高三物理二轮复习（通用版）对应练习——光电效应 波粒二象性 word版含解析

这是一份高三物理二轮复习（通用版）对应练习——光电效应 波粒二象性 word版含解析，共6页。试卷主要包含了考查对光电效应的理解]，考查光电效应的基本规律]，考查对光电效应方程的理解]，考查光电效应方程的应用]，考查Ek­ν图像]，考查Uc­ν图像]等内容，欢迎下载使用。

1．考查光电效应现象](多选)(汕头模拟)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )
A．有光子从锌板逸出
B．有电子从锌板逸出
C．验电器指针张开一个角度
D．锌板带负电
解析：选BC 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确、D错误。
2．考查对光电效应的理解]
(上海高考)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )
A．光电效应是瞬时发生的
B．所有金属都存在极限频率
C．光电流随着入射光增强而变大
D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大
解析：选C 光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量增多，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误。
3．考查光电效应的基本规律]
关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )
A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s
D．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生
解析：选A 发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过10－9 s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生，选项D错误。
4．考查对光电效应方程的理解]
(昆明模拟)关于光电效应，下列说法中正确的是( )
A．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大
B．不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的
C．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应
D．如果入射光光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
解析：选D 根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，光子的能量与光照强度无关，A错误；每种金属都有自己的极限频率，B错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，C错误；当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，D正确。
5．考查光电效应规律及光电效应方程]
(多选)(广东高考)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。下列说法正确的是( )
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
解析：选AD 增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误；当照射光的频率小于ν，大于极限频率时发生光电效应，选项C错误；由Ekm＝hν－W，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确。
6．考查光电效应方程的应用]
(北京高考)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。
光电效应实验装置示意如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应。换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)( )
A．U＝eq \f(hν,e)－eq \f(W,e) B．U＝eq \f(2hν,e)－eq \f(W,e)
C．U＝2hν－W D．U＝eq \f(5hν,2e)－eq \f(W,e)
解析：选B 用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。由题意知最大初动能Ek＝eU，根据光电效应方程有：nhν＝W＋Ek＝W＋eU(n≥2)，得：U＝eq \f(nhν－W,e)(n≥2)，则B项正确，其他选项错误。
7．考查光电管的工作原理及光电效应方程]
(多选)(西工大附中三模)如图所示，用某单色光照射光电管的阴板K，会发生光电效应。在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大加在光电管上的电压，直至电流表中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向遏止电压。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测得反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m、电荷量为e，下列说法正确的是( )
A．频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度为 eq \r(\f(2eU1,m))
B．频率为ν2的光照射时，光电子的最大初速度为 eq \r(\f(eU2,2m))
C．阴极K金属的逸出功为W＝eq \f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2)
D．阴极K金属的极限频率是ν0＝eq \f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)
解析：选ACD 在阳极A和阴极K之间加上反向电压，逸出的光电子在反向电场中做减速运动，根据动能定理可得－eU＝0－eq \f(1,2)mvm2，解得光电子的最大初速度为vm＝ eq \r(\f(2eU,m))，所以频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度为 eq \r(\f(2eU1,m))，用频率为ν2的光照射时，光电子的最大初速度为 eq \r(\f(2eU2,m))，故A正确，B错误；根据光电效应方程可得hν1＝eU1＋W，hν2＝eU2＋W，联立可得W＝eq \f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2)，h＝eq \f(eU1－U2,ν1－ν2)，阴极K金属的极限频率ν0＝eq \f(W,h)＝eq \f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)，C、D正确。
8．考查Ek­ν图像]
(多选)如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，由图像可知( )
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
D．入射光的频率为eq \f(ν0,2)时，产生的光电子的最大初动能为eq \f(E,2)
解析：选AB 根据爱因斯坦光电效应方程，结合题给光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像知，该金属的逸出功等于E，等于hν0，选项A、B正确。入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E，入射光的频率为eq \f(ν0,2)时，不能产生光电效应，选项C、D错误。
9．考查Uc­ν图像]
(北京市朝阳区模拟)从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc(即图甲所示的电路中电流表○的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的Uc­ν图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A．该金属的截止频率约为4．27×1014 Hz
B．该金属的截止频率约为5．50×1014 Hz
C．该图线的斜率为普朗克常量
D．该图线的斜率为这种金属的逸出功
解析：选A 设金属的逸出功为W0，截止频率为νc，则W0＝hνc。光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系是Ek＝eUc，光电效应方程为Ek＝hν－W0，联立两式可得：Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，故Uc­ν图像的斜率为eq \f(h,e)，C、D错误；当Uc＝0时，可解得ν＝eq \f(W0,h)＝νc，此时读图可知，ν≈4．3×1014 Hz，即金属的截止频率约为4．3×1014 Hz，在误差允许范围内，可以认为A正确，B错误。
10．考查光电流I与电压U的关系图像]
(多选)(济宁一模)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的是( )
A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定
C．只要增大电压，光电流就会一直增大
D．遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大
解析：选ABD 由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A正确；根据光电效应方程知，Ekm＝hν－W0＝eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B正确；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C错误；根据Ekm＝eUc中，遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大，故D正确。
11．考查光的波粒二象性与光子数量的关系]
用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明( )
A．光只有粒子性没有波动性
B．光只有波动性没有粒子性
C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
解析：选D 由这些照片可以看出，少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确。
12．考查对物质的波粒二象性的理解]
(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( )
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
解析：选ABC 由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错误。
13．考查实物粒子的波动性]
(多选)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
解析：选ABD 电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确。
14．考查德布罗意波波长的计算]
(宁波期末)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( )
A．eq \f(λ1λ2,λ1＋λ2) B．eq \f(λ1λ2,λ1－λ2)
C ．eq \f(λ1＋λ2,2) D．eq \f(λ1－λ2,2)
解析：选A 中子的动量p1＝eq \f(h,λ1)，氘核的动量p2＝eq \f(h,λ2)，同向正碰后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝eq \f(h,p3)＝eq \f(λ1λ2,λ1＋λ2)，A正确。考点一
光电效应规律和光电效应方程
考点二
与光电效应现象有关的图像问题
考点三
光的波粒二象性和物质波