2023年高考物理一轮复习第十二章原子与原子核第一讲光电效应波粒二象性课时作业

PAGEPAGE1第一讲光电效应波粒二象性[A组·根底题]一、单项选择题1．如下图，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，那么该实验()A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性解析：弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，那么证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确．答案：D2．用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的外表，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×10A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz解析：由光电效应方程Ek＝hν－W逸可得W逸＝hν－Ek，而W逸＝hν0，ν＝eq\f(c,λ)，所以钨的极限频率ν0＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ek,h)＝7.9×1014Hz，答案为B.答案：B3．下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19J)3.04.35.96.26.6现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s)()A．2种 B．3种C．4种 D．5种解析：要发生光电效应，那么入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400nm的光的能量为E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,400×10－9)J＝4.97×10－19J，大于铯和钙的逸出功，所以A选项正确．答案：A4．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的外表而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ekν图象．钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，假设将二者的图线画在同一个Ekν坐标系中，图所示中用实线表示钨，虚线表示锌，那么以下图象正确反映这一过程的是()解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ekν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ekν图线应该平行．图线的横截距代表极限频率νc，而ν0＝eq\f(W,h)，因此钨的ν0小些．综上所述，A图正确．答案：A二、多项选择题5．(2022·高考海南卷)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的外表，都能发生光电效应．对于这两个过程，以下四个物理过程中，一定不同的是()A．遏止电压 B．饱和光电流C．光电子的最大初动能 D．逸出功解析：同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能不同，那么遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同．应选A、C、D.答案：ACD6．用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么以下说法正确的有()A．该种金属的逸出功为eq\f(hc,3λ)B．该种金属的逸出功为eq\f(hc,λ)C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应解析：由hν＝W0＋Ek知heq\f(c,λ)＝W0＋eq\f(1,2)mv12，heq\f(c,2λ)＝W0＋eq\f(1,2)mv22，又v1＝2v2，所以W0＝eq\f(hc,3λ)，应选项A正确，B错误；光的波长小于或等于3λ时方能发生光电效应，应选项C错误，D项正确．答案：AD7.如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hνcC．入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为eq\f(νc,2)时，产生的光电子的最大初动能为eq\f(E,2)解析：由题图得Ek＝hν－W0，得Ek＝hν－E故逸出功W0＝E，应选项A正确；当Ek＝0时，ν＝νc，故E＝hνc，应选项B正确；ν＝2νc时，可得出Ek＝E，应选项C正确；当入射光的频率为eq\f(νc,2)时，不发生光电效应，应选项D错误．答案：ABC8.(2022·河北保定一模)如下图，这是一个研究光电效应的电路图，以下表达中正确的选项是()A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：只调换电源的极性，移动滑片P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，那么有qU＝eq\f(1,2)mv2－0，那么电压表示数为遏止电压Uc的数值，故A正确；保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，导致电压增大，那么电场力做功增大，那么电流表示数会增大，假设电流到达饱和电流，那么电流表示数不再增大，故B错误；不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，那么光电子数目增多，那么电流表示数会增大，故C正确；光束照射后不需要一定的时间，几乎同时就有光电流，故D错误．答案：AC[B组·能力题]一、选择题9．(多项选择)(2022·河南鹤壁市高中模拟)以下说法正确的有()A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜测原子核式结构模型的主要依据之一C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属外表，从金属外表逸出的光电子的最大初动能Ek越大，那么这种金属的逸出功W0越小解析：普朗克能量量子化理论：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，故A正确；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜测原子核式结构模型的主要依据之一，故B正确；玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故C错误；光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属外表，根据光电效应方程：Ek＝hν－W0，从金属外表逸出的光电子的最大初动能Ek越大，那么这种金属的逸出功W0越小，故D正确．答案：ABD10．(2022·江苏苏州一模)现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，假设改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,3)Ek，当改用c光束照射该金属板时()A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,6)EkB．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,9)EkC．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量最小，该金属板不会发生光电效应解析：a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因为光子频率ν＝eq\f(c,λ)，可知光子频率之比为6∶3∶2.设a光的频率为6ν，根据光电效应方程Ek＝h·6ν－W0，eq\f(1,3)Ek＝h·3ν－W0.联立两式解得逸出功W0＝eq\f(3,2)hν，Ek＝eq\f(9,2)hν.c光的光子频率为2ν，能量为2hν＞W0，能发生光电效应．最大初动能Ekm′＝h·2ν－W0＝eq\f(1,2)hν＝eq\f(1,9)Ek.故B正确．答案：B二、非选择题11．(2022·湖北武汉局部重点中学期中)从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如下图的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出Uc-ν图象，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相比拟，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．图中频率ν1、ν2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为，求：(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率ν0.解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0.结合图象知k＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(Uc1,ν1－ν0).普朗克常量h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1).截止频率ν0＝eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1).答案：(1)eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)(2)eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)12.某同学采用如下图的实验电路研究光电效应，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，此时电压的示数U称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为eq\f(e,m)，求：(1)阴极K所用金属的极限频率；(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.解析：(1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理有－eU1＝0－eq\f(1,2)mv12－eU2＝