适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练73

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课时规范练73
基础对点练
1.(发生光电效应的条件)(2023福建泉州质检)某金属在黄光照射下不能发生光电效应,以下可能使它发生光电效应的是(　　)
A.增加黄光的照射时间 B.增大黄光的照射强度
C.改用红光照射 D.改用紫光照射
答案 D
解析 要使该金属发生光电效应,可以增大入射光的频率(或减短入射光的波长)。延长照射时间、增大光的强度都不会使金属发生光电效应,所以可能使它发生光电效应的是改用频率更大的紫光照射,故选D。
2.(光电效应现象)(2022广东江门一模)入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则(　　)
A.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
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
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
答案 C
解析 光的强弱影响的是单位时间内发出的光电子的数目,不影响发射出光电子的时间间隔,A错误;根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,入射光的频率不变,则最大初动能不变,B错误;单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,C正确;入射光频率不变,故仍然能发生光电效应,D错误。
3.(光电效应和康普顿效应)(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(　　)
A.光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫作光子
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
答案 BD
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=W0+eUc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,康普顿效应说明光具有粒子性,D正确。
4.(光电效应方程)(2022湖北七市调研)波长为λ的单色光可使某金属发生光电效应,已知逸出的光电子的最大初动能为Ek,普朗克常量为h,光速为c,则该金属的逸出功为(　　)
A.h+Ek B.h-Ek
C D.Ek
答案 B
解析 根据光电效应方程Ek=hν-W0,频率和波长关系ν=,联立解得W0=h-Ek,A、C、D错误,B正确。
5.(波粒二象性)关于波粒二象性,下列说法正确的是(　　)

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又有波动性
D.戴维森和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性
答案 D
解析 由光电效应可知,当入射光的频率大于金属截止频率时,能发生光电效应,紫光照射到锌板上可以发生光电效应,但其他可见光的频率比紫光的频率小,不一定比金属截止频率大,所以其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应,故A错误;由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能与光的强度无关,故B错误;图丙说明光子具有粒子性,故C错误;戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验,得到了题图丁的衍射图样,从而证实电子具有波动性,故D正确。
6.(光电效应规律的理解)(2023河北石家庄模拟)如图为光电倍增管的原理图,管内由一个阴极K、一个阳极A和若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压,使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K时,就会有电子射出,在加速电场作用下,电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上,电子能从这个倍增电极上激发出更多电子,最后阴极A收集到的电子数比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍。下列说法正确的是(　　)

A.光电倍增管适用于各种频率的光
B.保持入射光不变,增大各极间的电压,阳极收集到的电子数可能增多
C.增大入射光的频率,阴极K发射出的所有光电子的初动能都会增大
D.保持入射光频率和各极间的电压不变,增大入射光强度不影响阳极收集到的电子数
答案 B
解析 只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应,从而逸出光电子,可知光电倍增管并不是适用于各种频率的光,A错误;保持入射光不变,增大各极间的电压,则打到倍增极的光电子的动能变大,可能有更多的光电子从倍增极逸出,阳极收集到的电子数可能增多,B正确;增大入射光的频率,阴极K发射出的光电子的最大初动能变大,并不是所有光电子的初动能都会增大,C错误;保持入射光频率和各极间的电压不变,增大入射光强度,则单位时间逸出光电子的数目会增加,阳极收集到的电子数会增加,D错误。
7.(光子能量的计算)(2022全国乙卷)一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7 m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=6.63×10-34 J·s。R约为(　　)
A.1×102 m B.3×102 m
C.6×102 m D.9×102 m
答案 B
解析 一个光子的能量为ε=hν,ν为光的频率,光的波长与频率的关系满足c=λν,光源在时间t内发出的光子的个数为n=,P为光源的功率。以光源为原点的球面上每平方米的光子数相同,半径为R的球的表面积为S=4πR2,则t=1s时有S=m2,联立以上各式解得R约为3×102m,故B正确。
素养综合练
8.(多选)(2022浙江卷)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1.2×10-23 kg·m/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是(　　)

A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m
C.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 根据动量的大小与动能的关系,可知发射电子的动能约为Ek=J=8.0×10-17J,A错误;发射电子的物质波波长约为λ=m=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,只是需要大量电子显示出干涉图样,C错误,D正确。
9.(2023山东济南一模)光电管是一种利用光照产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可以形成光电流。下表中记录了某同学进行光电管实验时的数据。
次数
入射光子的
能量/eV
相对
光强
饱和光电
流大小/mA
逸出光电子的
最大初动能/eV
1
4.0
弱
29
0.8
2
4.0
中
43
0.8
3
4.0
强
60
0.8
由表中数据得出的以下论断正确的是(　　)
A.三次实验采用了不同频率的入射光
B.三次实验光电管中的金属板材质不同
C.若入射光子的能量为5.0 eV,不论光强多大,饱和光电流一定大于60 mA
D.若入射光子的能量为5.0 eV,逸出光电子的最大初动能为1.8 eV
答案 D
解析 入射光子的能量相同,根据ε=hν可知三次实验采用了相同频率的入射光,A错误;根据Ek=hν-W0可知,最大初动能相同,则逸出功相同,因此金属板材质相同,B错误;饱和光电流只与光照强度有关,C错误;根据Ek1=ε1-W0,Ek2=ε2-W0,代入数据得Ek2=1.8eV,D正确。
10.(2022山东潍坊一模)如图所示,分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P,当光电流恰好减小到零时,a、b对应的电压表示数分别为Ua、Ub,已知Ua
A.a光束比b光束弱
B.a光光子动量小于b光光子动量
C.经过同一单缝,b光产生的衍射现象更明显
D.经过同一双缝干涉装置得到的图样,a光条纹间距小
答案 B
解析 由题意可知,a的遏止电压小于b的遏止电压,则由eUc=hν-W0=h-W0,可得νa<νb,λa>λb,根据已知条件只能判断两者的频率关系,无法判断光束强弱,A错误;a光的频率小,波长大,根据p=可知,a光的光子动量小于b光的光子动量,B正确;a光的波长大,经过同一单缝产生的衍射现象更明显,C错误;根据Δx=,a光的波长大,则经过同一双缝干涉装置得到的图样,a光的条纹间距大,D错误。
11.铝的逸出功是4.2 eV,用波长为200 nm的光照射铝的表面(结果保留一位小数)。
(1)求光电子的最大初动能。
(2)求遏止电压。
答案 (1)2.0 eV　(2)2.0 V
解析 (1)由光电效应方程得Ek=-W0=2.0eV。
(2)由-eUc=0-Ek,解得Uc=2.0V。