第1课时 光电效应 波粒二象性.docx

1、第1课时 光电效应 波粒二象性第十二章原子与原子核第1课时光电效应波粒二象性课时巩固训练夯双基提素能【基础题组】1.关于光的本性,下列说法正确的是(D)A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性解析:光既具有波动性,又具有粒子性,但不同于宏观的机械波和机械粒子,波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现,是同一客体的两个不同的侧面、不同属性,只能认为光具有波粒二象性,选项D 正 确.2.在光电效

2、应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是(C)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:根据光的波动理论,光越强,光电子的初动能就越大,光电流越大,不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可以获得足够能量从表面逸出,不存在极限频率;如果光很弱,电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量;故选项C正确.3.(2017哈尔滨期末)某种单色光照射到金属表面上发生光电效应,如果入射光的强度减弱,频率不变,那么(C)A.从光照到金属表面上到逸出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C

3、.单位时间内逸出的光电子数将减少D.有可能不发生光电效应解析:光电效应是瞬时发生的,发生光电效应的时间与光的强度无关,故A错误;若入射光的强度减弱,频率保持不变,可知仍然可以发生光电效应,根据光电效应方程Ek=h-W0知,光电子的最大初动能不变,故B,D错误;入射光的强度减弱,则入射光的光子的数目减少,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,故C正确.4.(2017山东日照一模)现用某一光电管进行光电效应实验,当用频率为的光照射时,有光电流产生.下列说法正确的是(D)A.光照时间越长,光电流就越大B.减小入射光的强度,光电流消失C.用频率小于的光照射,光电效应现象消失D.用频率为2的光照射

4、,光电子的最大初动能变大解析: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,根据光电效应方程知,光子频率越大,光电子的最大初动能越大,光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目,入射光的强度越大,饱和电流越大,光电流的大小与入射光的时间无关,故A错误;能否发生光电效应与入射光的强度无关,减小入射光的强度,光电流不会消失,故B错误;用频率为的光照射时,有光电流产生,用频率小于的光照射,光电效应现象不一定消失,还要看入射光的频率是否小于极限频率,故C错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,故D正确.5.(多选)用两束频率相同,光照强度不同的紫外线去照射两种不同金属

5、板,都能产生光电效应,则(ACD)A.金属板带正电,因为有电子从金属板逸出B.用强度大的紫外线照射时,所产生的光电子的最大初速度一定大C.从极限频率较小的金属中飞出的光电子的最大初动能一定大D.由光照强度大的紫外线所照射的金属,单位时间内产生的光电子数目一定多解析:因为有电子从金属板逸出,故金属板带正电,选项A正确;光电子最大初动能与入射光的强度无关,故B错误;由Ek=h-W0可知,从极限频率较小的金属中飞出的光电子的最大初动能一定大,选项C正确;单位时间内产生的光电子数目与入射光的强度有关,故强度较大的紫外线照射的金属,单位时间内产生的光电子数目一定多,故D正确.6.(2018江苏四市调研)

6、如图所示为研究光电效应现象的实验,电路中所有元件完好,当光照射到光电管上时,灵敏电流计中没有电流通过,可能的原因是(B)A.入射光强度较弱 B.入射光波长太长C.电源电压太高 D.光照射时间太短解析:光电管两端所加电压为正向电压,故电流计中没有电流通过一定是没有发生光电效应,即入射光的频率过小,波长较大造成的,故选项B正确,A,C,D错误.7.研究光电效应的电路如图所示,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UAK的关系图像中,正确的是(C)解析:频率相同的光照射同一金属,根据光电效应方

7、程知,光电子的最大初动能相等,根据Ek=eUc,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.8.(2016江苏卷,12C)几种金属的逸出功W0见下表:金属钨钙钠钾铷W0(10-19 J)7.265.123.663.603.41由一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长范围为4.010-77.610-7 m,普朗克常数h=6.6310-34 Js.解析:光子的能量E=,取=4.010-7 m,则E5.010-19 J,根据EW0判断,钠、钾、铷能发生光电效应.答案:见解析【能力题组】9.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的

