江苏专用高考物理一轮复习课后练习42光电效应波粒二象性含答案

这是一份江苏专用高考物理一轮复习课后练习42光电效应波粒二象性含答案
光电效应　波粒二象性建议用时：45分钟1．已知某金属发生光电效应的截止频率为νc，则(　　)A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为2hνcC．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍A　[该金属的截止频率为νc，则可知逸出功W0＝hνc，逸出功由金属材料的性质决定，与照射光的频率无关，因此C错误；由光电效应的实验规律可知A正确；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，将W0＝hνc代入可知B、D错误。]2．(2019·河南中原名校联考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)A　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　DB　[根据黑体辐射实验规律，黑体热辐射的强度与波长的关系为：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，则各种频率的辐射强度也都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即向频率较大的方向移动，分析图象，只有B项符合黑体辐射实验规律，故B项正确。]3．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．波长 B．频率 C．能量 D．动量A　[由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋eq \f(1,2)mveq \o\al(2,m)，又由W0＝hν0，可得光电子的最大初动能eq \f(1,2)mveq \o\al(2,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、频率和动量，选项B、C、D错误；又由c＝λν可知光电子频率较小时，波长较大，选项A正确。]4．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A　[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。]5．(2020·江西省临川第二中学高三月考)如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是(　　)A．验电器带正电，锌板带负电B．验电器带负电，锌板也带负电C．若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转D．若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转D　[锌板在紫外线的照射下发生光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷就会多于负电荷，所以锌板带正电；验电器通过导线和锌板连在一起，所以验电器自然也就带上了正电荷，故选项A、B错误；光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属板的极限频率，照射光的频率越高，金属板越容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用红光照射锌板时，不一定发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转；若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转，故选项D正确，C错误。]6．(2019·浙江高三月考)爱因斯坦成功地解释了光电效应现象，提出了光子说，关于与光电效应有关的四个图象的说法正确的是(　　)甲　　　　乙　　　　　丙　　　　丁图甲为光电效应实验，图乙为光电流与电压的关系，图丙为金属的遏止电压U与入射光频率的关系，图丁为光电子最大初动能与入射光频率的关系。A．如图甲装置，如果先让锌板带负电，再用紫外线照射锌板，则验电器的张角一定不变B．根据图乙可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关C．由图丙可知ν2为该金属的截止频率D．由图丁可知E等于该金属的逸出功D　[如果先让锌板带负电，再用紫外线照射锌板时，由于光电效应激发出电子，锌板带电量减小，验电器的张角会变小，等锌板电量为零时，验电器就无法张开；如果紫外线继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又会增大，故A错误。由图乙可知，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，光子的能量只与光的频率有关，与光的强度无关，故B错误。对于某种金属材料，只有当入射光的频率大于某一频率时，电子才能从金属表面逸出，形成光电流，这一频率就称为截止频率；光电效应中截止频率由金属本身的材料决定，图丙中遏止电压为零时所对应的入射光的频率为截止频率，ν2对应的遏止电压不为零，故C错误。根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，知道丁图Ek­ν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极限频率，则金属的逸出功等于hν0，故D正确。]7．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，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，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识不正确的是(　　)甲　　 　　　乙　　　　丙A．单个光子的运动没有确定的轨道B．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．大量光子的行为表现为波动性B　[由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图丙中明暗相间的条纹，干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，该实验说明了光具有波粒二象性，所以A、C、D项正确，B项错误。]8．下列说法不正确的是(　　)A．光子不仅具有能量，也具有动量B．光有时表现为波动性，有时表现为粒子性C．