高考物理二轮复习 专题五 第二讲 光电效应 波粒二象性课前自测诊断卷（含解析）-人教版高三物理试题

光电效应波粒二象性考点一光电效应规律和光电效应方程1.[考查黑体辐射]关于对黑体的认识，下列说法正确的是()A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体解析：选C能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A错误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误，C正确；射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体，故选项D错误。2．[考查对光电效应的理解]关于光电效应，下列说法中正确的是()A．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大B．不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的C．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应D．如果入射光光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应解析：选D根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，光子的能量与光照强度无关，A错误；每种金属都有自己的极限频率，B错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，C错误；当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，D正确。3．[考查光电流的变化规律]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，电路中一定没有光电流产生C．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D．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解析：选D光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，光电流也不会增大了，故A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减小，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；若换用波长为λ1(λ1＞λ0)的光，其频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为λ2(λ2＜λ0)的光，则其频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，故D正确。4．[考查对光电效应方程的理解]对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，下面的理解正确的有()A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EkB．式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C．逸出功W和极限频率νc之间应满足关系式W＝hνcD．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比解析：选C根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子最大初动能Ek都相同，但初动能可能不同；W表示逸出功，是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值；当最大初动能为零时，入射频率即为极限频率，则有W＝hνc；根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系。综上分析，C正确。5．[考查光电效应规律及光电效应方程][多选]用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表A的读数为0.2mA。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0，则()A．光电管阴极的逸出功为1.8eVB．开关S断开后，没有电流流过电流表C．光电子的最大初动能为0.7eVD．改用能量为1.5eV的光子照射，也有电流流过电流表，但电流较小解析：选AC该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，可得W0＝1.8eV，A、C正确；开关S断开后，用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，不加电压时，有光子能从阴极出发到阳极，则有电流流过电流表，故B项错误；改用能量为1.5eV的光子照射时，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，没有电流流过电流表，故D项错误。6．[考查光电管的工作原理及光电效应方程]如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极(用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV)，A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零。(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)求：(1)a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向________(填“向上”或“向下”)。(2)求从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek(结果保留三位有效数字)。(3)求入射单色光的频率ν(结果保留三位有效数字)。解析：(1)单色光照射阴极K，K发射出光电子，光电子由K向A定向移动，光电流由A向K，所以通过电流表的电流方向从下向上。(2)根据动能定理得：光电子的最大初动能Ek＝eUc＝2.1eV＝3.36×10－19J。(3)由光电效应方程：Ek＝hν－W0，得ν＝9.65×1014Hz。答案：(1)向上(2)3.36×10－19J(3)9.65×1014Hz考点二与光电效应现象有关的图像问题7.[考查Ek­ν图像][多选]如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像，由图像可知()A．甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大B．同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大C．要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大D．无论用什么金属做实验，图像的斜率不变解析：选BD根据光电效应方程有：Ek＝hν－W，其中W为金属的逸出功：W＝hν0，根据图像可知，乙的极限频率比甲大，所以乙的逸出功比甲大，故A错误；同一色光照射，则入射光频率相等，根据Ek＝hν－W结合乙的逸出功比甲大可知，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大，故B正确；根据Ek＝hν－W结合乙的逸出功比甲大可知，若Ek相等，则照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率小，故C错误；根据Ek＝hν－W可知，Ek­ν图像的斜率表示普朗克常量，无论用什么金属做实验，图像的斜率不变，故D正确。8．[考查Uc­ν图像]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和入射光的频率的几组数据。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/×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．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz解析：选B遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程Uc＝0.3973eq\f(ν,1014)－1.7024，当Uc＝0解得ν＝4.3×1014Hz，B正确。9．[考查光电流I与电压U的关系图像][多选]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小于丙光的光电子最大初动能解析：选BD由题图可知，甲、乙两光对应的反向遏止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W逸及－eUc2＝0－Ekm可知，甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，波长均大于丙光的波长，故B正确，A错误；同一金属，截止频率是相同的，故C错误；丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应光电子最大初动能，故D正确。考点三光的波粒二象性和物质波10.[考查光的波粒二象性与光子数量的关系]用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()A．光只有粒子性没有波动性B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析：选D由这些照片可以看出，少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确。11．[考查对物质的波粒二象性的理解]下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是()A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著解析：选B光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确；光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故B错误；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故D正确。12．[考查实物粒子的波动性][多选]1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选ABD电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确。13．[考查德布罗意波波长的计算]一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一