专题122 光电效应 波粒二象性(练)(解析版)

专题12.2光电效应波粒二象性练基础1．（广东省茂名一中2019届模拟）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（ ）改用频率更小的紫外线照射 B•改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射 D.延长原紫外线的照射时间【答案】B【解析】某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.2．（福建省三明一中2019届模拟）光电效应的实验结论是：对某种金属（ ）无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【答案】AD【解析】每种金属都有它的极限频率勺，只有入射光子的频率大于极限频率v0时，才会发生光电效应,选项A正确、B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D正确、C错误.3.（北京西城区2019届一模）被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜（简称FAST）坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波.“中国天眼”的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义.如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级（106W）的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米，那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为（取真空光速c=3x108m/s,普朗克常量h=6.6x10-34J・s）（ ）A.1023BA.1023B.1027C.1031D.1035【答案】C【解析】设发射机每秒钟发射的光子数量为n则t0时间内发射光子的总能量为E=nt0£，由£=hv和vc c c=1得E=ntjii，则有nt0hi=Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031,故C正确.4．（安徽省阜阳一中2019届模拟）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（ ）光电效应现象揭示了光的粒子性热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【答案】AB【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性，A正确；衍射是波特有的性质，故中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了'能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波h长公式％=P可知，若一个电子和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p也相等，但是质子质量比电子质一 疋 一量大，动能Ek=2m，可知两者动能不相等，D错误.（河北邢台一中2019届联考）若能量为E0的光子照射到某金属表面时，从金属表面逸出的电子的最大初动能为E,则能量为2E0的光子照射到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为（）A.E0＋E B.E0－E C.2E D.2E0－E【答案】A【解析】设该金属的逸出功为W0,若用能量为E0的光子照射该金属时，产生光电子的最大初动能为E，根据光电效应方程知E=E0-W0；改用能量为2E0的光照射同一金属，金属的逸出功不变，则光电子的最大初动能为Ekm=2E0－W0=E0＋E.（吉林省松原一中2019届模拟）用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率v变化的Ek-v图象.已知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.34eV.若将二者的图线画在同一个Ek-v坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是（）

【答案】A【解析】依据光电效应方程E=hv-W0可知，Ek-v图线的斜率代表普朗克常量h因此钨和锌的EkW-V图线应该平行.图线的横轴截距代表截止频率V0,而V0=~h°，因此钨的截止频率小些，综上所述，A图正确．（河北唐山一中2019届一模）在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为v时，其遏止电压为U.已知普朗克常量为h电子的电荷量为e,下列说法正确的是（）eU该金属的截止频率为v-~h B.该金属的逸出功为eU-hvC.增大入射光的频率，该金属的截止频率增大 D.增大入射光的频率，遏止电压增大【答案】ADeU【解析】设该金属的截止频率为v0，则有hv-hv0=eU,v0=v-h，故A正确；该金属的逸出功W0=hv=hv-eU，故B错误；该金属的截止频率只与材料本身有关，与入射光的频率没有关系，故C错误；根据hv-hv=eU可知，增大入射光的频率，遏止电压增大，故D正确.（黑龙江七台河一中2019届模拟）如图所示，当开关S断开时，用光子能量为3.5eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.闭合开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.5V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于1.5V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为（）A.1.5eV BA.1.5eV B.2.0eVC.3.5eVD.5.0eV【答案】B【解析】根据题意此时光电子的最大初动能Ekm=eUc=1.5eV；根据爱因斯坦光电效应方程有W=hv—Ekm=3.5eV-1.5eV=2.0eV,故B正确.k（山东省青岛二中2019届模拟）下列说法错误的是（ ）黑体辐射电磁波的强度按波长分布，与黑体的温度无关德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性【答案】A【解析】根据黑体辐射规律知，黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，A错误。德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想,B正确。用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，则光束中的光电子的数目越多，单位时间发出的光电子数越多，C正确。光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，D正确。（广东省肇庆一中2019届模拟）某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图所示，E、v0为已知量。由图线信息可知（）EJ0z/ZVoV-E逸出功W=E图象的斜率表示普朗克常量的倒数图中E与v0的值与入射光的强度、频率均无关D•若入射光频率为3v0，则光电子的最大初动能为3E【答案】AC【解析】根据光电效应方程Ek=hv—W0知,Ek=0时，有hv—W=0，所以逸出功W=hvQ，由题图可知，v=0时，得一E=0—W0，所以W0=E，A正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hv—W0知，任何一种金属的逸出功W0一定，说明Ek随频率v的变化而变化，且是线性关系，直线的斜率等于普朗克常量,B错误。根据A的分析可知，E等于金属的逸出功，所以题图中E与v0的值与入射光的强度、频率均无关,C正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hv—W0，若入射光频率为3v0，则光电子的最大初动能为2E，D错误。

练模拟11．（陕西省宝鸡一中2019届模拟）如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止对于这两个光电管，列判断正确的是（对于这两个光电管，列判断正确的是（因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同光电子的最大初动能不同因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同两个光电管的U-v图象的斜率可能不同【答案】ABC【解析】根据光电效应方程有Ekm=hv—W0，根据能量守恒定律得eUc=Ekm，联立得eU=hv—WQ，即hvWoU=7—T，可知，入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压Uc也不同，A正确。根据光电效应方程Ekm=hv—W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能不同,B正确。虽然光的频率相hv同,但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流也可能相同，C正确。由U=eW） h—可知，Uc-v图象的斜率k=e=C（常数），所以两个光电管的Uc-v图象的斜率一定相同，D错误。12.（甘肃省天水一中2019届模拟）下列说法中正确的是（ ）—群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子—个氢原子由n=3的激发态向低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子实际上，原子中的电子没有确定的轨道，所以玻尔的氢原子模型是没有实际意义的a粒子散射实验揭示了原子具有核式结构答案】BD【解析】一群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种不同频率的光子，A错误。一个氢原子由n=3的激发态向低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子，分别为n=3到n=2,n=2到n=1,B正确。原子中的电子没有确定的轨道，在空间各处出现的概率是不一样的，而玻尔的氢原子模型作

