第12章 1 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习（word）人教版

[基础题组]

1．(2018·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6.63×10－34 J·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

2．(2020·南充高三调研)某同学利用图甲所示的电路图来研究光电效应，实验中先后用同一装置进行了两次实验。每次实验后他都将得到的光电流I与相应的电压U描绘到I­U坐标系中，如图乙所示，已知普朗克常量为h，实验中所用金属的逸出功为W0，则下列说法正确的是(　　)

A．A光的频率大于B光的频率

B．A光和B光的光强一样大

C．若A光的频率为ν，则A光照射金属时的遏止电压为

D．A光照射金属时的遏止电压大于B光照射金属时的遏止电压

[解析]　由题图乙可知两种光的遏止电压相同，故D错误；由于两种光的遏止电压相同，由动能定理可得eUc＝Ekm，则两次实验时，产生的光电子的最大初动能Ekm相同，由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋Ekm可知两种光的频率相等，故A错误；由题图乙可知在发生光电效应时A光的饱和电流大于B光的，则A光的光强较大，故B错误；根据hν＝W0＋Ekm，eUc＝Ekm，联立解得Uc＝，故C正确。

[答案]　C

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

[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Ekm＝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。

[答案]　B

4．(多选)用绿光照射一光电管，能产生光电效应。现在用如图所示的电路测定遏止电压，则(　　)

A．改用红光照射，遏止电压会增大

B．改用紫光照射，遏止电压会增大

C．延长绿光照射时间，遏止电压会增大

D．增加绿光照射强度，遏止电压不变

[解析]　红光到紫光频率升高，由光电效应方程Ekm＝hν－W及eUc＝Ekm知遏止电压Uc与光电子最大初动能有关，由入射光的频率和金属材料决定，与入射光的强度无关，故B、D正确。

[答案]　BD

5．(2020·莆田模拟)在研究光电效应的实验中，两个实验小组用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应。下列说法中正确的是(　　)

A．光电子的最大初动能相同

B．饱和光电流一定不同

C．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

D．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc­ν图象的斜率可能不同

[解析]　由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知由于锌和银的逸出功W不相同，光电子的最大初动能也不同，故A错误；饱和光电流与入射光的强度有关，故B错误；由eUc＝Ek＝hν－W0，可知由于锌和银的逸出功W0不相同，所以遏止电压Uc不同，故C正确；由eUc＝hν－W0可知Uc＝－，斜率k＝不变，故D错误。

[答案]　C

6．关于下列四个实验，下列说法中正确的是(　　)

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也有波动性

D．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性

[解析]　在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A错误；入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D正确。

[答案]　D

7．(2020·广东省中山模拟)如图所示，实验中分别用波长为λ1、λ2的单色光照射光电管的阴极K，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m、带电荷量为e，真空中的光速为c，下列说法正确的是(　　)

A．若λ1>λ2，则U1<U2

B．根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率

C．用λ1照射时，光电子的最大初动能为eU1

D．入射光的波长与光电子的最大初动能成正比

[解析]　根据爱因斯坦光电效应方程，有：－W0＝Ekm＝eUc，因此若λ1>λ2，则U1<U2，故A错误；根据－W0＝eU1；－W0＝eU2，其中的W0＝hνc，三式联立可求解h和νc，选项B错误；用λ1照射时，光电子的最大初动能为eU1，选项C正确；根据－W0＝Ekm可知入射光的波长与光电子的最大初动能不成正比，故D错误。

[答案]　C

8．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，则下列说法中正确的是(　　)

A．A光的频率小于B光的频率

B．A光的入射强度大于B光的入射强度

C．A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b

D．A光照射光电管时流过电流表G的电流大小取决于光照时间的长短

[解析]　由光电效应实验规律知A、B错误，A光照射光电管时，光电子从阴极射出，光电子从b流过电流表G到a的，所以电流方向是a流向b，而且流过电流表G的电流大小取决于光的入射强度，与光照时间的长短无关，故C正确，D错误。

[答案]　C

9．(2020·毕节模拟)爱因斯坦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年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是(　　)

A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比

C．ν＜ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关

[解析]　金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W0＝hν0，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，可知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，只要入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，故B错误；要有光电子逸出，则光电子的最大初动能Ekm＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν＞ν0时才会有光电子逸出，故C错误；根据方程Ekm＝hν－W0，可知＝h，故D正确。

[答案]　D

[提升题组]

10．(2020·江西红色七校高三联考)科学家在对阴极射线的研究中发现了电子，使人们对微观世界的认识进入了一个新的时代，电子的发现是19世纪末物理学史上的三大发现之一。在X射线管中，阴极发射的电子被加速后打到阳极(不计电子的初速度)，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、元电荷e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的(　　)

A．最短波长为  B．最长波长为

C．最小频率为  D．最大频率为

[解析]　由题意知，光子能量的最大值等于电子的动能，由动能定理知，电子在加速电场中被加速后获得的动能为eU，故hνmax＝eU，可得X光的最大频率νmax＝，再由λ＝可得最短波长λmin＝＝，故A、B、C错误，D正确。

[答案]　D

11．(2021·山西省太原市检测)如图所示，在研究光电效应的实验中，保持P的位置不变，用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转；改用另一频率的单色光b照射K，电流计的指针发生偏转，那么(　　)

A．增加a的强度一定能使电流计的指针发生偏转

B．用b照射时通过电流计的电流由d到c

C．只增加b的强度一定能使通过电流计的电流增大

D．a的波长一定小于b的波长

[解析]　用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转，说明a光的频率小于阴极K的截止频率，增加a的强度也无法使电流计的指针发生偏转，A错误；电子运动方向从d到c，电流方向从c到d，B错误；只增加b的强度可以使光电流增大，使通过电流计的电流增大，C正确；b光能使阴极K发生光电效应，b光的频率大于阴极K的截止频率也就大于a光的频率，b的波长一定小于a的波长，D错误。

[答案]　C

12．(2019·北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)

A．两组实验采用了不同频率的入射光

B．两组实验所用的金属板材质不同

C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大

[解析]　表格中入射光子的能量不同，根据光子的能量ε＝hν可知两组实验采用的入射光的频率不同，再由光电效应方程解得两组实验中金属的逸出功都是3.1 eV，所以A选项正确，B选项不正确。当入射光子的能量为5.0 eV时，Ekm＝hν－W＝1.9 eV，故C选项正确。当入射光子的能量为5.0 eV时，相对光强越强，单位时间内飞出的光电子越多，光电流越大，所以D项正确。

[答案]　B

13．(2018·江苏卷)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为__________，A、B两种光子的动量之比为__________。(已知普朗克常量为h、光速为c)

[解析]　本题考查光电效应和动量的知识。由题意可知，h＝W，Ek＝2h－W＝h；光子的动量与其波长成反比，所以两种光子动量之比为1∶2。

[答案]　　1∶2

14．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·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Uc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W0＝____________ J；

(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝____________ J。

[解析]　(1)由光电管的结构知，A为阳极；

(2)Uc－ν图象中横轴的截距表示截止频率νc，逸出功W0＝hνc；

(3)由爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0，可求结果。

[答案]　(1)阳极　(2)5.15(5.12～5.18)×1014　3.41(3.39～3.43)×10－19　(3)1.23(1.21～1.25)×10－19

15．(2019·江苏卷)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s。计算结果保留一位有效数字)

[解析]　光子能量ε＝，光子数目n＝，代入数据得

n＝5×1016。

[答案]　5×1016