2020届高考物理一轮复习 第13章 4 第三节 光电效应 波粒二象性课后达标能力提升 新人教版 5页

‎4 第三节 光电效应 波粒二象性 ‎(建议用时：60分钟)‎ 一、选择题 ‎1．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 解析：选D．光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误．‎ ‎2．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：选C．按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C项正确．‎ ‎3．‎ 研究光电效应电路如图所示，‎ 5‎ 用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　)‎ 解析：选C．由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C正确．‎ ‎4．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：选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．‎ ‎5．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：选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Ekm＝hν－W0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．‎ ‎6．‎ 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知(　　)‎ 5‎ A．该金属的逸出功等于E B．该金属的逸出功等于hν0‎ C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 解析：选ABC．由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当ν＝0时－W0＝Ek，故W0＝E，A项对；而Ek＝0时，hν＝W0即W0＝hν0，B项对；入射光的频率为2ν0时产生的光电子的最大初动能Ekm＝2hν0－hν0＝hν0＝E，C项对；入射光的频率为时，不会发生光电效应，D错．‎ ‎7．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小 B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将增大 C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大 D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短 解析：选ABD．即便增大入射光的频率，金属逸出功也将不变，故A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变，只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，故B错误，C正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的时间几乎是瞬间的，故D错误．‎ ‎8．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是(　　)‎ A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关 B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比 D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系 解析：选AD．发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量，Ek＝hν－W0，所以Ek与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A正确，C错误；由Ek＝hν－W0＝h－W0可知Ek与λ并非成反比关系，B错误；由Ek＝hν－W0可知，Ek与照射光的频率成线性关系，D正确．‎ ‎9．‎ 5‎ 研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管电极K时，有光电子产生．光电管K、A极间所加的电压U可由图中的电压表测出，光电流I由图中电流计测出，下列关于光电效应实验规律的说法中，正确的是(　　)‎ A．降低入射光的频率有可能光电管电极K上无光电子放出 B．当滑片P位于P′右端时，电极K、A间所加电压使从电极K发出的光电子加速 C．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、A间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值 D．调整滑片P、P′的位置，可使光电子从K极发射后向A极做减速运动，当电流计的示数恰为零时，电压表的示数称为反向截止电压 解析：选ACD．降低入射光的频率，当入射光的频率低于金属的极限频率时不发生光电效应，A对；当滑片P位于P′右端时，电极K、A间所加电压为反向电压，此电压使光电子减速，B错；保持入射光频率、光强不变，若增加光电管K、A间所加电压，光电流会趋于一个饱和值，这个电流就是饱和光电流，C对；D所叙述的过程满足Ek＝eU，D对．‎ 二、非选择题 ‎10．(2018·扬州市高三调研测试)用能量为E0的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量E0称为氢原子的电离能．现用某一频率的光子从基态氢原子中击出一电子(电子质量为m)，该电子在远离核以后速度的大小为v，其德布罗意波长为________，该入射光子的频率为________．(普朗克常量为h)‎ 解析：由德布罗意波的波长与动量关系可知λ＝＝；由能量转化和守恒定律可知hν＝E0＋mv2得ν＝．‎ 答案：见解析 ‎11．‎ 如图所示，当波长λ＝200 nm的紫外线照射到金属上时，逸出的光电子最大初动能E 5‎ ‎＝3．5 eV．已知普朗克常量h＝6．6×10－34 J·s，光在真空中的传播速度c＝3．0×‎108 m/s．求：‎ ‎(1)紫外线的频率；‎ ‎(2)金属的逸出功．‎ 解析：(1)ν＝＝1．5×1015 Hz．‎ ‎(2)由E＝hν－W0，得W0＝4．3×10－19 J．‎ 答案：见解析 5‎