出了定态与跃迁的假设，成功解释了氢原子光谱的实验规律，C错误。a粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，D正确。13．（宁夏银川一中2019届模拟）下列五幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）甲乙丙丁甲乙丙丁如图甲：原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的如图乙：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，发现了质子和中子如图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能如图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一【答案】AD【解析】原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，A正确。卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，B错误。用中子轰击铀核使其发生裂变，C错误。普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，D正确。（四川省达州一中2019届质检）如图为氢原子能级图。现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2.13eV的某金属，已知电子的电荷量为1.6x10-19C,贝％ ）E/eV-3).54-0.85-1.51-3.4-13.6这些氢原子能辐射出3种不同频率的光子这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值为1.7x10-18J【答案】D【解析】根据C2=6知，这些氢原子可以辐射出6种不同频率的光子，A错误。这些氢原子辐射出光子后，电子的动能增大，电势能减小，总能量会减小,B错误。氢原子由n=4跃迁到n=3产生的光的能量E43=E4-E3=-0.85eV—（—1.51eV）=0.66eVv2.13eV,所以不能使逸出功为2.13eV的金属发生光电效应，C错误。氢原子由n=4向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量E41=12.75eV,根据光电效应方程可知，入射光的能量越高，贝9电子的动能越大，初动能的最大值Ekm=（12.75—2.13）eV=10.62eVal.7x—8）J,D正确。（云南省曲靖一中2019届模拟）如图甲所示为氢原子能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射如图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，贝贝：）窗口A2843光束-13.6窗口A2843光束-13.6E/eV0-0.85-1.51-3.40甲乙改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，一定能使阴极K发生光电效应改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，不能使阴极K发生光电效应改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大【答案】A【解析】根据跃迁规律可知从n=4向n=2跃迁时辐射光子的能量小于从n=4向n=1跃迁时辐射光子的能量，一定能使阴极K发生光电效应，A正确。根据跃迁规律可知，从高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光子能量大于从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光子的能量，一定能使阴极K发生光电效应，B错误。改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射时，入射光能量变大，因此逸出光电子的最大初动能变大,C错误。入射光的强度增大，不会影响逸出光电子的最大初动能，只会使逸出的光电子数目增多，D错误。（山东省聊城一中2019届模拟）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km=eUc知,遏止电压相等，光越强，饱和光电流越大，C正确。17.(广西省桂林一中2019届模拟)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率v的几组数据。U/Vc0.5410.6370.7140.8090.878v/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图所示。则这种金属的截止频率约为( )A.3.5x1014Hz B.4.3x1014Hz C.5.5x1014Hz D.6.0x1014Hz【答案】B【解析】遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程Uc=0.3973而一1.7024,当Uc=0解得v=4.3x1014Hz,B正确。18.(吉林省通化一中2019届模拟)已知钙和钾的截止频率分别为7.73x1014Hz和5.44x1014Hz，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()

波长 B.频率 C.能量D.动量【答案】BCD【解析】根据爱因斯坦光电效应方程得：Ek=hv—W0，又W0=hvc，联立得Ek=hv—hvc，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p=\：2mEk，可知钾逸h出的光电子的动量较大，根据％=p可知，钾逸出的光电子的波长较小，则频率较大，故A错误，B、C、D正确.（河南省周口一中2019届模拟）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【答案】D【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最小的小于100nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误.（山西孝义一中2019届一模）从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他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v,作出图乙所示的U—v的图像，由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性.已知电子的电荷量为e,则下列普朗克常量h的表达式正确的是（）eA.h=veA.h=v2—vU—UB.h=eg-v：v2—viCh=eU2—U12clev2—片D.h=U2—U121【答案】AhW0【解析】根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hv-W0，由动能定理有eUc=Ek，得U=ev-则图像Uc2—Uc1h eUc2-Uc1的斜率k=v—v=e，可得h= v—v ，故A正确.2121（河北衡水中学2019届调研）用图甲所示实验装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束光照射光电管阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Uc2，则下列论述正确的是（）光束窗口AAVU.0u甲乙光束窗口AAVU.0u甲乙A.a、c两束光的光强相同 B.a、c两束光的频率相同C.b光的波长最短 D.用a光照射时光电管发出的光电子的最大初动能最大【答案】BC【解析】根据题图乙所示光电管两端的电压与相应的光电流的关系可知，a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，说明a、c两束光的频率相同，a、c两束光产生的饱和光电流不同，说明光强不同，选项A错误，B正确.b光照射时对应的遏止电压最大，说明b光的频率最大，波长最短，照射光电管时发出的光电子的最大初动能最大，选项C正确，D错误.练真题1.（2019・天津卷）如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（）

【答案】C【解析】由光电效应的方程Ek二加-W，动能定理eu二Ek【答案】C两式联立可得U二—--，故截止电ee压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率\vv，则可知三种光的折射率的关系为n>两式联立可得U二—--，故截止电ee因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误。2.（2019・新课标全国I卷）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV〜3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（）” E/eVTOC\o"1-5"\h\z00 04 -0.853 1.512 3.401 13.60A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.5leV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故AE=-1.51—（―13.60）eV二12.09eV。故本题选A。3.（2018•全国卷11・17）用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28x10-19J已知普朗克常量为6.63x10-3