高考物理复习专题光电效应波粒二象性.docx
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高考物理复习专题光电效应波粒二象性
专题60光电效应波粒二象性（测）
【满分：
110分时间：
90分钟】
一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中．1~8题只有一项符合题目要求；9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）
1．关于光电效应，下列表述正确的是：
（）
A．光照时间越长，光电流越大
B．入射光频率大于极限频率时就能产生光电子
C．入射光足够强，就可以有光电流
D．不同的金属逸出功都是一样的
【答案】B
【名师点睛】解决本题关键掌握光电效应的条件和规律；发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光的频率越大，最大初动能越大．光的强度大不一定能发生光电效应，不一定有光电流，在发生光电效应时，入射光的强度影响光电流的大小。
2．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是：
（）
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流强度与入射光强度无关
C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的初动能要大
D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
【答案】D
【解析】根据
知，金属的逸出功由金属的极限频率决定，与入射光的频率无关，故A错误；光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，故B错误；不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大，故C错误；对任何一种金属，都有一个极限频率，也就是能发生光电效应的最小频率，则对应一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，故D正确。
【名师点睛】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，或入射光的波长小于金属的极限波长．光的强度影响单位时间内发出的光电子数目，
即光电流的大小。
3．研究光电效应电路如图所示，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
的关系图象中，正确的是：
（）
【答案】C
【解析】频率相同的光照射金属，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能相等，根据
，知遏止电压相等，光越强，饱和电流越大，故C正确，A、B、D错误。
【名师点睛】解决本题的关键知道光电效应方程，知道光
电子的最大初动能与遏止电压的关系，以及知道光强影响单位时间内发出光电子的数目。
4．光电效应实验中，下列表述正确的是：
（）
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率小于极限频率才能产生光电子
【答案】C
【名师点睛】发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，遏制电压与最大初动能有关，入射光的频率越大．最大初动能越大．光强不一定能发生光电效应，不一定有光电流，在发生光电效应时，入射光的强度影响光电流的大小。
5．关于光电效应现象，下列说法正确的是：
（）
A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象
B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比
C．产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比
D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光
的强度成正比
【答案】D
【名师点睛】解决本题的关键熟练掌握光电效应方程EKm=hv-W0或
．要知道在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出
的光电
子个数与入射光的强度成正比。
6．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示．则这两种光：
（）
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
【答案】C
【解析】由光电效应方程
，由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大，b光的频率大，波长小，故A错误；b光的频率大，在玻璃中的折射率
大，由
可知：
从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光大，故B错误；发生双缝干涉时，
，b光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大，故C正确；在玻璃中的折射率
，b光的偏折程度大，故D错误。
【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关。
7．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是：
（）
A．减小入射光的强度，光电效应现象消失
B．增大入射光的强度，光电流增大
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
【答案】B
【解析】光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大．故A错误，B正确；改用频率小于ν的光照射，若仍大于金属的极限频率，则还能发生光电效应，选项C错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，入射光的频率越高，光电子最大初动能越大．但不是正比关系，故D错误，故选B．
【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，并能灵活运用．明确发生光电效应时，入射光的频率会影响光电子的最大初动能；入射光的强度会影响光电流的大小。
8．如图所示，N为钨板，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．钨的逸出功为4．5eV．现分别用能量不同的光子照射钨板（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：
（）
A．①②③B．②③④C．②③D．③④
【答案】C
【名师点睛】用光子说解释光电效应及其规律：
（1）光照射金属时，电子吸收一个光子（形成光电子）的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程．
（2）电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功（逸出功W）．要使入射光子的能量不小于W，对应频率ν0＝
为极限频率．
（3）光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大．
（4）入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子越多，射出的光电子做定向移动时形成的光电流越大．
9．某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发
生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能Ekm．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是：
（）
A．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v＝
B．阴极K金属的逸出功W0＝hν1－eU1
