2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 第1節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性練習(xí)（含解析）

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1、第1節(jié)　光電效應(yīng)　波粒二象性 1.在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,與光的波動(dòng)理論不矛盾的是(　C　) A.光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的 B.所有金屬都存在極限頻率 C.光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大 D.入射光頻率越大,光電子最大初動(dòng)能越大 解析:按照光的波動(dòng)理論,電子通過(guò)波動(dòng)吸收能量,若波的能量不足以使得電子逸出,那么就需要多吸收一些,需要一個(gè)能量累積的過(guò)程,而不是瞬時(shí)的,選項(xiàng)A與波動(dòng)理論矛盾.根據(jù)波動(dòng)理論,能量大小與波動(dòng)的振幅有關(guān),而與頻率無(wú)關(guān),即使光的能量不夠大,只要金屬表面的電子持續(xù)吸收經(jīng)過(guò)一個(gè)能量累積過(guò)程,都可以發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)B與波動(dòng)理論矛盾;光電子逸出后的最大初動(dòng)能與入射光的能

2、量有關(guān),即與入射光的波動(dòng)振幅有關(guān),與頻率無(wú)關(guān),選項(xiàng)D與波動(dòng)理論矛盾.對(duì)于光電流大小,根據(jù)波動(dòng)理論,入射光增強(qiáng),能量增大,所以光電流增大,選項(xiàng)C與波動(dòng)理論并不矛盾,選項(xiàng)C正確. 2.(2019·安徽六安模擬)下列說(shuō)法中正確的是(　B　) A.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,只有入射光頻率小于極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電子 B.若某材料的逸出功是W0,則它的極限頻率νc= C.大量光子的效果往往表現(xiàn)出粒子性,個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出波動(dòng)性 D.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,增大入射光的頻率一定能增大光電流 解析:光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,只有入射光頻率大于等于金屬的極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng),從而產(chǎn)生光電子,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若某材料

3、的逸出功是W0,則它的極限頻率νc=,選項(xiàng)B正確;大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性,個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,增大入射光的頻率一定能增大光電子的最大初動(dòng)能,不一定能增大光電流的大小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.(2019·四川成都模擬)如圖為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路圖.若用頻率略大于陰極材料的極限頻率的光照射,電流表指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn),要使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),采用的措施應(yīng)為(　A　) A.增大入射光的頻率 B.增大入射光的強(qiáng)度 C.使入射光由K改照A D.使變阻器的滑片P向左移動(dòng) 解析:由題意可知,入射光的頻率略大于陰極材料的極限頻率,會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)但電流

4、表示數(shù)為零,說(shuō)明陰極K與陽(yáng)極A間所加的電壓為反向電壓且大于遏止電壓;增大入射光的頻率,即增大光電子的最大初動(dòng)能,可以使得光電子到達(dá)陽(yáng)極A,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),A正確;入射光的強(qiáng)度與光電子的最大初動(dòng)能無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;入射光照射陽(yáng)極A,不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),C錯(cuò)誤;滑片P向左移動(dòng),反向電壓增大,電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),D錯(cuò)誤. 4.(2019·江西南昌模擬)用某種單色光照射某金屬表面,沒有發(fā)生光電效應(yīng),下列做法中有可能發(fā)生光電效應(yīng)的是(　D　) A.增加照射時(shí)間 B.改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射 C.改用光強(qiáng)更大的單色光照射 D.改用頻率更高的單色光照射 解析:發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于

5、或等于金屬的截止頻率,與增加光的照射時(shí)間和增大光的強(qiáng)度都無(wú)關(guān),故A,C錯(cuò)誤.改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光照射時(shí),其頻率小于原光的頻率,則不可能發(fā)生光電效應(yīng),而當(dāng)改用頻率更高的光時(shí),可能發(fā)生光電效應(yīng),所以B錯(cuò)誤,D正確. 5.(2019·陜西漢中模擬)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光照射時(shí)有光電流產(chǎn)生.下列說(shuō)法正確的是(　A　) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變小 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流 產(chǎn)生 解析:保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大

