（江苏专用）高考物理一轮复习 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构 基础课时3 光电效应 波粒二象性（含解析）（选修3-5）-人教版高三选修3-5物理试题

基础课时3光电效应波粒二象性1.关于光电效应，下列说法中正确的是________。A．光电子的最大初动能随着入射光强度的增大而增大B．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C．在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光照射都不能发生光电效应解析由爱因斯坦光电效应方程易知选项A、B错误，D正确；针对选项C的说法，正确的理解是这样的，饱和光电流的大小与光强有关，但不等于说与入射光频率无关，饱和光电流与光强成正比的结论应是在入射光频率一定的条件下才成立。若入射光强度一定，入射光的光子数便取决于光子的能量了，根据光子说可知ε＝hν，频率越大的光子能量越大，则光子数目越少，入射光子数便越少，打出的光电子数就少，饱和光电流便小了，所以在光强一定时，入射光的频率越大，饱和光电流越小。答案D2．(2016·河北衡水模拟)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，若改用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光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应答案B3.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图1所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是________。图1A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属的逸出功)可得，Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错误；金属的逸出功只与金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误。答案D4.研究光电效应的电路如图2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________。图2解析光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C正确。答案C5．下列说法中正确的是________。A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论B．大量的电子通过双缝后在屏上能形成明暗相间的条纹，这表明所有的电子都落在明条纹处C．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性D．光波是一种概率波，光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质解析普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A正确；不可能所有的电子都落在明条纹处，B错误；所有粒子都具有波粒二象性，C正确；波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，D错误。答案AC6.如图3为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图。光电子的最大初动能用Ek表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示。则下列说法正确的是________。图3A．Ek与C无关B．Ek与λ成反比C．Ek与t成正比D．Ek与ν成线性关系解析由Ek＝hν－W0知，Ek与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，A、D正确，C错误；由Ek＝eq\f(hc,λ)－W0可知，Ek与λ不成反比，B错误。答案AD7．在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示。则________。A．光电子的最大初动能之比为2∶1B．该金属的截止频率为eq\f(c,λ)C．用波长为eq\f(5,2)λ的单色光照射该金属时能发生光电效应D．用波长为4λ的单色光照射该金属时不能发生光电效应解析由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由Ek＝eq\f(1,2)mv2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A错误；又由hν＝W＋Ek知，heq\f(c,λ)＝W＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，heq\f(c,2λ)＝W＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，又v1＝2v2，解得W＝heq\f(c,3λ)，则该金属的截止频率为eq\f(c,3λ)，B错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，C、D正确。答案CD8．(2016·黑龙江哈尔滨期末)在光电效应实验中，某同学用同一种材料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4所示。则可判断出()图4A．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．甲光、乙光波长相等D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析由eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，则用甲光与用乙光照射而逸出的光电子的最大初动能相等，A错误；丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，B正确；甲光、乙光的频率相等，则甲光、乙光波长相等，C正确；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的光电子最大初动能，D错误。答案BC9.按如图5的方式连接电路，当用某种紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数。则下列叙述正确的是()图5A．如果仅将紫光换成黄光，则微安表一定没有示数B．如果仅将紫光换成紫外线，则微安表一定有示数C．仅将滑动变阻器的触头向右滑动，则微安表的示数一定增大D．仅将电源的正、负极对调，则微安表仍可能有示数解析当换用黄光后，入射光的频率减小，但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率，发生光电效应，电路中可能有光电流，A错误；当换用紫外线后，入射光的频率增大，一定能产生光电效应现象，则微安表一定有示数，B正确；滑动变阻器的触头向右滑动，则光电管两极间的电压增大，电路中的光电流可能已经达到饱和值，保持不变，C错误；将电源的正、负极对调，电子做减速运动，光电子可能到达阳极A，则微安表仍可能有示数，D正确。答案BD10．用波长比为4∶3的两种单色光A、B分别照射锌板时，逸出的光电子的最大初动能分别为EkA、EkB。由此可知A、B光子的能量的比为________，锌板的逸出功为________。解析A、B两种光子的波长之比为4∶3，根据ν＝eq\f(c,λ)及E＝hν，显然A、B两种光子的能量之比为EA∶EB＝λB∶λA＝3∶4；设此金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程，当用A单色光照射时：EkA＝eq\f(hc,λA)－W，当用B单色光照射时：EkB＝eq\f(hc,λB)－W，联立解得：W＝3EkB－4EkA。答案3∶43EkB－4EkA11.如图6为测定光电流强度的示意图，其中加在光电管两端的电压能对光电子加速。电源的________(填“左”或“右”)端为正极，太阳光应照射到光电管的________(填“A”或“B”)极，如果微安表的示数为10μA，则1s内从阴极发出的光电子数的最小值为________个。(已知e＝1.6×10－19C图6解析电源左端为正极，右端为负极；入射光应照射到阴极板上，即题图中的B极；1s内发出的光电子的电荷量为q＝It＝10×10－6×1C＝10－5C，而n＝eq\f(q,e)，所以1s内阴极至少发出6.25×1013个光电子。答案左B6.25×101312．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图7甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。图7(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J。解析(1)由光电管的结构知，A为阳极。(2)Uc－ν图象中横轴的截距表示截止频率νc＝5.14×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝3.41×10－19J。(3)由爱因斯坦的光电效应方程得Ek＝hν－W0＝1.23×10－19J。答案(1)阳极(2)5.14(5.12～5.16)×10143．41(3.39～3.42)×10－19(3)1.23(1.22～1.25)×10－1913．用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc­ν图象如图8所示，根据图象求出该金属的截止频率νc＝________Hz，普朗克常量h＝________J·s。(已知电子电荷量e＝1.6×10－19C图8解析由题图线可知νc＝5.0×1014Hz，又eUc＝hν－W0，所以Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。结合图线可得k＝eq\f(h,e)＝eq\f(2.0,5.0×1014)V/Hz，h＝eq\f(2.0×1.6×10－19,5.0×1014)J·s＝6.4×10－34J·s。答案5.0×10146.4×10－3414.如图9所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠。图9(1)这群氢原子能发出________种不同频率的光，其中有________种频率的光能使金属钠发生光电效应。(2)金属钠发出的光电子的最大初动能为________eV。解析(1)有3种跃迁方式，如图所示第3激发态→第1激发态，放出光子的能量为ΔE＝E3－E1＝(－1.51eV)－(－13.6eV)＝12.09eV＞2.49eV第3激发态→