2019届高考物理一轮复习讲练测:专题13.60光电效应波粒二象性(练)(解析版)_第1页
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文档简介

1、专题60光电效应 波粒二象性练 AM麵1 1 用同一光电管研究 a a、b b 两种单色光产生的光电效应,得到光电流I I 与光电管两极间所加电压 U U 的关系如图下列说法中正确 的是:()A.A.a a 光光子的频率大于 b b 光光子的频率,a a 光的强度小于 b b 光的强度;B.B.a a 光光子的频率小于 b b 光光子的频率,a a 光的强度小于 b b 光的强度;C.C.如果使 b b 光的强度减半,则在任何电压下,b b 光产生的光电流强度一定比 a a 光产生的光电 流强度小;D.D.另一个光电管加一定的正向电压,如果a a 光能使该光电管产生光电流,则 b b光一定能使

2、该 光电管产生光电流。【答案】D D【解析】由團像可得 b 光照射光电管时反向截止电压大,使其逸出的光电子最大初动能大所決首的频率大,光子的能量犬.由團像可知,3 光的饱和光电流大于 b 光,故的光强丈于 b 光,故 AB 错误;如果使 b光的强度减半,则只是 b 光的饱和光电流减半,在特走的电压下,b 光产生的光电流强度不一定比鼻光产 生的光电流强度小选项 C 错误因 b 光的频率大于 a 光,故另一个光电管加一走的正向电压,如果 a 光 能使该进电菅产生光电浚,则 b 光一定能使该光电菅产生光电茨,选项 D 正确故选 LL【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

3、射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关;对于本题解题的关键是通过图象判定a a、b b 两种单色光谁的频率大,反向截止电压大的则初动能大,初动能大的则频率高,故b b 光频率高于 a a光的.逸出功由金属本身决定。14142 2.(多选)已知钙和钾的截止频率分别为7.73 10 Hz和5.44 10 Hz z,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较大的:()A.A.波长B B.频率C.C.能量D.D.动量【答案】BCDBCD【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程得:E Ek=h=hYWO,又 W Wo=h=h 卩;联

4、立得:E Ek=h=h 丫 h h 卩,据题钙的截止频率比钾的截止频率大,由上式可知:从钾表面逸出的光电子最大初动能较大,由3 3用同一光电管研究 a a、b b 两种单色光产生的光电效应,得到光电流I I 与光电管两极间所加电压 U U 的关系如图所示则这两种光:()A.A. 照射该光电管时 a a 光使其逸出的光电子最大初动能大B.B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,b b 光的临界角大C.C.通过同一装置发生双缝干涉, a a 光的相邻条纹间距大D.D.通过同一玻璃三棱镜时,a a 光的偏折程度大【答案】C C【解析】由光电效应方程qVc=卄 4 加由题图可得 b 光照射光电管 A 寸使

5、其逸出的光电子最大 初动胃钛,b 光的频率大,波长小,故 A 错误汀光的频率大,在玻璃中的折射率叫大,由C =arcsin 1 可n知:从同种玻璃射入空气发生全反射时,b 光的临界角小3 光大,故 B 错误扌发生双缝干涉时,=,db 光波长小,相邻条纹间距 b 光小,日光犬,故 C 正确;在玻璃中的折射率叫 A 电八光的偏折程度犬故 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。4 4某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为2 2. 2121 eVeV,用波长为 2 2. 5 5x1 1- -d d m m

6、的紫外线照射阴极,已知真空中的光速为3 3. O Ox1010 m/sm/s,元电荷为 1 1 . 6 6x1 1-0 09C C,普朗克常量为6 6. 6363x1 1-0 04J Js。则钾的极限频率是 HzHz,该光电管发射的光电子的最大初动能是J J。(保留二位有效数字)【答案】5 5. 3 3X10104, 4 4. 4 4X101019W2 21汉16汉10*9一【解析】 (1 1)根据据逸出功 W W=h=hY,得:0=巴=10 =5.3 1OHz;h 6.630(2 2)根据光电效应方程:E Ek=h=hYWP = . 2mEk,可知钾光电子的动量较大,根据错误,BCDBCD

