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

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1、第1節(jié)　光電效應　波粒二象性 1.在光電效應的實驗結果中,與光的波動理論不矛盾的是(　C　) A.光電效應是瞬時發(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而變大 D.入射光頻率越大,光電子最大初動能越大 解析:按照光的波動理論,電子通過波動吸收能量,若波的能量不足以使得電子逸出,那么就需要多吸收一些,需要一個能量累積的過程,而不是瞬時的,選項A與波動理論矛盾.根據(jù)波動理論,能量大小與波動的振幅有關,而與頻率無關,即使光的能量不夠大,只要金屬表面的電子持續(xù)吸收經過一個能量累積過程,都可以發(fā)生光電效應,選項B與波動理論矛盾;光電子逸出后的最大初動能與入射光的能

2、量有關,即與入射光的波動振幅有關,與頻率無關,選項D與波動理論矛盾.對于光電流大小,根據(jù)波動理論,入射光增強,能量增大,所以光電流增大,選項C與波動理論并不矛盾,選項C正確. 2.(2019·安徽六安模擬)下列說法中正確的是(　B　) A.光電效應實驗中,只有入射光頻率小于極限頻率時才能產生光電子 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,個別光子的行為往往表現(xiàn)出波動性 D.在光電效應現(xiàn)象中,增大入射光的頻率一定能增大光電流 解析:光電效應實驗中,只有入射光頻率大于等于金屬的極限頻率時才能發(fā)生光電效應,從而產生光電子,選項A錯誤;若某材料

3、的逸出功是W0,則它的極限頻率νc=,選項B正確;大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性,個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性,選項C錯誤;在光電效應現(xiàn)象中,增大入射光的頻率一定能增大光電子的最大初動能,不一定能增大光電流的大小,選項D錯誤. 3.(2019·四川成都模擬)如圖為研究光電效應規(guī)律的實驗電路圖.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,要使電流表指針發(fā)生偏轉,采用的措施應為(　A　) A.增大入射光的頻率 B.增大入射光的強度 C.使入射光由K改照A D.使變阻器的滑片P向左移動 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,會發(fā)生光電效應但電流

4、表示數(shù)為零,說明陰極K與陽極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能,可以使得光電子到達陽極A,電流表指針發(fā)生偏轉,A正確;入射光的強度與光電子的最大初動能無關,B錯誤;入射光照射陽極A,不會發(fā)生光電效應,C錯誤;滑片P向左移動,反向電壓增大,電流表指針不發(fā)生偏轉,D錯誤. 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,下列做法中有可能發(fā)生光電效應的是(　D　) A.增加照射時間 B.改用波長更長的單色光照射 C.改用光強更大的單色光照射 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,與增加光的照射時間和增大光的強度都無關,故A,C錯誤.改用波長更長的光照射時,其頻率小于原光的頻率,則不可能發(fā)生光電效應,而當改用頻率更高的光時,可能發(fā)生光電效應,所以B錯誤,D正確. 5.(2019·陜西漢中模擬)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗,當用某一頻率的光照射時有光電流產生.下列說法正確的是(　A　) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,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,光電子的最大初動能變小 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 解析:保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大

6、,飽和電流變大,故A正確;飽和電流與入射光的頻率無關,故B錯誤;根據(jù)光電效應的規(guī)律,光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,所以入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大,故C錯誤;如果入射光的頻率小于極限頻率將不會發(fā)生光電效應,不會有光電流產生,故D錯誤. 6.(2019·福建泉州模擬)對愛因斯坦光電效應方程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能Ek B.遏止電壓與逸出功的關系是eUc=W0 C.逸出功W0和極限頻率νc之間滿足關系式W0=hνc D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比 解析:根據(jù)光

7、電效應方程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,則光電子的初動能不一定相同,故A錯誤;根據(jù)eUc=Ek=hν-W0可知eUc≠W0,故B錯誤;根據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0知,當最大初動能為零時,入射頻率即為極限頻率,則有W0=hνc,故C正確;根據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0知,最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關系,不是正比關系,故D錯誤. 7.(2019·湖南懷化模擬)如圖所示為光電管工作原理圖,當有波長(均指真空中的波長,下同)為λ的光照射陰極板K時,電路中有光電流,則(　B　) A.換用波長為λ1(λ1>λ)的光照射陰極K時,電

