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1、课时跟踪检测（三十八） 波粒二象性 对点训练：对光电效应的理解 1用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子。为了增大光电子的最大初动能，下列 措施可行的是( ) A增大入射光的强度 B增加入射光的照射时间 C换用频率更高的入射光照射锌板 D换用波长更长的入射光照射锌板 解析：选 C 根据光电效应方程 EkmhW0得，光电子的最大初动能与入射光的强度、 照射时间无关。入射光的频率越高或波长越短，光电子的最大初动能越大，故 C 正确，A、B、 D 错误。 2.(2018南京调研)如图所示，把一块不带电的锌板连接在验 电器上。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度， 则( ) A锌板带正电
2、，验电器带负电 B若改用强度更小的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转 C若改用红外线照射锌板，验电器的指针仍然会发生偏转 D这个现象可以说明光具有波动性 解析：选 B 用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的 金属球和金属指针带正电，故 A 错误；根据光电效应的条件可知发生光电效应与光的强度无关， 若改用强度更小的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转，故 B 正确；根据光电效应的条件 可知若改用红外线照射锌板，不一定能发生光电效应，所以验电器的指针不一定会发生偏转， 故 C 错误；光电效应说明光具有粒子性，故 D 错误。 3.(2018保定模拟)如图所示，在验电器上
3、安装一个铜网， 使 其带电，验电器金属箔片张开一定角度。用紫外线照射铜网，验电 器 金属箔片的张角保持不变。再将一块锌板放置在该铜网后面一定距 离 处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔片张开角度减小。下列 相 关说法中正确的是( ) A增加紫外线的强度照射铜网，金属箔片张角将变大 B紫外线的频率大于金属锌的截止频率 C铜网带负电 D改用紫光照射锌板，验电器的金属箔片张角也一定减小 1 解 析： 选 B 根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔片的张角保持不变；再将一块锌板放置 在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔片张开角度减小，说明逸出 的光电子跑到铜网上，导致其电量减小，当
4、增加紫外线的强度照射铜网，金属箔片张角将变更 小，由此可知，铜网带正电，故 A、C 错误。只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会 发生光电效应，故 B 正确。根据光电效应产生条件，当用紫光照射，则紫光频率小于紫外线， 因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔片张角不一定会减小，故 D 错误。 对点训练：爱因斯坦的光电效应方程及应用 4.(2018盐城模拟)用如图所示的装置研究光电效应现象， 当 用光子能量为 3.0 eV 的光照射到光电管上时，电流表 G 的读数为 0.2 mA，移动变阻器的触点 c，当电压表的示数大于或等于 0.7 V 时， 电 流表读数为 0，则( ) A开关 K 断
5、开后，没有电流流过电流表 G B所有光电子的初动能为 0.7 eV C光电管阴极的逸出功为 2.3 eV D改用能量为 1.5 eV的光子照射，电流表 G 也有电流，但电流较小 解析：选 C 光电管两端接的是反向电压，当开关断开后，光电管两端的电压为零，逸出 的光电子能够到达另一端，则仍然有电流流过电流表 G，故 A 错误。当电压表的示数大于或等 于 0.7V 时，电流表读数为 0，可知遏止电压为 0.7 V，根据动能定理得，eUcEkm，则光电子的 最大初动能为 0.7 eV，故 B 错误。根据光电效应方程得，EkmhW0，则逸出功 W0hEkm 3.0 eV0.7 eV2.3 eV，故 C
6、 正确。改用能量为 1.5 eV 的光子照射，因为光子能量小于逸 出功，则不会发生光电效应，没有光电流，故 D 错误。 5多选(2017全国卷)在光电效应实验中，分别用频率为 a、b 的单色光 a、b 照 射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb。h 为普朗克常量。下列说法正确的是( ) A若 ab，则一定有 Uab，则一定有 EkaEkb C若 Uab，则一定有 haEkahbEkb 解 析：选 BC 设该金属的逸出功为 W，根据爱因斯坦光电效应方程有 EkhW，同种金 属的 W 不变，则逸出光电子的最大初动能随 的增大而增大，B
7、 项正确；又 EkeU，则最大 初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有 eUhW，遏止电压 U 随 增大而增大，A 项错误；又有 hEkW，W 相同，则 D 项错误。 6如图甲所示，合上开关，用光子能量为 2.5 eV的一束光照射阴极 K，发现电流表读数 不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.60 V 时，电流表计数仍不为零，当电压 2 表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为 2 V 时，则 逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( ) A1.5 eV 0.6 eV B1.7 eV 1.9 eV C1.9 eV 2.6 eV D3.1
8、 eV 4.5 eV 解析：选 C 光子能量 h2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效 应，当电压表读数大于或等于 0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理 eU 1 mvm2知，最大初动能 EkmeU0.6 eV，由光电效应方程 hEkmW0知 W01.9 eV，对图 2 乙，当电压表读数为 2 V 时，电子到达阳极的最大动能 EkmEkmeU0.6 eV2 eV2.6 eV。故 C 正确。 7(2018淮安期末)关于光电效应现象，下列说法中正确的是( ) A对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生 光电效应 B在
