2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 波粒二象性課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練.doc

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1　波粒二象性 一、選擇題(1～8題為單項(xiàng)選擇題，9～14題為多項(xiàng)選擇題) 1．如圖1所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)(　　) 圖1 A．只能證明光具有波動(dòng)性 B．只能證明光具有粒子性 C．只能證明光能夠發(fā)生衍射 D．證明光具有波粒二象性 解析　弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動(dòng)性，驗(yàn)電器鋁箔有張角，說(shuō)明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，則證明了光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性，D正確。 答案　D 2．頻率為ν的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)(　　) A．Ekm－h(huán)ν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 解析　根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C。 答案　C 3．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，下列四個(gè)物理過(guò)程中，一定相同的是(　　) A．遏止電壓 B．飽和光電流 C．光電子的最大初動(dòng)能 D．逸出功 解析　同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量一定相同，金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強(qiáng)度相同，所以飽和光電流相同。故選B。 答案　B 4．當(dāng)具有5.0 eV的光子射到一金屬表面時(shí)，從金屬表面逸出的電子具有的最大初動(dòng)能為1.5 eV，為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須不小于(　　) A．1.5 eV B．2.5 eV C．3.5 eV D．5.0 eV 解析　根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，得逸出功W＝hν－Ek＝5.0 eV－1.5 eV＝3.5 eV，由光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，入射光子的能量必須不小于逸出功，故C正確。 答案　C 5．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B．只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小 D．入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析　逸出功W0＝hν0，W0∝ν0，A正確；只有照射光的頻率ν大于金屬極限頻率ν0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，因ν不確定時(shí)，無(wú)法確定Ekm與W0的關(guān)系，C錯(cuò)誤；光強(qiáng)E＝nhν，ν越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯(cuò)誤。 答案　A 6．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.34 eV，若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek－ν坐標(biāo)系中，如圖所示，用實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過(guò)程的是(　　) 解析　依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek－ν圖線應(yīng)該平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，A圖正確。 答案　A 7．當(dāng)加在光電管兩極間的正向電壓足夠高時(shí)，光電流將達(dá)到飽和值，若想增大飽和光電流，應(yīng)采取的有效辦法是 (　　) A．增大照射光的波長(zhǎng) B．增大照射光的頻率 C．增大照射光的光強(qiáng) D．繼續(xù)增高正向電壓 解析　當(dāng)某種頻率的光照射到光電管的陰極時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子全部被正極的高電壓吸引過(guò)去參加導(dǎo)電運(yùn)動(dòng)，這時(shí)光電流達(dá)到了飽和，再繼續(xù)增大光電管的正向電壓也不會(huì)再增加光電流了，若想增大飽和光電流，有效的辦法是增大照射光的強(qiáng)度。光強(qiáng)增加，產(chǎn)生光電子數(shù)目增加。飽和光電流將增大，增大照射光的頻率，將使光電子的最大初動(dòng)能增加，若照射的光子數(shù)目不變，并不能顯著增多光電子的數(shù)量。而照射光的波長(zhǎng)增加，將使照射光的頻率減小，光子能量減小。將使光電子的最大初動(dòng)能減小，甚至不能發(fā)生光電效應(yīng)。選項(xiàng)C正確。 答案　C 8．以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖2。用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽(yáng)極A接電源負(fù)極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)。逐漸增大U，光電流會(huì)逐漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)(　　) 圖2 A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析　假設(shè)電子吸收光子個(gè)數(shù)為n(n>1)，則nhν＝Ek＋W，又Ek＝eU，解得U＝－，B正確。 答案　B 9．關(guān)于光電效應(yīng)的產(chǎn)生以及現(xiàn)象，下列描述正確的是(　　) A．逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 B．對(duì)某金屬來(lái)說(shuō)，入射光波長(zhǎng)必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)從金屬表面逸出的所有光電子的動(dòng)能都相同 D．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，一定是入射光的光子能量太小 解析　根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，A正確；由光電效應(yīng)方程可知入射光波長(zhǎng)必須小于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；光電子的動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的種類以及逸出的方式有關(guān)，因此光電子的動(dòng)能不一定都相同，C錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與入射光的光子頻率、光子能量有關(guān)，D正確。 答案　AD 10.如圖3所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，其原因可能是(　　) 圖3 A．入射光太弱 B．入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C．光照時(shí)間短 D．電源正、負(fù)極接反 解析　入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)，入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確；電路中電源反接，對(duì)光電管加了反向電壓，若該電壓超過(guò)了遏止電壓，也沒(méi)有光電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)D正確。 答案　BD 11．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大 B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大 解析　用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，改用頻率較小的光照射時(shí)，有可能發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；據(jù)hν－W逸＝mv2可知增加照射光頻率，光電子最大初動(dòng)能增大，故D正確；增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)而與照射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤。 答案　AD 12．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一種材料在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖4所示。則可判斷出(　　) 圖4 A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．甲光、乙光波長(zhǎng)相等 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能 解析　由eUc＝mv＝hν－W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大。甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等，則用甲光與用乙光照射而逸出的光電子的最大初動(dòng)能相等，A錯(cuò)誤；丙光的遏止電壓大于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)，B正確；甲光、乙光的頻率相等，則甲光、乙光波長(zhǎng)相等，C正確；丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，所以甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能，D錯(cuò)誤。 答案　BC 13．在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，某小組的同學(xué)分別用波長(zhǎng)為λ、2λ的單色光照射某金屬，逸出的光電子最大速度之比為2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示。則(　　) A．光電子的最大初動(dòng)能之比為2∶1 B．該金屬的截止頻率為 C．該金屬的截止頻率為 D．用波長(zhǎng)為λ的單色光照射該金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng) 解析　由于兩種單色光照射下，逸出的光電子的最大速度之比為2∶1，由Ek＝mv2可知，光電子的最大初動(dòng)能之比為4∶1，A錯(cuò)誤；又由hν＝W＋Ek知，h＝W＋mv，h＝W＋mv，又v1＝2v2，解得W＝h，則該金屬的截止頻率為，B正確，C錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)小于或等于3λ時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。 答案　BD 14．如圖5所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5)。由圖可知(　　) 圖5 A．該金屬的截止頻率為4.271014Hz B．該金屬的截止頻率為5.51014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功約為1.78 eV 解析　由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；圖線的斜率表示普朗克常量h，C正確；該金屬的逸出功W0＝hν0＝6.6310－344.271014J＝1.77 eV或W0＝hν－Ek＝6.6310－345.51014J－0.5 eV＝1.78 eV，選項(xiàng)D正確。 答案　ACD