运动的实物粒子也有波动性，波长与粒子动量的关系为λ＝eq \f(p,h)D．光波和物质波，本质上都是概率波C　[光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；波粒二象性指光同时具有波和粒子的双重性质，有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项B正确；物质波的波长与粒子动量的关系应为λ＝eq \f(h,p)，选项C错误；光波中的光子和物质波中的实物粒子在空间出现的概率满足波动规律，因此二者均为概率波，选项D正确。]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(　　)A．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D　[根据爱因斯坦光电效应方程可知，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的小于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·天津高考)如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是(　　)C　[由光电效应的方程Ek＝hν－W，动能定理eU＝Ek，两式联立可得U＝eq \f(hν,e)－eq \f(W,e)，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率νb>νc>νa，则可知三种光的折射率的关系为nb>nc>na，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，A、B、D错误。]11．(2019·邢台市调研)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，将滑动变阻器滑片向右移动一些，电流表的读数可能不为零D　[将滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和光电流，则电流表的示数可能不变，故A错误。紫光的频率比绿光频率大，则改用紫光照射该金属时一定能发生光电效应，则电流表一定有示数，故B错误。将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，则光电子的最大初动能增加，但单位时间内通过金属表面的光子数没有变化，因而单位时间内从金属表面逸出的光电子数不变，饱和光电流不会变化，则电流表的示数不一定增大，故C错误。将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，若此时的电压仍小于遏止电压，则电流表有示数，故D正确。]12．(2019·四川省第二次“联测促改”)如图所示，用波长为λ0的单色光照射某金属，调节滑动变阻器，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eq \f(4λ0,5)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．eq \f(5hc,4λ0) B．eq \f(hc,λ0) C．eq \f(7hc,8λ0) D．eq \f(7hc,4λ0)C　[当电压表读数大于或等于U时，电流表读数为零，则遏止电压为U。根据光电效应方程，则光电子的最大初动能为：Ekm＝eU＝heq \f(c,λ0)－W0；用波长为eq \f(4λ0,5)的单色光照射时，Ekm＝3eU＝heq \f(c,\f(4,5)λ0)－W0；联立解得：W0＝eq \f(7hc,8λ0)，故C正确，A、B、D错误。]13．(2019·孝义市第一次模拟)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。他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出图乙所示的Uc­ν的图象，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(　　)甲　　　　　　　　　乙　A．h＝eq \f(eUc2－Uc1,ν2－ν1) B．h＝eq \f(Uc2－Uc1,eν2－ν1)C．h＝eq \f(ν2－ν1,eUc2－Uc1) D．h＝eq \f(eν2－ν1,Uc2－Uc1)A　[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，所以图象的斜率k＝eq \f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq \f(h,e)，则h＝eq \f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)，故A项正确。]14．(2019·浙江省东阳中学高三月考)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．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C．乙光在水中的传播速度比丙光在水中传播的速度小D．位于水面下同一深度的乙光和丙光组成的点光源照亮水面的面积乙光大D　[由于是同一光电管，因而不论对哪种光，金属的截止频率和逸出功相同，对于甲、乙两种光，遏止电压相同，由：eUc＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,m)＝hν－W0知两种光的频率相同，故A错误；丙光的遏止电压较大，对应的光电子的最大初动能较大，因而丙光的频率较高，波长较短，故B错误；根据折射率和频率的关系可知乙光折射率小于丙光折射率，故根据：n＝eq \f(c,v)可知在某一介质中乙光的速度大于丙光的速度，故C错误；根据：sin C＝eq \f(1,n)可知乙光发生全反射的临界角比丙光大，故乙光和丙光组成的点光源照亮水面的面积乙光大，所以D正确。]15．(2021·江苏省新高考适应性考试)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。[解析]　(1)根据光电效应方程可知hν－W0＝Ek0逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理Ue＝Ekm－Ek0联立解得Ekm＝Ue＋hν－W0。(2)每秒钟到达K极的光子数量为n，则nhν＝P每秒钟逸出电子个数为a个，则a＝eq \f(n,N)回路的电流强度I＝eq \f(q,t)＝ae联立得I＝eq \f(Pe,Nhν)。[答案]　(1)Ue＋hν－W0　(2)eq \f(Pe,Nhν)材料钠铜铂极限波长(nm)541268196