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1、第 1 讲 光电效应 波粒二象性第 1 讲 光电效应 波粒二象性 (课时冲关四十一) A 级基础练 1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 ： 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，光子数量和能量都增大，所以
2、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 2(多选)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，下列四个物理量中，一定不同的是( ) 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 ： ACD 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EkmhW0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 3已知钙和钾的截止频率分别为 7.73
3、1014 Hz 和 5.441014 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 解析 ： A 根据爱因斯坦光电效应方程， 得EkmhW0， 又W0hc， 联立得Ekmh hc，据题“钙的截止频率比钾的截止频率大” ，由上式可知：从钙表面逸出的光电子最大 初动能较小，由p，可知该光电子的动量较小，根据 可知，波长较大，则频率2mEk h p 较小，A 选项正确，B、C、D 选项错误 4某金属在一黄光照射下，正好有电子逸出，下述说法中正确的是( ) A增大光强，而不改变光的频率
4、，光电子的最大初动能将不变 B用一束更大强度的红光代替黄光，仍能发生光电效应 C用强度相同的紫光代替黄光，光电流强度将不变 D用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不发生光电效应 解析：A 逸出的光电子的最大初动能为：EkmhW0，频率不变，故Ekm不变，A 选 项正确红光频率小于黄光频率，即小于极限频率，故不能发生光电效应，B 选项错误由 于紫光频率大于黄光频率，即使光强减小，仍能发生光电效应，因此 D 选项错误用强度相 同的紫光代替黄光，使得入射光的光子数减少，导致光电子数减少，形成的光电流强度将减 小，C 选项错误 5下列说法正确的是( ) A康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子
5、具有波动性 B爱因斯坦发现了光电效应现象，并且提出光子说，成功解释了光电效应现象 C爱因斯坦的光电效应方程能够说明光子具有动量 D康普顿效应表明光子只具有能量 解析 ： A 康普顿效应说明光具有粒子性， 电子的衍射实验说明粒子具有波动性， 选项 A 正确 ； 赫兹在研究电磁波时发现了光电效应现象，爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效 应现象，选项 B 错误；爱因斯坦的光电效应方程不能够说明光子具有动量，选项 C 错误；康 普顿效应表明光子除了具有能量外还有动量，选项 D 错误 6(2017北京卷)2017 年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光 装置，发出了波长在 100 nm(1
6、nm109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉 冲大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研 究中发挥重要作用 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子， 但又不会 把分子打碎据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js， 真空光速c3108 m/s)( ) A1021 J B1018 J C1015 J D1012 J 解析：B 由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，Ehh c 21018 J，故选项 B 正确 7(多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有 电流通过
7、，其原因可能是( ) A入射光太弱 B入射光波长太长 C光照时间短 D电源正、负极接反 解析：BD 入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故 选项 B 正确 ； 电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有 光电流产生，故选项 D 正确 B 级能力练 8(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出 现如图甲、乙、丙所示的图象，则( ) A图象甲表明光具有粒子性 B图象乙表明光具有波动性 C用紫外线观察不到类似的图象 D实验表明光是一种概率波 解析：ABD 图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性图象乙曝光时间长，
8、 通过了大量光子，呈现波动性，故 A、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故 D 也正确； 紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故 C 错误 9(2019山西山大附中测试)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光 照到阴极 K 上时，电路中有光电流，则( ) A若换用波长为1(10)的光照射阴极 K 时，电路中一定没有光电流 B若换用波长为2(20，根据可知， c 波长为1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A 项 错误；同理可以判断，B 项正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的 光照射下，光电流与电压之间的关系为 ： 开始时
9、，光电流随电压U的增加而增大，当U增大 到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光 电子定向移动， 光电流也就不会再增加， 即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最 大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C 项错误；将电源 极性反接， 若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功， 电路中仍有光电流产生， D 项错误 10 (多选)可以用甲图的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、 光的频 率等物理量间的关系某次用甲装置，分别用a、b、c三束光照射同一个光电管阴极分别 得到三条光电流与电压关系的图线如图乙所示 根
10、据你所学的相关理论， 下列论述正确的是 ( ) A由乙图可知a、c的饱和光电流不同，所以a、c入射光的频率不同 B由乙图可知a、c的遏止电压相同，所以a、c光照射产生的光电子最大初动能相同 C由乙图可知a、b的遏止电压不同，可以判断b光的频率比a光的频率高 D由乙图可知a、b的饱和光电流不同，可以判断a的光强比c的光强大 解析：BCD a、c遏止电压相同，则a、c频率相同，光电子最大初动能相同；因为a 的饱和光电流大，所以a的光强大于c的光强；b的遏止电压大于a的遏止电压，所以b的 频率高于a、c的频率，b能使某金属发生光电效应时，a、c不一定能 11如图所示，N为铝板，M为金属网，它们分别和
11、电池两极相连，各电池的极性和电 动势在图中标出， 铝的逸出功为 4.2 eV.现分别用能量不同的光子照射铝板(各光子的能量在 图上标出)，那么，下列图中有光电子到达金属网的是( ) A B C D 解析 ： B 入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故错误入射光的 光子能量大于逸出功，能发生光电效应 ； 电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故 正确 入射光的光子能量大于逸出功， 能发生光电效应， 根据光电效应方程EkmhW03. 8 eV，因为所加的电压为反向电压，反向电压为 2 V，光电子能到达金属网，故正确入射 光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程Ekmh
12、W03.8 eV，所 加的反向电压为 4 V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网，故错误 12.(多选)在做光电效应实验时，某金属被光照射产生了光电效应，实验测得光电子的 最大初动能Ek与入射光的频率的关系如图所示，C、0为已知量由图线可知( ) A普朗克常量的数值 B该金属的逸出功 C该金属的极限频率 D入射光的频率增大，金属的极限频率随之增大 解析：ABC 根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，Ek图象的斜率等于普朗克 常量， A 正确，Ek图象在纵轴上的截距的绝对值表示逸出功， B 正确 ； 当Ek0 时，0， 极限频率为0，C 正确；金属的极限频率是常量，D 错误 13 (2019陕西
13、师大附中检测)(多选)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板， 发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是( ) A增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小 Ba光照射金属板时验电器的金属小球带负电 Ca光在真空中的波长小于b光在真空中的波长 D若a光是氢原子从n4 的能级向n1 的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子 从n5 的能级向n2 的能级跃迁时产生的 解析 ： CD 增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大， 指针偏角一定增大，A 错误 ；a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子， 金属板带正电，因此，验电器的金
14、属小球带正电，B 错误；发生光电效应的条件是入射光的 频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光 在真空中的波长，C 正确；氢原子从n4 的能级向n1 的能级跃迁时产生的光子能量大于 氢原子从n5 的能级向n2 的能级跃迁时产生的光子能量，D 正确 14如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数 的关系图象，由图象可知( ) ( 1 ) A图象中的0是产生光电效应的最小波长 B普朗克常量和光速的乘积hcE0 C该金属的逸出功等于E D若入射光的波长为，产生的光电子的最大初动能为 4E 0 3 解析：B 图象中的0是产生光电效应的最大波长，选项 A 错误；根据爱因斯坦光电效应 方程， 光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图象对应的函数关系式为Ek 1 hcW，由图象可知Ek0 时，hcE0，选项 B 正确；由EkhcW，并结合关系图象 1 1 可得该金属的逸出功WE， 选项 C 错误 ； 若入射光的波长为， 由EkhcW， 解得Ekhc 0 3 1 W3EE2E，即产生的光电子的最大初动能为 2E，选项 D 错误 1