第72讲光电效应波粒二象性（练习）

第72讲光电效应波粒二象性（模拟精练+真题演练）1．（2023·吉林白山·统考一模）用甲、乙两种单色光分别照射锌板，都能发生光电效应。已知乙光的频率是甲光频率的2倍，用甲光照射锌板逸出的光电子的最大初动能为，用乙光照射锌板逸出的光电子的最大初动能为，则锌板的逸出功为（

）A． B． C． D．【答案】A【详解】根据爱因斯坦光电效应方程有；解得故选A。2．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）金属钛由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。用频率为2.5×1015Hz的单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示。普朗克常数h=6.63×10−34J·s，则下列说法正确的是（）

A．钛的极限频率为2.5×1015HzB．钛的逸出功为6.63×1019JC．随着入射光频率的升高，钛的逸出功增大D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比【答案】B【详解】AB．由题图可知，当最大初动能等于零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则有，可知钛的逸出功，A错误，B正确；C．逸出功由金属本身的性质决定，与入射光频率无关，C错误；D．由题图可知，光电子的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，D错误。故选B。3．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）某探究小组在实验室用相同双缝干涉实验装置测量甲、乙两种单色光的波长时，发现甲光的相邻亮条纹间距大，乙光的相邻亮条纹间距小，若用这两种光分别照射同一金属板，且都能发生光电效应，以下说法正确的时（）

A．甲种单色光对应图2中的曲线BB．乙种单色光光子的动量小C．若想通过图1装置测得图2中的和，需使A极接电源正极，K极接电源的负极D．若用甲乙两种单色光，对同一装置做单缝衍射实验，则甲种光更容易发生明显衍射现象【答案】D【详解】AB．甲光干涉条纹间距大说明甲光波长较长，频率低，使同一金属板发生光电效应时，甲光对应的最大初动能小，所以遏止电压小，甲光应对应曲线C，据可知甲光的动量小，故AB错误；C．图2中所示电压为遇止电压，在光电管两端应加反向电压，A极板应接电源负极，K极板应接正极，故C错误；D．波长越长的光，对同一障碍物衍射现象越明显，甲光的更容易发生明显衍射现象，故D正确。故选D。4．（2023·湖南·模拟预测）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为，结合图中数据可知（）

A．普朗克常量 B．光电管的极材料的逸出功为C．光为紫色弱光 D．光为绿色强光【答案】A【详解】A．根据光电效应方程有根据动能定理可得联立可得可知图像的斜率为解得故A正确；B．根据由图像可知当时则有解得该实验所用光电管的极材料的逸出功为故B错误；CD．入射光频率越大，遏止电压越大，所以、为同一种光，且、的频率小于的频率，则、为绿光，为紫光。而入射光越强，饱和光电流越大，所以为强绿光，故C、D错误。故选A。5．（2023·河南郑州·统考模拟预测）用光电管探究光电效应规律的实验中，当用不同频率的光照射两种光电管的阴极时，得到的遏止电压与入射光的频率的关系分别为图中a、b图线所示。由图中数据可知（）

A． B．C．普朗克常量 D．a图线对应的阴极材料的逸出功为【答案】C【详解】AB．由光电效应方程，可得结合图像可知图像的斜率故AB错误；C．由，可得普朗克常量故C正确；D．a图线对应的阴极材料的逸出功为故D错误。故选C。6．（2023·河北·校联考模拟预测）如图所示是探究光电效应的实验装置，阴极K由金属钾制成，金属钾的截止频率为，不同色光的光子能量如表所示。已知普朗克常量为，电子的电荷量为。以下说法正确的是（

）

色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围A．用红光照射阴极K时，只要时间足够长，则就能发生光电效应B．用红光照射阴极K时，只要照射强度足够大，则就能发生光电效应C．用紫光照射阴极K时，若直流电源的左侧为电源的正极，则增大K、A间的电压时，电流表的示数先增大，后减小D．用紫光照射阴极K时，若直流电源的左侧为电源的正极，则增大K、A间的电压时，电流表的示数可以减小到0【答案】D【详解】AB．金属钾的逸出功为而红光光子能量范围为，所以红光照射时不能发生光电效应，故AB错误；CD．紫光光子能量范围为，用紫光照射时，可以发生光电效应；紫光照射时，若直流电源的左侧为电源的正极，光电管内加反向电压，则增大间的电压时，灵敏电流计的示数可以减小到0，故C错误，D正确。故选D。7．（2023·安徽·校联考模拟预测）如图所示，在研究光电效应的实验中，分别利用a、b两束光照射到M、N两种材料调成的阴极上，发生电效应。已知光是氢原子从的能级跃迁到基态发出的光，b光是氢原子从的能级跃迁到基态发出的光，M是金属钨（逸出功为），N是金属钙（逸出功为）。已知氢原子第n能级的能量为其中。下列说法正确的是（）