7、正确.故选 BCD.BCD.【名师点睛】解决本题的关键要掌握光电效应方程h/打-11系、物质波的波长与动量的关系P.hP可c光速、波长、频率之间关系为:由解得:EK=4. 4 4X10109J J【名师点睛】本题考察知识点简单,但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系,逸出功 W Wo=h=hY,和光电效应方程:E Ek=hW=hW,同时注意逸出功计算时的单位,及运算的准确性。5 5.某单色光照射光电管阴极 K K,发生光电效应,测得电子的最大初动能为8.80eV,若此光是 一群氢原子受激发后处于n =4能级向低能级跃迁时产生的,则阴极K K 的逸出功为;电子的遏止电压为。【答案】3.9

8、5eV;8.80V【解析】由题意可知,氢原子跃辻时释放的光子能量大于最大初动能,可知是从 = 4 跃迁到科=4 跃迁到挖=1,光子能量为 12 一了0,根据光电效应方程知,逸出功FR R SOx?SOx? I I= Av-= 12.75-8.80JZ=3.95&V?根据触=叫得,if 止电压 5 二二二一Qe【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程,知道最大初动能与遏止电压的关系,注意能级跃迁时,从 n=4n=4 能级向低能级跃迁时,可能放出6 6 种频率的光子。i = h若丿A.=8.80r o1.1.(多选)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

9、极 K K 时,会发生光电效应现象.闭合开关S,S,在阳极 A A 和阴极 K 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 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E Ekm现分别用频率为v和v的单色光照射阴极,测量到遏止电压分别为U U!和 U U2,设电子质量为 m m,电荷量为 e e,则下列关系式中正确的是:()B B.阴极 K K 金属的逸出功W0)=2 -eUjC.C.阴极 K K 金属的极限频率v=Ul2-UTUi U2D D.普朗克常数h=e(皿寫2_ 1【答案】ABAB【解析】 光电子在电场中做减

10、速运动,根据动能定理得:最大初速度 = = , , UU1 1,故 A A 正确;根据爱因斯坦光电效应方程得: mh2=eU2 W,由得:金属的逸出功W =2 -eq.联立得:h=e(Ul一山),h“-eU“故 B B 正确 D D 错误,阴极 K K 金属的极限频率W=e(UlU) = (h1-eUJ(12),故Chye(UU2)错误.【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 h;由W=h0求金属的极限频率;2 2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。(填正确答案标号。选对 1 1

11、个得 2 2 分,选对 2 2 个得 4 4 分,选对 3 3 个得 5 5 分。每选错1 1 个扣 3 3 分,最低得分为 0 0 分)A.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.B. 入射光的频率变高,饱和光电流变大C.C. 入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.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.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【答案】ACEACE【解析】根將光电效应实验得出的结论: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, 故盘正确,B 错误根据爱因斯坦光电鼓应方程得:入射光的频率变高

12、,光电子的最大初动能娈犬,故 C 正确;遏止电压的大小与入射光的频率育关,与入射光的光强无关保持入射光的光强不变,若低于遏止 频率则没有光电浇产生,故 D 错误,E 正确。【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限A A.用频率为v的光照射时,光电子的最大初速度-eUinO-lmvm,,则得光电子的21h eU1W2eUim频率,光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目;本题涉及的光电效应知识较多,很多结论都是识记的,注意把握现象的实质,明确其间的联系与区别;平时积累物理知识。3 3.下列有关光的波粒二象性的说法中,正确的是:()A A、 有的光是波,有的

13、光是粒子B B、 光子与电子是同样的一种粒子C 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 D、 大量光子的行为往往显示出粒子性【答案】C C【解析】光具有波粒二象性,故 A 错误;电子是组成原子的基本粒子,有确定的静止爲最是一#物质实 体,遠度可以低于光速.光子代表看一份育逼没有静止质量,速度永远罡光速,故 B 错误,光的波长越 长八波幼性越明显,波长越包 其粒子性越显氧故正确 i 大量光子运动的规律表现出光的液动性故 D 错误;【名师点睛】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

