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1、第 1 节 光电效应 波粒二象性第 1 节 光电效应 波粒二象性 1.我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将 “飞” 入千家万户.在通往量子论的道路上, 一大批物理学家做出了卓越的贡献,下列有关说法正确的是( B ) A.玻尔在 1900 年把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的传统观念 B.爱因斯坦最早认识到了能量子的意义,提出光子说,并成功地解释了光电效应现象 C . 德 布 罗 意 第 一 次 将 量 子 观 念 引 入 原 子 领 域 , 提 出 了 定 态 和 跃 迁 的 概念 D.普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性 解析:普朗克在 190
2、0 年把能量子引入物理学,破除了 “能量连续变化” 的传统观念,故 A 错误; 爱因斯坦最早认识到了能量子的意义,为解释光电效应的实验规律提出了光子说,并成功地 解释了光电效应现象,故 B 正确;玻尔第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的 概念,故 C 错误;德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波 动性,故 D 错误. 2.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( B ) A.锌板带正电,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
3、仍然会发生偏转 D.这个现象可以说明光具有波动性 解析: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.图示为光电管的工作电路,要使电路中形成较强的光电流,须在 A,K 两电极间加一直流电 压,则( A ) A.电源正极应接在 P 点,光电子从电极 K 发出 B.电
4、源正极应接在 Q 点,光电子从电极 K 发出 C.电源正极应接在 P 点,光电子从电极 A 发出 D.电源正极应接在 Q 点,光电子从电极 A 发出 解析:光照射到阴极 K,产生光电子,需加速到达阳极,则 A 点接正极,即电源的正极接在 P 点. 故 A 正确,B,C,D 错误. 4.(2019内蒙古赤峰模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是( B ) A.粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性 B.光电效应现象揭示了光具有粒子性 C.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表 面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 D.处于基态的氢原子最不稳定
5、解析:卢瑟福的粒子散射实验,让粒子穿越原子,少数粒子发生偏转,极少数粒子发生 大角度偏转,揭示了原子的核式结构,故 A 错误;光电效应现象揭示了光具有粒子性,故 B 正 确;紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表 面逸出的光电子的最大初动能不变,故 C 错误;处于基态的氢原子最稳定,故 D 错误. 5.(2019江西南昌模拟)用某种单色光照射某金属表面,没有发生光电效应,下列做法中有 可能发生光电效应的是( D ) A.增加照射时间 B.改用波长更长的单色光照射 C.改用光强更大的单色光照射 D.改用频率更高的单色光照射 解析:发生光电效应的条件是入射光
6、的频率大于或等于金属的截止频率,与增加光的照射时 间和增大光的强度都无关,故 A,C 错误.改用波长更长的光照射时,其频率小于原光的频率, 则 不可能发生光电效应,而当改用频率更高的光时,可能发生光电效应,所以 B 错误,D 正确. 6.(2019陕西汉中模拟)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光照射时有光 电流产生.下列说法正确的是( A ) A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和电流变大 B.入射光的频率变高,饱和电流变大 C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变小 D . 保 持 入 射 光 的 光 强 不 变 , 不 断 减 小 入 射 光 的 频 率 , 始
7、终 有 光 电 流 产生 解析:保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和电流变大,故 A 正确;饱和电流与入射 光的频率无关,故 B 错误;根据光电效应的规律,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而 增大,所以入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故 C 错误;如果入射光的频率小于 极限频率将不会发生光电效应,不会有光电流产生,故 D 错误. 7.(2019福建泉州模拟)对爱因斯坦光电效应方程 Ek=h-W0,下面的理解正确的有( C ) A.用相同频率的光照射同一金属,逸出的所有光电子都具有相同的初动能 Ek B.遏止电压与逸出功的关系是 eUc=W0 C.逸出功 W0和极限频率c之
8、间满足关系式 W0=hc D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 解析:根据光电效应方程 Ek=h-W0知,同种频率的光照射同一种金属,光电子从金属中逸出 的情况不一定相同,则光电子的初动能不一定相同,故 A 错误;根据 eUc=Ek=h-W0可知 eUc W0,故 B 错误;根据光电效应方程 Ek=h-W0知,当最大初动能为零时,入射频率即为极限频率, 则有 W0=hc,故 C 正确;根据光电效应方程 Ek=h-W0知,最大初动能与入射光的频率成一次 函数关系,不是正比关系,故 D 错误. 8.(2019安徽皖南八校联考)(多选)某同学研究光电效应的实验电路如图(甲)所示,用不同 的光分
