50%C．输出功率最大时，外电路的总电阻为4 Ω D．电源的电动势为12 V5．(2019·河北石家庄模拟)在如图所示电路中，L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡，R为光敏电阻(光照越强，阻值越小)．闭合电键S后，随着光照强度逐渐增强()A．L1逐渐变暗，L2逐渐变亮B．L1逐渐变亮，L2逐渐变暗C．电源内电路消耗的功率逐渐减小D．光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐增大6.(2019·河南南阳模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U－I图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为()A．5.5 Ω B．7.0 Ω C．12.0 Ω D．12.5 Ω7．(2019·重庆江津中学模拟)两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．根据数据描绘了如图乙所示的两条U－I直线．则图象中两直线的交点表示的物理意义是()A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0上消耗的功率为1.0 W D．电源的效率达到最大值8.．(2019·河北沧州模拟)在如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝100 μF，则下列说法正确的是()A．闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 VB．闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4 CC．闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10－4 CD．先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.0×10－4 C9(2019·广东华南三校联考)如图所示电路，电源内阻不能忽略，R1阻值小于变阻器的总电阻，初态滑片P位于变阻器的中点，P由中点向上移动到顶端的过程中()A．电源的内功率先减小后增大B．电源的效率先减小后增大C．电流表的示数先减小后增大D．电压表的示数先增大后减小10.如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5.2，3.5)、Q(6，5)．如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是()A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10。
2020年高考物理一轮复习热点题型专题31 光电效应(解析版)
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题31 光电效应【专题导航】目录热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用 (1)热点题型二光电效应的图象问题 (3)（一）对E k－ν图象的理解 (4)（二）对I－U图象的理解 (5)（三）对Uc－ν图象的理解 (7)热点题型三对光的波粒二象性的理解 (8)【题型演练】 (9)【题型归纳】热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．3．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc.4．区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．【例1】(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6.63×10－34J·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 Hz C ．2×1015 Hz D ．8×1015 Hz【答案】B【解析】设单色光的最低频率为v 0，由E k ＝hv －W 0知E k ＝hv 1－W 0,0＝hv 0－W 0，又知v 1＝c λ，整理得v 0＝c λ－E kh，代入数据解得v 0≈8×1014 Hz. 【变式1】．(2019·山东泰安检测)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电 路中有光电流，则( )A ．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流D ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流 【答案】D【解析】光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，光电流不会增大，故A 错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减小，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；波长为λ2(λ2<λ0)的光的频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，故D正确．【变式2】(2017·高考全国卷Ⅲ)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 b B．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 b D．若νa>νb，则一定有hνa－E k a>hνb－E k b【答案】BC【解析】由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W0，又由动能定理有E km＝eU c，当νa>νb时，E k a>E k b，U a>U b，A错误，B正确；若U a<U b，则有E k a<E k b，C正确；同种金属的逸出功不变，则W0＝hν－E km不变，D错误．热点题型二光电效应的图象问题图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系②饱和光电流I m：电流的最大值③最大初动能：E km＝eU c颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2遏止电压U c与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)（一）对E k－ν图象的理解由E k－ν图象可以得到的信息(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.(2)逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0.(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.【例2】．(2019·南平市检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是()A．普朗克常量为h＝abB．断开电键S后，电流表G的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变【答案】 B【解析】由hν＝W0＋E k，变形得E k＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝ba，故A错误；断开电键S后，仍有光电子产生，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误．【变式1】(多选)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 Hz B．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【答案】AC【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程E k＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV≈1.77 eV，D错误．【变式2】.(多选)(2019·山东天成大联考)某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能E k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 【答案】AC【解析】根据光电效应方程有E k＝hν－W0，根据数学函数知图象与纵坐标的交点表示逸出功，所以逸出功W0＝E，图象的斜率表示普朗克常量，故A正确，故B错误；逸出功和极限频率的大小与入射光的强度、频率均无关，由金属本身决定，故C正确；根据光电效应方程：E k＝hν－W0，当入射光频率为3ν0，则光电子的最大初动能为2E，故D错误．（二）对I－U图象的理解由I－U图象可以得到的信息(1)遏止电压U c ：图线与横轴的交点的绝对值． (2)饱和光电流I m ：电流的最大值． (3)最大初动能：E km ＝eU c .【例2】(2019·河南新乡模拟)如图甲所示，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 的变化图象如图乙所示，已知普朗克常量为h ，光电子带电荷量为e .下列说法中正确的是 ( )A. 入射光越强，光电子的能量越高 B ．光电子的最大初动能为hν0C ．该金属的逸出功为hν0—eU 0D ．用频率为eU 0h 的光照射该金属时不可能发生光电效应【答案】C【解析】根据光电效应的规律可知，入射光的频率越大，则逸出光电子的能量越大，与光强无关，选项A 错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能为E km ＝hν0－W 逸出功，选项B 错误；由图象可知E km ＝ eU 0，则该金属的逸出功为hν0－eU 0，选项C 正确；频率为eU 0h 的光的能量为hν＝ eU 0，当大于金属的逸出功(hν0－eU 0)时，同样可发生光电效应，选项D 错误；故选C.【变式】．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 【答案】B【解析】由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k 和hν＝W 0＋E k 得甲、乙光频率相等，A 错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B 正确；由hνc ＝W 0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C 错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误．（三）对Uc －ν图象的理解 由U c －ν图象可以得到的信息(1)截止频率νc ：图线与横轴的交点．(2)遏止电压U c ：随入射光频率的增大而增大．(3)普朗克常量h ：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h ＝ke .(注：此时两极之间接反向电压) 【例4】．(多选)(2019·重庆万州月考)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知 ( )A ．