9、光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 C在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 D对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 c c 解析：选 A 根据光电效应方程 Ekmh h 。入射光的波长必须小于极限波长，才能 0 发生光电效应，故 A 正确；从光电效应方程知，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函 数关系，不是成正比，故 B 错误；根据光电效应方程 EkmhW0，入射光的频率越大，光电 子的最大初动能越大，与入射光的强度无关，故 C 错误；能否发生光电效应与入射光的强度无 关，故 D 错误。 8(2016江苏高考)几种金属的逸出功 W
10、0见下表： 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(1019 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光 的波长范围为 4.01077.6107 m，普朗克常数 h6.631034 Js。 hc 解析：光子的能量 E 取 4.0107 m，则 E5.01019 J 根据 EW0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。 3 答案：钠、钾、铷 对点训练：与光电效应有关的图像问题 9.(2018兰州模拟)在光电效应实验中，某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。
11、则可 判断出( ) A甲光的频率大于乙光的频率 B乙光的波长大于丙光的波长 C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子对应的最大初动能 解 析： 选 B 因光电管不变，所以逸出功不变。由图像知甲光、乙光对应的遏止电压相等， 且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电 子最大初动能，故 D 错误；根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW0知甲光和乙光的频率相等， 且小于丙光的频率，甲光和乙光的波长大于丙光的波长，故 A 错误，B 正确；截止频率是由金 属决定的，与入射光无关，故 C 错误。 10.如图所示，是甲、乙两种金
12、属的遏止电压 Uc与入射光频 率 的关系图像，如果用频率为 的光照射两种金属，光电子的最 大 初动能分别为E甲、E乙，则关 于E甲、E乙的大小关系正确的是( ) AE 甲E 乙 BE 甲E 乙 CE 甲E 乙 D无法判断 解析：选 A 根据光电效应方程得： EkmhW0hh0 又 EkmqUc h h0 解 得：Uc ； q q 结合 Uc 图线可知，当 Uc0 时，0； 由题图可知，金属甲的极限频率小于金属乙的，则金属甲的逸出功小于乙的，即 W 甲W 乙。 如果用 频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当用相同频率的光入射时，则逸 出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此 E 甲E 乙，
13、故 A 正确，B、C、D 错误。 11如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长 0.50 m 的绿光照射阴极 K， 实验测得流过表的电流 I 与 AK 之间的电势差 UAK满足如图乙所示规律，取 h6.631034 Js。结合图像，求：(结果保留两位有效数字) 4 (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极 K 时的最大动能。 (2)该阴极材料的极限波长。 解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极 A，阴极每秒钟发射的光 电子的个数 Im 0.64 106 n (个)4.01012(个) e 1.6 1019 光电子的最大初动能为： EkmeU01.61019 C0.
14、6 V9.61020 J。 c c (2)设阴极材料的极限波长为 0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekmh h ，代入数 0 据得 00.66 m。 答案：(1)4.01012个 9.61020 J (2)0.66 m 对点训练：对波粒二象性的理解 12多选美国物理学家康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时，发现光子除了具有能量之 外还具有动量，被电子散射的 X 光子与入射的 X 光子相比( ) A速度减小 B频率减小 C波长减小 D能量减小 解析：选 BD 光速不变，A 错误；光子将一部分能量转移到电子，其能量减小，随之光子 的频率减小、波长变长，B、D 正确，C 错误。 13多选(2018福建省高考适应性检测)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中 突出体现波动性的是( ) A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 解析：选 ACD 干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说 明电子具有波动性，所以 A 正确； 粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波 动性无关，所以 B 错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象， 说明具有波动性，所以 C 正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生 5