6、,飽和電流變大,故A正確;飽和電流與入射光的頻率無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律,光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大,所以入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大,故C錯(cuò)誤;如果入射光的頻率小于極限頻率將不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),不會(huì)有光電流產(chǎn)生,故D錯(cuò)誤. 6.(2019·福建泉州模擬)對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,下面的理解正確的是(　C　) A.用相同頻率的光照射同一金屬,逸出的所有光電子都具有相同的初動(dòng)能Ek B.遏止電壓與逸出功的關(guān)系是eUc=W0 C.逸出功W0和極限頻率νc之間滿足關(guān)系式W0=hνc D.光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比 解析:根據(jù)光

7、電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知,同種頻率的光照射同一種金屬,光電子從金屬中逸出的情況不一定相同,則光電子的初動(dòng)能不一定相同,故A錯(cuò)誤;根據(jù)eUc=Ek=hν-W0可知eUc≠W0,故B錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知,當(dāng)最大初動(dòng)能為零時(shí),入射頻率即為極限頻率,則有W0=hνc,故C正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知,最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,不是正比關(guān)系,故D錯(cuò)誤. 7.(2019·湖南懷化模擬)如圖所示為光電管工作原理圖,當(dāng)有波長(zhǎng)(均指真空中的波長(zhǎng),下同)為λ的光照射陰極板K時(shí),電路中有光電流,則(　B　) A.換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ)的光照射陰極K時(shí),電

8、路中一定沒有光電流 B.換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ)的光照射陰極K時(shí),電路中一定有光電流 C.增加電路中電源的路端電壓,電路中的光電流一定增大 D.將電路中電源的極性反接,電路中一定沒有光電流 解析:波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ)的光的頻率有可能大于極限頻率,電路中可能有光電流,故A錯(cuò)誤;波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ)的光的頻率一定大于極限頻率,電路中一定有光電流,故B正確;光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān),增加路端電壓時(shí),若減小入射光強(qiáng)度,光電流有可能減小,故C錯(cuò)誤;將電路中電源的極性反接,逸出的光電子雖受到電場(chǎng)阻力,但可能到達(dá)A極,從而形成光電流,故D錯(cuò)誤. 8.(2019·湖南永州模擬)一個(gè)質(zhì)量為

9、m、電荷量為q的帶電粒子,由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后(加速電壓為U),該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為(　C　) A. B. C. D. 解析:加速后的速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理可得 qU=mv2所以v=, 由德布羅意波長(zhǎng)公式可得λ===,所以選項(xiàng)C正確. 9.一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ1的中子和另一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個(gè)氚核,該氚核的德布羅意波長(zhǎng)為(　A　) A. B. C. D. 解析:中子的動(dòng)量p1=,氘核的動(dòng)量p2=,同向正碰后形成的氚核的動(dòng)量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波長(zhǎng)λ3==,A正確. 10.(2019·廣西南寧模擬

10、)某金屬被光照射后產(chǎn)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象,測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖所示.已知h為普朗克常量,電子的電荷量的絕對(duì)值為e,則當(dāng)入射光頻率為3νc時(shí),其遏止電壓為(　C　) A.hνc B.3hνc C. D. 解析:由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0可知,當(dāng)ν=νc時(shí),有W0=hνc,故當(dāng)入射光的頻率為3νc時(shí),光電子的最大初動(dòng)能為Ekm=2hνc,又因?yàn)?eUc=0-Ekm,所以此時(shí)遏止電壓Uc=,C正確. 11.(2019·江西南昌模擬)普朗克在研究黑體輻射的基礎(chǔ)上,提出了量子理論,下列關(guān)于描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中

11、,符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是(　D　) 解析:黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量,溫度越高,輻射強(qiáng)度越大,故A,C錯(cuò)誤.黑體輻射的波長(zhǎng)分布情況也隨溫度而變,溫度越高,輻射的電磁波的波長(zhǎng)極大值向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng),故B錯(cuò)誤,D正確. 12.用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng),用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么(　C　) A.a光的波長(zhǎng)一定大于b光的波長(zhǎng) B.增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流方向是由c到d D.將電源正負(fù)極反

