届高考物理一轮总复习检测第十一章 第2课时 光电效应 波粒二象性 Word版含答案Word格式.docx

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（2）截止频率：

能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的极限频率．

（3）逸出功：

电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．

三、光的波粒二象性与物质波

1．光的波粒二象性

（1）光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．

（2）光电效应说明光具有粒子性．

（3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．

2．物质波

（1）概率波：

光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．

（2）物质波：

任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝

，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．

1．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．（×

）

2．光电效应中的“光”指的是可见光．（×

3．能否发生光电效应，取决于光的强度．（×

4．光电子不是光子．（√）

5．逸出功的大小与入射光无关．（√）

6．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．（×

7．光电子的最大初动能与入射光的频率有关．（√）

8．入射光的频率越大，逸出功越大．（×

1．（2014·

江苏卷）已知钙和钾的截止频率分别为7.73×

1014Hz和5.44×

1014Hz，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：

根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－hν0，因为钙的ν0大，所以能量Ekm小，频率小，波长大，选项B、C错误，选项A正确；

根据物质波波长λ＝

，所以钙逸出的光电子动量小，选项D错误．

答案：

A

2．（多选）（2016·

威海模拟）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．入射光频率大于极限频率才能产生光电子

光电流的大小与光照时间无关，选项A错误；

如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B错误；

遏止电压Uc满足eUc＝hν－hν0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项C正确；

只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，选项D正确．

CD

3．（2016·

长春模拟）在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（　　）

A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0及－eUc2＝0－Ekm可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项A、C均错；

甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，选项D错误；

乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确．

B

4．（多选）（2016·

课标全国Ⅰ卷）现用某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

产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确．减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法E正确．

ACE

一、单项选择题

1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（　　）

随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长有这样的关系：

一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A.

2．（2017·

广州一模）入射光照在金属表面上发生光电效应，若减弱入射光的强度，而保持频率不变，则（　　）

A．有可能不发生光电效应

B．逸出的光电子的最大初动能将减小

C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少

D．从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔明显增加

根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知当入射光频率不变时，金属板仍能发生光电效应，故A项错误．根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知当入射光频率不变时，逸出电子的最大初动能不变，与入射光的强度无关，故B项错误．光的强弱影响的是单位时间内发出光子的数目，入射光强度减小，单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减小，故C项正确．光的强度影响的是单位时间内发出电子的数目，并不会影响从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔，故D项错误．

C

3．（2017·

太原模拟）在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（　　）

A．频率　　　　　　　　B．强度

C．照射时间D．光子数目

根据光电效应规律：

光电子最大初动能取决于入射光的频率，选项A正确；

光电子的最大初动能与入射光的强度、照射时间、光子数目均无关，故选项B、C、D错误．

4．下列说法正确的是（　　）

A．有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样的一种粒子

C．光的波长越长，其波动性越显著；

波长越短，其粒子性越显著

D．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性

从光的波粒二象性可知：

光是具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著．光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征．光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的微观粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别，故上述选项中正确的是C.

5．（2016·

邢台模拟）爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是（　　）

A．逸出功与ν有关

B．Ekm与入射光强度成正比

C．当ν<

ν0时，会逸出光电子

D．图中直线的斜率与普朗克常量有关

由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0（W0为金属的逸出功）可得，Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，选项D正确；

只有ν≥ν0时才会发生光电效应，选项C错误；

金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，选项A错误；

最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，选项B错误．

D

6．（2016·

郑州模拟）如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则（　　）

A．若换用波长为λ1（λ1>

λ0）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λ2（λ2<

λ0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流

C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长λ极>

λ0.换用的波长λ1虽比λ0大，但因为λ极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效应，故选项A错误；

但若λ2<

λ0，则一定能发生光电效应，故选项B正确；

光电管两端电压在原来情况下，光电流是否达到最大（饱和），题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流是否增大也不能确定；

将电源极性接反后，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<

Ekm，仍会有一定数量的光电子可达阳极而形成光电流．因此，选项C、D错误．

二、多项选择题

7．（2016·

哈尔滨模拟）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．用紫外光观察不到类似的图象

D．实验表明光是一种概率波

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；

紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误．

ABD

8．（2017·

承德模拟）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

B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电

C．a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n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的

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，选项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，选项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，选项C正确；

氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，选项D正确．

9．（2016·

运城模拟）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）．由图可知（　　）

A．该金属的截止频率为4.27×

1014Hz

B．该金属的截止频率为5.5×

C．该图线的斜率表示普朗克常量

D．该金属的逸出功为0.5eV

由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确，B错误；

图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；

该金属的逸出功W0＝hν0＝6.63×

10－34×

4.27×

1014J＝1.77eV或W0＝hν－Ek＝6.63×

5.5×

1014J－0.5eV＝1.78eV，选项D错误．

AC

三、非选择题

10．（2016·

苏北名校联考）用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示，Uc为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，求：

（1）光电子的最大初动能Ekm；

（2）该光电管发生光电效应的极限频率ν0.

（1）Ekm＝eUc.

（2）由光电效应方程有Ekm＝hν－W，

其中W＝hν0，

解得ν0＝ν－

.

（1）eUc　　

（2）ν－

11．（2017·

苏州质检）德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝

，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍．

（1）求电子的动量大小；

（2）试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m＝9.1×

10－31kg，电子电荷量e＝1.6×

10－19C，普朗克常量h＝6.6×

s，加速电压的计算结果取一位有效数字．

（1）由λ＝

，

得p＝

＝

kg·

m/s＝

1．5×

10－23kg·

m/s.

（2）eU＝Ek＝

，又λ＝

联立解得U＝

，代入数据解得

U＝8×

102V.

（1）1.5×

10－23kg·

m/s　

（2）U＝

　8×

102V