14、明显,波长越短,其粒子性越显著。4 4通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压UC与入射光频率,作出Uc的图 像,由此算出普朗克常量 h h,图中频率 牛、2,遏止电压UC1、UC2以及电子的电荷量 e e 为已知,则:1普朗克常量 h=h=_2该金属的截止频率 v v0 0= =_【答案】h = %_Uc1v2-v-i【解析】 根据光电效应方程1mvm2二hv -W0,2图线的斜率k二Uc2U二he V2Ud -Vh Vi-V2根据动能定理eUc=mvm2,联立两式解得2hv-Uc1v2w根据eUc1=hw -W0,eUc2=hv2-W0得,W0=Q VzUcvUc2W _v2因为W0=

15、hv,则vo=W0=evU1灶hh(w v2)【名师点睛】根据光电效应方程,结合动能定理,通过图线的斜率求出普朗克常量,根据光电效应方程,结合逸出功与截止频率的关系,列方程组求出金属的截止频率.5 5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 A、B 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所示.已知A A 光的光子能量为 5 5 eVeV,则團甲(1(1) A A 光照射时射出的光电子的最大初动能为 _ eVeV(2)(2)_金属的逸出功为eVeV(3)(3)A A 光的频率 B B 光的频率。(填 大于” 等于”或者 小于” 【答案】(1 1) 2

16、2; (2 2) 3 3; (3 3)小于【解析】A 光照射后遏止刼为”根蹈雌理知氐弓曲,贝恍电子最犬初动能知EeV.(2)根据光电效应方稈知:Ehv-Wo,解得金属的逸出功为:W0=hv-E=5eV-2eV=3e宙乙图可知,E 光照射后遏止电压较犬,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 逬的频率。【名师点睛】此题是对光电效应的考查;解决本题的关键掌握光电效应方程,知道最大初动1 1.【20192019 全国新课标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。(填正确答案标号。选对 1

17、1 个得 2 2 分,选对 2 2 个得 4 4 分, 选对 3 3 个得 5 5 分。每选错 1 1 个扣 3 3 分,最低得分为 0 0 分)能与遏止电压的关系,基础题。A.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.B. 入射光的频率变高,饱和光电流变大C.C. 入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.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.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【答案】ACEACE【解析】根据光电效应实验得出的结论: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,故 A A 正确,B B

18、 错误;根据爱因斯坦光电效应方程得:入射光的频率变高,光电子 的最大初动能变大,故 C C 正确;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, 保持入射光的光强不变,若低于遏止频率,则没有光电流产生,故D D 错误,E E 正确。【名师点睛】本题主要考查光电效应。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,光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目;本题涉及的光电效应知识较多,很多 结论都是识记的,注意把握现象的实质,明确其间的联系与区别;平时积累物理知识。2.2. (多选)【20192019 江苏 12C12C (1 1)】波粒二象性时微观世界的基本特征,以下说法正确的有。

19、A.A. 光电效应现象揭示了光的粒子性B.B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.D. 动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波也相等【答案】ABAB【解析】光电效应说明光的粒子性,所以 A 正确;热中子在晶体上产生衍射图样,即运动的实物粒子貝有 波的特性,即说明中子具有波动性,所以 B 正确;黑体辐射的实验规律说明电晞辐射具有量子化,即黑体辐h射是不连续的* 一份一份的,所以黑体辐射用光的粒子性解释即 G 昔误,根据的德布罗意波长公式X 七 P2=2 啣耳,又贡子的质量大于电子的质量,所次动能木瞎的质子和电子,质子的德布罗意波较短

20、,所決 璇昔误。【方法技巧】本题主要是识记,光电效应黑体辐射以及物质波等,理解光的波粒二象性。3.3. 【20192019 上海 1111】某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,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材料钠铜钳极限波长(nm)541268196A A.仅钠能产生光电子B B.仅钠、铜能产生光电子C.C.仅铜、铂能产生光电子D.D.都能产生光电子【答案】D D【解析】 根据爱因斯坦光电效应方程可知,只有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100100 nmnm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生光电子,故 D D 正确,A A、B B、C C 错误。【名师点睛】

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