该金属的逸出功等于hν0B ．遏止电压是确定的，与入射光的频率无关C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0D ．入射光的频率为3ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0 【答案】AC【解析】当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W 0＝hν0，故选项A 正确；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0和－eU c ＝0－E km 得，U c ＝h e ν－W 0e ，可知当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，故选项B 错误；从图象上可知， 逸出功W 0＝hν0.根据光电效应方程E km ＝h ·2ν0－W 0＝hν0，故选项C 正确；E km ＝h ·3ν0－W 0＝2hν0，故选项D 错误．【变式】. 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵轴截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．【答案】ek －eb【解析】根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .热点题型三 对光的波粒二象性的理解 对波粒二象性的理解项目 内容说明光的粒子性(1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 粒子的含义是“不连续的”“一份一份的”，光子不同于宏观观念的粒子光的波动性(1)足够能量的光在传播时，表现出波动的性质(2)光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的，光的波动性不同于宏观概念的波波和粒子的对立与统一宏观世界：波和粒子是相互对立的概念微观世界：波和粒子是统一的．光子说并未否定波动性，光子能量E ＝hν＝hcλ，其中，ν和λ就是描述波的两个物理量【例5】1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )A ．亮条纹是电子到达概率大的地方B ．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性 【答案】ABD.【解析】电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确． 【变式1】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 【答案】 ACD【解析】 电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A 正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B 错误；衍射体现的是波动性，C 正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D 正确． 【变式2】关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是 ( )A ．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显B ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性C ．光电效应现象揭示了光的粒子性D ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 【答案】ABC【解析】据ν＝cλ可知光的波长越短则频率越大，据E ＝hν可知光能量越大，A 正确；波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的微粒都具有波粒二象性，B 正确；光电效应现象说明光具有粒子性，C 正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，D 错误． 【题型演练】1．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在， 如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )A ．光只有粒子性没有波动性B ．光只有波动性没有粒子性C ．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D ．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性 【答案】D【解析】光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．2．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则() A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了【答案】A【解析】光的频率不变，表示光子能量不变，光的强度减弱，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确．3．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是()A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功【答案】B【解析】同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同．故选项B正确．4．(2019·西藏拉萨中学六次月考)关于光电效应的规律，下面说法正确的是()A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，入射光的频率越高，产生的光电子最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同【答案】A【解析】根据光电效应方程E km＝hν－W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大，故A 正确．光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔，故B错误．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长，故C错误．不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同，故D 错误．5.(2019·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间【答案】BC.【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．6. (2019·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流【答案】AC.【解析】只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．7.(2019·哈尔滨六中二次模拟)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1.3×10－13 JD ．光子数约为每秒3.8×1016个【答案】BD【解析】波长的大小大于可见光的波长，属于红外线，故A错误，B正确．光子能量E＝h cλ＝6.63×10－34×3×1081.5×10－6J＝1.326×10－19 J，故C错误．每秒钟发出的光子数n＝PtE≈3.8×1016，故D正确．9.(2019·辽宁鞍山一中模拟)按如图的方式连接电路，当用紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数．则下列正确的叙述是()A. 如果仅将紫光的光强减弱一些，则微安表可能没有示数B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数一定增大C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数【答案】CD【解析】如果仅将紫光的光强减弱一些，则单位时间内逸出的光电子数减小，则微安表示数减小，选项A 错误；饱和光电流与入射光的强度有关，仅将滑动变阻器的触头向右滑动，不改变光的强度，则微安表的示数不一定增大；同理仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变，故B错误，C正确．将电路中电源的极性反接后，即加上反向电压，若光电子的动能足够大，电路中还有光电流，微安表仍可能有示数，故D正确10. (2019·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是()A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流【答案】AC.【解析】只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．。
2020届高考物理一轮复习 第13章 4 第三节 光电效应 波粒二象性随堂检测巩固落实 新人教版
4 第三节 光电效应 波粒二象性1．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的物理量是( ) A ．速度 B ．动能 C ．动量D ．总能量解析：选C ．根据λ＝hp，知电子和中子的动量相等，选项C 正确．2．(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7．73 ×1014Hz 和5．44×1014Hz ，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 ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析：选A ．根据爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W ．由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．3．用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC ．光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．4．(2015·高考江苏卷)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，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB ．光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝h p和p 2＝2mE k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．5．如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC ．只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12mv 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．