【物理】2019届一轮复习人教版光电效应、波粒二象性学案

【物理】2019届一轮复习人教版光电效应、波粒二象性学案

‎47 光电效应、波粒二象性 ‎1．(2017·北京朝阳模拟)(多选)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以(　　)‎ A．改用红光照射 B．改用紫光照射 C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间 答案　BC 解析　光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，D错误；最大初动能与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能，A错误，B、C正确。‎ ‎2．(2018·天津红桥区期末)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．动量相同的电子和质子，其德布罗意波长相同 B．光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量 C．康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量 D．黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的 答案　ABC 解析　根据物质波波长公式λ＝可知，当质子和电子动量相同时，则德布罗意波长相同，A正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量ε＝hν，B正确；康普顿效应说明光具有粒子性和光子具有动量，光子的动量p＝，C正确；黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是分立的，D错误。‎ ‎3．(2017·陕西宝鸡中学高三质检)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫能量子 B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从ν＝和λ＝ C．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性 D．X射线是处于激发态的原子核辐射出的 答案　AB 解析　普朗克把最小的能量单位叫能量子，故A正确；德布罗意提出了实物粒子具有波动性的规律，故B正确；在康普顿效应中，也揭示了光具有粒子性，故C错误；X射线是处于激发态的原子内层电子受到激发辐射出的，故D错误。‎ ‎4．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(　　)‎ A．Ekm－hν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 答案　C 解析　根据爱因斯坦光电效应方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故选C。‎ ‎5．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等的关系，A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知(　　)‎ A．单色光a和c的频率相同，但a更强些 B．单色光a和c的频率相同，但a更弱些 C．单色光b的频率小于a的频率 D．改变电源的极性不可能有光电流产生 答案　A 解析　由题图乙可知，单色光a、c的遏止电压相同，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0又Ek＝eUc，所以单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明a光的强度大，A正确、B错误；单色光b的遏止电压大于单色光a、c的遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，C错误；光的频率不变，改变电源的极性，只要所加反向电压没达到遏止电压，可能有光电流产生，D错误。‎ ‎6．(2018·湖北武汉联考)(多选)在X射线管中，由阴极发射的电子(不计初速度)被加速后打到阳极，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、电子电荷量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 答案　AD 解析　根据动能定理eU＝mv2、光速与波长和频率的关系公式c＝λν、光子能量E＝hν，依题意有eU≥E，则可得λ≥，ν≤，故A、D正确。‎ ‎7．(多选)某半导体激光器发射波长为1.5×10－‎6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－‎7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的是(　　)‎ A．是紫外线 B．是红外线 C．光子能量约为1.3×10－18 J D．光子数约为每秒3.8×1016 个 答案　BD 解析　波长的大小大于可见光的波长，属于红外线，故A错误、B正确；光子能量E＝h＝6.63×10－34× J＝1.326×10－19 J，故C错误；每秒钟发出的光子数n＝≈3.8×1016，故D正确。‎ ‎8．(多选)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应，从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图，则下列说法正确的是(　　)‎ A．钛的逸出功为6.67×10－19 J B．钛的极限频率为1.0×1015 Hz C．光电子的最大初动能为1.0×10－18 J D．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34 J·s E．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 答案　ABD 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，图线的斜率等于普朗克常量，则h＝≈6.67×10－34 J·s，故D正确；当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则ν0＝1.0×1015 Hz，可知逸出功W0＝hν0＝6.67×10－34×1×1015 J＝6.67×10－19 J，故A、B正确；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，根据该图无法得出光电子的最大初动能，故C错误；由图可知，光电子的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E错误。‎ ‎9．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是(　　)‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 答案　ACE 解析　保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确。饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错误。由Ek＝hν－W0，可知C正确。当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错误。由eUc＝mv2＝hν－W0得eUc＝hν－W0，可见，遏止电压Uc随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确。‎ ‎10．(2016·广东广州二模)(多选)如图所示是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极。下列说法正确的是(　　)‎ A．图中a端应是电源的正极 B．只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引 C．只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引 D．只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引 答案　AD 解析　电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯磁化，将衔铁吸住，A正确。根据光电效应产生的条件可知，只有照射K的光频率大于金属的极限频率时，才能产生光电效应，产生光电效应时，衔铁才被电磁铁吸引，B错误、D正确。根据光电效应方程知，能否发生光电效应与入射光的强度无关，由金属的逸出功和入射光的频率决定，故C错误。‎ ‎11．(2015·全国卷Ⅱ)(多选)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．β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 E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 答案　ACD 解析　衍射和干涉是波特有的现象，A、C正确；光电效应体现了光的粒子性，E错误；射线在云室中穿过，留下的径迹是粒子的轨迹，B错误；电子显微镜利用了电子的波动性来观测物质的微观结构，D正确。‎ ‎12．(2017·河北定州质检)(多选)三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA>λB>λC，则(　　)‎ A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象 B．用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象 C．用入射光C照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应现象 D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象 答案　CD 解析　恰能使金属逸出光电子，说明入射光的频率恰好等于金属的截止频率，由题意知入射光的频率νA<νB<νC，A的频率最小，用入射光A照射金属b和c，金属b和c 均不能发生光电效应，A错误；A、B光的频率都小于C的频率，用入射光A和B照射金属c，金属c不能发生光电效应，B错误；C的频率比A、B的频率都大，所以用入射光C照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应，C正确；A的频率小于B、C的频率，所以用入射光B、C照射金属a，均可使金属a发生光电效应，D正确。‎ ‎13．(2015·全国卷Ⅰ)‎ 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_______，所用材料的逸出功可表示为________。‎ 答案　ek　－eb 解析　由光电效应方程，光电子的最大初动能mv2＝hν－W0。根据动能定理，eUc＝mv2，联立解得：Uc＝ν－。对照题图可知：图象斜率k＝，解得普朗克常量h＝ek。图象在纵轴上的截距b＝－，解得所用材料的逸出功W0＝－eb。‎ ‎14．(2017·辽宁庄河期中)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm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h＝6.63×10－34 J·s。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)‎ ‎(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。‎ 答案　(1)4.0×1012 个　9.6×10－20 J　(2)0.66 μm 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：‎ n＝＝(个)＝4.0×1012(个)。‎ 光电子的最大初动能为：‎ Ekm＝eUc＝1.6×10－19×0.6 J＝9.6×10－20 J。‎ ‎(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－W0＝h－h，代入数据得λ0≈0.66 μm。‎