8、强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料,则(D)材料钠铜铂极限波长(nm)541268196A.仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子解析:根据爱因斯坦光电效应方程可知,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长有小于100 nm的,小于钠、铜、铂的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A,B,C 错误.10.(多选)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.44 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,钾逸出的光电子具有

9、较大的(BCD)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Ek=h-W0和W0=hc联立得Ek=h-hc,钙的截止频率比钾的截止频率大,可知从钾表面逸出的光电子最大初动能较大,由p=,可知钾逸出的光电子的动量较大,根据=可知钾逸出的光电子波长较小,则频率较大,故A错误,B,C,D 正确.11.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4.5 eV.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是(C)A. B. C. D.解析:由光电效应方程知,若有光电效应发生,入

10、射光的频率必须大于金属的极限频率,可知不能发生光电效应,能发生光电效应;所加电压为正向电压,只要有光电子逸出,电子就能到达M板,可以;所加电压为反向电压,由爱因斯坦的光电效应方程知,入射光的能量为8 eV时,逸出的光电子的最大初动能为3.5 eV,反向电压必须小于3.5 eV才有光电子到达M板,故可以,不能.由以上分析知C对.12.(多选)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(ABD)A.钛的逸出功为6.6710-19 JB.钛的极限频率为1.01015 HzC.光电子的最大初动能为1.010-18 JD.由图线可求得

11、普朗克常量为6.6710-34 Js解析:根据光电效应方程Ek=h-W0知,图线的斜率等于普朗克常量,则h= Js=6.6710-34 Js,故D正确;当最大初动能为零时,入射光的频率等于金属的极限频率,则c=1.01015 Hz,可知逸出功W0=hc=6.6710-3411015 J=6.6710-19 J,故A,B正确;入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,根据该图无法得出光电子的最大初动能,故C错误.13.(2017山东泰安一模)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(D)A.若增加电路中电源电压,电路中光电流一定增大B.若将电源极性反接,电

12、路中一定没有光电流产生C.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D.若换用波长为2(20)的光的频率有可能大于金属的极限频率,电路中可能有光电流,故C错误;波长为2(21),则产生的光电子的最大初动能Ek=(已知电子的电荷量为e).解析:Uc=-,知图线的斜率=,则普朗克常量h=.图线与纵轴的截距U1=,所以W0=eU1;如果实验中入射光的频率为2(21),根据光电效应方程Ek=h-W0=h2-eU1=(2-1).答案:eU1(2-1)15.利用如图(甲)所示的实验装置研究光电效应现象.当用不同的A,B两种光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图像如图(乙)

13、所示.已知A光的光子能量为5 eV,则(1)A光照射时射出的光电子的最大初动能为eV.(2)金属的逸出功为eV.(3)A光的频率 (选填“大于”“等于”或“小于”)B光的频率.解析:(1)A光照射后遏止电压为-2 V,根据动能定理知-eUc=m,则光电子最大初动能为Ek=2 eV.(2)根据光电效应方程知Ek=h-W0,解得金属的逸出功为W0=h-Ek=5 eV-2 eV=3 eV.(3)由图(乙)可知,B光照射后遏止电压较大,则B光照射后光电子的最大初动能较大,逸出功相等,根据光电效应方程知,A光的频率小于B光的频率.答案:(1)2(2)3(3)小于16.如图所示,相距为d的两平行金属板A,

14、B足够大,板间电压恒为U,有一波长为的细激光束照射到B板上,使B板发生光电效应,已知普朗克常量为h,金属板B的逸出功为W0,电子质量为m,电荷量为e,光速为c,求:(1)从B板逸出电子的最大初动能;(2)从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能;(3)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间.解析:(1)设光电子的最大初动能为Ek0,由光电效应方程Ek0=h-W0得Ek0=h-W0.(2)时间最短的光电子,是以最大初动能垂直B板飞出的光电子,设到达A板的动能为Ek.由动能定理得eU=Ek-Ek0联立得Ek=eU+h-W0.(3)时间最长的光电子,是初速为0,或速度方向沿B板方向飞出的电子,由运动规律得d=at2a=得t=d.答案:(1)h-W0(2)eU+h-W0(3)d