9、别照射密封真空管的钠阴极(阴极 K),钠阴极发射出的光电子被阳极 A 吸收,在电路中 形成光电流,实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(为甲光、 乙光、 丙光),如图(乙) 所示,则以下说法正确的是( AB ) A.甲光的强度大于乙光的强度 B.乙光的频率小于丙光的频率 C.乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率 D . 甲 光 对 应 的 光 电 子 最 大 初 动 能 大 于 乙 光 对 应 的 光 电 子 的 最 大 初 动能 解析:由图(乙)可知甲光和乙光对应的遏止电压相等,且小于丙光的遏止电压,因此甲、乙光 频率相等,小于丙光的频率,B正确;在频率相等时,光的强度越大,则饱和电
10、流越大,A正确;截 止频率由金属决定,与照射光无关,C错误;由光电效应方程Ek=h-W0可知甲光对应的光电子 的最大初动能与乙光对应的光电子的最大初动能相等,D 错误. 9.(2019湖南永州模拟)一个质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子,由静止开始经加速电场加 速后(加速电压为 U),该粒子的德布罗意波长为( C ) A. B. C.D. 解析:加速后的速度为 v,根据动能定理可得 qU= mv2,所以 v=, 由德布罗意波长公式可得 = =,所以选项 C 正确. 10.(2019浙江宁波模拟)一个德布罗意波长为1的中子和另一个德布罗意波长为2的氘 核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗
11、意波长为( A ) A.B.C.D. 解析:中子的动量p1=,氘核的动量p2=,同向正碰后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核 的德布罗意波长3=,A 正确. 11.(2018山西太原二模)(多选)如图的实验中,分别用波长为1,2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( BD ) A.若12,则 U1U2 B.用1照射时,光电子的最大初动能为 eU1 C.普朗克常量等于 D.阴极 K 金属的极限频率为 解析:波长越大,频率越小,遏止电压应越小,故 A 错误;根据动能定理,用1照射时
12、有-eU1=0- Ekm,解得 Ekm=eU1,B 正确;根据爱因斯坦光电效应方程得 h=eU1+W0,h=eU2+W0,联立解得 h= ,W0=,阴极 K 金属的极限频率0=,C 错 误,D 正确. 12.(2019湖北黄石模拟)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏 止电压 Uc和入射光的频率的几组数据. Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878 /1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501 由 以 上 数 据 描 点 连 线 , 可 得 直 线 方 程 Uc= 0 . 3 9 7 3- 1 . 7 0 2 4 , 如 图 所示.
13、则这种金属的截止频率约为( B ) A.3.51014 HzB.4.31014 Hz C.5.51014 HzD.6.01014 Hz 解析:根据光电效应方程 Ek=h-W0有 h-hc=eUc, 解得 Uc= -. 与直线方程 Uc=0.397 3-1.702 4, 比较可知,图线的斜率为 =, 同时=1.702 4, 联立得c4.31014 Hz,故 B 正确,A,C,D 错误. 13.(2019广东汕头模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色 光a照射光电管阴极K,电流表G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K 时,电流表 G 的指针不发生偏转,那么
14、( D ) A.a 光的波长一定大于 b 光的波长 B.增加 b 光的强度可能使电流表 G 的指针发生偏转 C.用 a 光照射光电管阴极 K 时通过电流表 G 的电流是由 d 到 c D.只增加 a 光的强度可使通过电流表 G 的电流增大 解析:用一定频率的 a 光照射光电管时,电流表指针发生偏转,知ac,而 b 光不能使光电 管发生光电效应,则 a 光的波长小于 b 光的波长,所以 A 错误;发生光电效应的条件是c, 增加 b 光的强度不能使电流表 G 的指针发生偏转,B 错误;发生光电效应时,电子从光电管左 端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流表 G 的电流方向
15、是 c 流向 d,C 错误;增加 a 光的强度可使通过电流表 G 的电流增大,故 D 正确. 14.(2019贵州黔东南二模)(多选)2009 年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史 密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器.他们的发明利用了爱因斯坦的光 电效应原理.如图所示电路可研究光电效应规律,图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极, A 为阳极.理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接 通电源,用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓 慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数
16、恰好为零,读出此时电 压表的示数为 6.0 V;现保持滑片 P 的位置不变,以下判断正确的是( AC ) A.光电管阴极材料的逸出功为 4.5 eV B.若增大入射光的强度,电流计的示数不为零 C.若用光子能量为 12 eV 的光照射阴极 K,光电子的最大初动能一定变大 D.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不 为零 解析:电流计的读数恰好为零,此时电压表的示数为 6.0 V,根据动能定理得,eU=Ekm=6 eV.再 根据光电效应方程知W0=h-Ekm=(10.5-6)eV=4.5 eV,故A正确.光电效应产生的最大初动能 与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,故 B 错误.增大入射光的光子能量,根据光电效 应方程知,光电子的最大初动能变大,故C正确.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,能发 生光电效应,但是把滑片 P 向左移动少许,电流计的读数不一定不为零,故 D 错误.