C．阴极K金属的极限频率νc＝
D．普朗克常数
【答案】ABC
【名师点睛】根据动能定理求光电子的最大初速度；根据爱因斯坦光电效应方程求金属的逸出功和普朗克常量h；由
求金属的极限频率。
10．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。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A、钛的逸出功为
B、钛的极限频率为
C、光电子的最大初动能为
D、由图线可求得普朗克常量为
E、光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
【答案】ABD
【名师点睛】根据光电效应方程得出光电子的最大初动能与入射光频率的关系，结合图线的斜率求出普朗克常量，结合横轴截距求出金属的极限频率，从而得出逸出功
11．在探究光电效应的实验中，用光照射某种金属，测得该金属表面有光电子逸出的最大入射光波长为
．若用氢原子发出的光照射该金属，已知氢原子从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，但从能级4跃迁到能级3发出的光不能使该金属发生光电效应．已知氢原子能级如图所示，真空中的光速为c。
则。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．该金属的极限频率为
B．该金属的逸出功大于0．66eV
C．当用氢原子从能级5跃迁到3发出的光照射该金属时，该金属一定会发生光电效应
D．当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，该金属一定会发生光电效应
E．当用氢原子从能级5跃迁到2发出的光照射该金属时，金属板逸出的光电子的最大动能一定等于0．97eV
【答案】ABD
【解析】用光照射某种金属，测得该金属表面有光电子逸出的最大入射光波长为
．
根据波长和频率的关系得：
该金属的极限频率为
，故A正确；从能级4跃迁到能级3发出的光不能使该金属发生光电效应．能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，发生光电效应的条件是光子能量大于逸出功，所以该金属的逸出功大于从能级4跃迁到能级3发出的光子能量，即该金属的逸出功大于0．66eV，故B正确；若用氢原子发出的光照射该金属，已知氢原子从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，即该金属的逸出功小于1．89eV，所以当用氢原子从能级5跃迁到3发出的光照射该金属时，该金属不一定会发生光电效应，故C错误；当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，发出的光子能量大于等于10．20eV，所以该金属一定会发生光电效应，故D正确；当用氢原子从能级5跃迁到2发出的光照射该金属时，发出的光子能量大于等于2．86eV，该金属的逸出功小于1．89eV，所以金属板逸出的光电子的最大动能一定等于0．97eV，故E错误
【名师点睛】能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，发生光电效应的条件是光子能量大于逸出功，根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及知道能级间跃迁所满足的规律
12．研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v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。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）
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．保持入射光频率不变，当增大入射光光强时，图中电流计示数不变
D．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、
A极间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值
E．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
【答案】ADE
【名师点睛】本题考查了光电效应的应用，涉及到的知识点也较多，要仔细分析，注意理解光电子在电场中加速还是减速是解题的关键
二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）
13．（10分）已知锌的逸出功为3．34e
V，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线在水中传播时的波长λ（电子质量me=9．11×10-31kg，普朗克常量h=6．63×10-34J•s，1eV=1．60×10-19J，水的折射率n=1．33）
【答案】
【名师点睛】明确爱因斯坦的光子说的内容和正确应用光电效应方程。
光子说、光电
效应方程、能量守恒定律，比较简单，但是在运算中容易出错。
14．（10分）一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
（1）氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
（2）用
（1）中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？
发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？
金属
铯
钙
镁
钛
逸出功W/eV
1．9
2．7
3．7
4．1
【答案】
（1）2．55eV
（2）铯；0．65eV
【解析】
（1）由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为E＝E4－E2，代入数据得E＝2．55eV
（2）E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应。
根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为Ekm＝E－W
代入数据得，Ekm＝0．65eV（或1．0×10－19J）
【名师点睛】正确根据氢原子的能级公式和跃迁进行有关问题的计算，是原子物理部分的重点知识，要注意加强训练．
15．（15分）已知锌板的极限波长λ0＝372nm．今用处于n＝2激发态的氢原子发出的光照射锌板，已知氢原子能级公式En＝
E1，E1＝－13．6eV，电子质量me＝9．1×10－31kg，问：
（1）氢原子发出光子的能量多大；
（2）锌板发生光电效应时，光电子的最大初动能是多少；
（3）具有最大初动能的电子对应的德布罗意波长多大．
【答案】
（1）1．632×10－18J
（2）1．097×10－18J（3）4．7×10－10m
【名师点睛】正确掌握光电效应方程以及德布罗意关系是解决本题的关键
16．（15分）如图所示是做光电效应实验的装置简图。
在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1．9eV），A为阳极。
在a、b间不接任何电源，用频率为ν（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。
这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2．1V时，电流
表的示数刚好减小到零。
求：
（已知普朗克常量h=6．63×10-34J·s）
（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向。
（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦?
（3）入射单色光的频率是多少?
（最终结果保留3位有效数字）
【答案】
（1）向上；
（2）3．36×10-19J；（3）9．65×1015Hz
【名师点睛】本题难度较小，掌握光电效应方程及各物理量的物理意义是关键
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