6．小明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甲所示．已知普朗克常量h ＝6．63×10－34J ·s ．(1)图甲中电极A 为光电管的__________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)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，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7．00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J ．解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc 为5．15×1014Hz ，逸出功W 0＝h νc ＝6．63×10－34×5．15×1014J ≈3．41×10－19J ．(3)当入射光的频率为ν＝7．00×1014Hz 时，由E k ＝h ν－h νc 得，光电子的最大初动能为E k ＝6．63×10－34×(7．00－5．15)×1014 J ≈1．23×10－19J ．答案：(1)阳极(2)5．15×1014[(5．12～5．18)×1014均视为正确] 3．41×10－19[(3．39～3．43)×10－19均视为正确] (3)1．23×10－19[(1．21～1．25)×10－19均视为正确]7．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0．50 μm 的绿光照射阴极K ，实验测得流过G 表的电流I 与AK 之间的电势差U AK 满足如图乙所示规律，取h ＝6．63×10－34J ·s ．结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K 时的最大动能． (2)该阴极材料的极限波长．解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A ，阴极每秒钟发射的光电子的个数n ＝I m e ＝0.64×10－61.6×10－19(个)＝4．0×1012(个)光电子的最大初动能为：E km ＝eU 0＝1．6×10－19 C ×0．6 V ＝9．6×10－20 J ．(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：E km ＝h c λ－h cλ0，代入数据得λ0＝0．66 μm ．答案：(1)4．0×1012个 9．6×10－20J(2)0．66 μm。
2020届高考物理人教版一轮复习章节练习：第12章 第1节 光电效应 (含解析)
(建议用时：40分钟)一、单项选择题1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选C.光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，A错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误；光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错误．2．(2019·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误．3．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C项正确．4．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(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 B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J解析：选B.由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h cλ≈2×10－18 J，故选项B正确．5．研究光电效应电路如图所示，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U AK的关系图象中，正确的是()解析：选C.由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同，选项C正确．6．(2017·高考上海卷)光子的能量与其()A．频率成正比B．波长成正比C．速度成正比D．速度平方成正比解析：选A.由E ＝hν＝h c λ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A 正确，B 错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C 、D 错误．7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )A ．U ＝hνe －W eB ．U ＝2hνe －W eC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －W e解析：选B.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue ＝0－12m v 2m①由光电效应方程得：nhν＝12m v 2m＋W (n ＝2，3，4，…) ② 由①②式解得：U ＝nhνe －W e(n ＝2，3，4，…)， 故选项B 正确．二、多项选择题8．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( )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：选BD.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，故选项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，故选项D 正确．9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A ．图象甲表明光具有粒子性B ．图象乙表明光具有波动性C ．用紫外线观察不到类似的图象D ．实验表明光是一种概率波解析：选ABD.图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，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 正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C 错误．10．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，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝h p和p 2＝2mE k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．11．(2019·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC.光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．12. (2019·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC.只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12m v 2m，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．13．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k ，下列说法正确的是( )A ．对于同种金属，E k 与照射光的强度无关B ．对于同种金属，E k 与照射光的波长成反比C ．对于同种金属，E k 与照射光的时间成正比D ．对于同种金属，E k 与照射光的频率成线性关系解析：选AD.发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量，E k ＝hν－W 0，所以E k 与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A 正确，C 错误；由E k ＝hν－W 0＝h c λ－W 0可知E k 与λ并非成反比关系，B 错误；由E k ＝hν－W 0可知，E k 与照射光的频率成线性关系，D 正确．14．(2019·陕西师大附中检测)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是()A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的解析：选CD.增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误；a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确；氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确．。
高三一轮复习专题：光电效应-原子物理-复习
光电效应波粒二象性考点1 光电效应现象和光电效应方程的应用1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
3．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c。
(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。
4．区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
1．[光电效应现象](多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )A ．有光子从锌板逸出B ．有电子从锌板逸出C ．验电器指针张开一个角度D ．锌板带负电2．[光电效应规律]关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( ) A ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生 B ．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C ．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7sD ．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比 3．[光电管](多选)图为一真空光电管的应用电路，其金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz ，则以下判断中正确的是()A ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C 用λ＝0.5 μm 的光照射光电管时，电路中有光电流产生D ．光照射时间越长，电路中的电流越大考点2 光电效应的四类图象分析1．[E k －ν图象]爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。