2020高考物理一轮总复习 课时冲关四十一 光电效应 波粒二象性（含解析）新人教版

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7.731014 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Ekmhhc，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，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 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 JC1015 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，Ehh21018 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，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，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，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，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：BCDa、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 BC 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EkmhW03.8 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()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hcE0C该金属的逸出功等于ED若入射光的波长为，产生的光电子的最大初动能为4E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EkhcW，由图象可知Ek0时，hcE0，选项B正确；由EkhcW，并结合关系图象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EkhcW3EE2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D错误7