12、接時(shí),a光照射光電管陰極K時(shí)電流計(jì)仍一定發(fā)生偏轉(zhuǎn) 解析:由題意可知,νa>νc,νb<νc,故a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng),A錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)的條件ν>νc ,增加b光的強(qiáng)度不能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),電子從光電管左端運(yùn)動(dòng)到右端,而電流的方向與電子定向移動(dòng)的方向相反,所以流過(guò)電流計(jì)G的電流方向是c流向d,故C正確;將電源正負(fù)極反接時(shí),即加反向電壓,當(dāng)反向電壓增大到一定程度,可以使逸出的光電子到不了陽(yáng)極,即不能形成回路,即電流計(jì)沒有電流,故D錯(cuò)誤. 13.(多選)研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖(a)所示,其光電流與電壓的關(guān)系如圖(b)所示.則下列說(shuō)法中正確的是(　BC　)

13、 A.若把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng),光電流一定增大 B.圖線甲與乙是同一種入射光,且甲的入射光強(qiáng)度大于乙光 C.由圖(b)可知,乙光的頻率小于丙光頻率 D.若將甲光換成丙光來(lái)照射鋅板,其逸出功將減小 解析:滑動(dòng)變阻器的滑片右移,光電流可能增大,也可能已達(dá)到飽和電流而不變,故A錯(cuò)誤;遏止電壓相同,說(shuō)明最大初動(dòng)能相同,即入射頻率相同,但飽和電流不同,說(shuō)明入射光強(qiáng)度不同,飽和電流越大,入射光強(qiáng)度越大,B正確;遏止電壓越大,最大初動(dòng)能越大,說(shuō)明入射光頻率越大,C正確;逸出功只由金屬本身性質(zhì)決定,與入射光頻率無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤. 14.(2018·湖北黃石模擬)下表是按照密立根的方法進(jìn)行光

14、電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù). Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/×1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線,可得直線方程Uc=0.397 3-1.702 4,如圖所示. 則這種金屬的截止頻率約為(　B　) A.3.5×1014 Hz B.4.3×1014 Hz C.5.5×1014 Hz D.6.0×1014 Hz 解析:根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ek=hν-W0=hν-hνc=Uce,解得Uc=ν-=ν-.與直線方程Uc=0.3

15、97 3-1.702 4比較可知,圖線的斜率為=,同時(shí)=1.702 4,聯(lián)立得νc≈4.3×1014 Hz,故B正確,A,C,D錯(cuò)誤. 15.現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu).為滿足測(cè)量要求,將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為,其中n>1.已知普朗克常量h,電子質(zhì)量m和電子電荷量e,電子的初速度不計(jì),則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為(　D　) A. B. C. D. 解析:設(shè)顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓為U,根據(jù)動(dòng)能定理得,eU=mv2,又p=,mv2=,λ=,聯(lián)立解得U=,故D正確. 16.A,B兩種光子的能量之比為2∶1,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA,EB.則下列說(shuō)法正確的是(　C　) A.A,B兩種光子的頻率之比為1∶2 B.A,B兩種光子的動(dòng)量之比為1∶2 C.該金屬的逸出功為W0=EA-2EB D.該金屬的極限頻率為νc= 解析:光子的能量ε=hν,則A,B兩種光子的頻率之比為2∶1,故A錯(cuò)誤;動(dòng)量p=,λ=,A,B兩種光子的動(dòng)量之比為2∶1,故B錯(cuò)誤;光電子的最大初動(dòng)能Ekm=hν-W0,有EA=εA-W0,EB=εB-W0,又εA=2εB,聯(lián)立解得,W0=EA-2EB,故C正確;該金屬的極限頻率為νc==,故D錯(cuò)誤. - 7 -