8、路中一定沒有光電流 B.換用波長為λ2(λ2<λ)的光照射陰極K時,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錯誤;波長為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度有關,增加路端電壓時,若減小入射光強度,光電流有可能減小,故C錯誤;將電路中電源的極性反接,逸出的光電子雖受到電場阻力,但可能到達A極,從而形成光電流,故D錯誤. 8.(2019·湖南永州模擬)一個質量為

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

10、)某金屬被光照射后產生了光電效應現(xiàn)象,測得光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν之間的關系如圖所示.已知h為普朗克常量,電子的電荷量的絕對值為e,則當入射光頻率為3νc時,其遏止電壓為(　C　) A.hνc B.3hνc C. D. 解析:由愛因斯坦光電效應方程Ekm=hν-W0可知,當ν=νc時,有W0=hνc,故當入射光的頻率為3νc時,光電子的最大初動能為Ekm=2hνc,又因為-eUc=0-Ekm,所以此時遏止電壓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上,提出了量子理論,下列關于描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中

11、,符合黑體輻射實驗規(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,輻射強度越大,故A,C錯誤.黑體輻射的波長分布情況也隨溫度而變,溫度越高,輻射的電磁波的波長極大值向波長短的方向移動,故B錯誤,D正確. 12.用如圖所示的光電管研究光電效應,用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流計G的指針發(fā)生偏轉,而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時,電流計G的指針不發(fā)生偏轉,那么(　C　) A.a光的波長一定大于b光的波長 B.增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉 C.用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流方向是由c到d D.將電源正負極反

12、接時,a光照射光電管陰極K時電流計仍一定發(fā)生偏轉 解析:由題意可知,νa>νc,νb<νc,故a光的波長小于b光的波長,A錯誤;發(fā)生光電效應的條件ν>νc ,增加b光的強度不能使電流計G的指針發(fā)生偏轉,B錯誤;發(fā)生光電效應時,電子從光電管左端運動到右端,而電流的方向與電子定向移動的方向相反,所以流過電流計G的電流方向是c流向d,故C正確;將電源正負極反接時,即加反向電壓,當反向電壓增大到一定程度,可以使逸出的光電子到不了陽極,即不能形成回路,即電流計沒有電流,故D錯誤. 13.(多選)研究光電效應實驗電路圖如圖(a)所示,其光電流與電壓的關系如圖(b)所示.則下列說法中正確的是(　BC　)

13、 A.若把滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動,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照射鋅板,其逸出功將減小 解析:滑動變阻器的滑片右移,光電流可能增大,也可能已達到飽和電流而不變,故A錯誤;遏止電壓相同,說明最大初動能相同,即入射頻率相同,但飽和電流不同,說明入射光強度不同,飽和電流越大,入射光強度越大,B正確;遏止電壓越大,最大初動能越大,說明入射光頻率越大,C正確;逸出功只由金屬本身性質決定,與入射光頻率無關,D錯誤. 14.(2018·湖北黃石模擬)下表是按照密立根的方法進行光

14、電效應實驗時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=1.702 4,聯(lián)立得νc≈4.3×1014 Hz,故B正確,A,C,D錯誤. 15.現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結構.為滿足測量要求,將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設定為,其中n>1.已知普朗克常量h,電子質量m和電子電荷量e,電子的初速度不計,則顯微鏡工作時電子的加速電壓應為(　D　) A. B. C. D. 解析:設顯微鏡工作時電子的加速電壓為U,根據(jù)動能定理得,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,且所產生的光電子最大初動能分別為EA,EB.則下列說法正確的是(　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錯誤;動量p=,λ=,A,B兩種光子的動量之比為2∶1,故B錯誤;光電子的最大初動能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錯誤. - 7 -