A．光的波长大于光波长B．光光子的动量大于光光子的动量C．从M逸出的电子最大初动能大于从N逸出的电子最大初动能D．从M逸出的电子的物质波最小波长比从N逸出的短【答案】B【详解】C．光、光的能量为；根据光电效应解得；故从M逸出的电子最大初动能小于于从N逸出的电子最大初动能，故C错误；A．根据氢原子能级可知光的频率比光大，根据波长公式可知光的波长小于光波长，A错误；B．根据光子动量公式可知光光子的动量大于光光子的动量，故B正确；D．根据光电效应可知从M逸出的电子的物质波最小波长比从N逸出的长，故D错误。故选B。8．（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为的原子连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。下列说法正确的是（）

A．激光冷却利用了光的波动性B．原子吸收第一个光子后速度的变化量为C．原子每吸收一个光子后速度的变化量不同D．原子吸收个光子后速度减小到原来的一半【答案】B【详解】A．在激光制冷中体现了激光的粒子性，故A错误；B．根据德布罗意波长公式有可得一个光子的动量为根据动量守恒有所以原子吸收第一个光子后速度的变化量为故B正确；C．由动量守恒，每个光子的动量相同，所以原子每吸收一个光子后速度该变量相同，故C错误；D．原子吸收个光子后，根据动量守恒有即解得故D错误。故选B。9．（2023·湖南·模拟预测）汽车雾灯发出的是黄光，若每秒有N个黄光光子进入瞳孔，正常人的眼睛就能察觉。已知人眼瞳孔直径为d、黄光的波长、普朗克常量为h、光速为c、那么功率为P的黄色点光源发出的光若能被正常人察觉，光源距离人眼的最大距离为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】设光源到人眼的最大距离为R，则根据能量守恒定律有其中，解得故选C。10．（2023·北京通州·潞河中学校考三模）为落实国家“双碳”战略，推动能源绿色低碳转型，某区推进新型绿色光伏发电，光伏发电的原理是光电效应。假设太阳光子垂直射到发电板上并全部被吸收。已知光伏发电板面积为，发电板单位面积上受到光子平均作用力为，每个光子动量为（其中为普朗克常量，为光子的频率，为真空中的光速），则下列说法正确的是（）A．发生光电效应时，入射光的强度越大遏止电压越高B．发生光电效应时，入射光的频率越高饱和光电流一定越大C．秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为D．t秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为【答案】C【详解】A．对光电效应的过程，根据能量守恒有即入射光的频率越大，遏止电压越高，故A错误；B．发生光电效应时，入射光越强，光含有的光子数越多，其饱和光电流一定越大，故B错误；CD．设t秒内该光伏发电板上接收到的光子数为n，根据动量定理可得已知光子的平均作用力为F，则有联立解得光伏发电板接收到的光子数为则由可得，t秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为故C正确，D错误。故选C。11．（2024·浙江·模拟预测）处在同一激发态的原子跃迁到Ⅰ态和Ⅱ态时分别产生a光和b光。用a、b光分别照射同一光电管阴极时都能发生光电效应，且对应的遏止电压，则（）A．I态和Ⅱ态对应的能量B．a光和b光的光子动量C．a光和b光的光子能量D．a和b光分别入射同一双缝干涉装置时相邻亮纹间距【答案】AD【详解】B．遏止电压，说明a光子的能量大于b光子的能量，则a的波长小于b的波长，根据光子的动量公式，可知光子动量，故B错误；A．光子的能量等于原子跃迁前后两个能级之间的能量差，由于a光子的能量大于b光子，说明能级，故A正确；D．根据双缝干涉的条纹间距公式，可知波长较小的a光子，其光束的干涉条纹相邻亮纹的间距更小，即，故D正确；C．在光电效应中，光电子的最大初动能等于光子能量与逸出功之差，即而遏止电压与电子电荷量的乘积等于光电子的最大初动能，即联立两式可得由，有整理得即故C错误。故选AD。12．（2023·广东深圳·深圳中学校考三模）如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有光电子射出，在加速电场作用下，光电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，将动能转移给其他电子，从而激发出更多电子，最后阳极A收集到的电子数比最初从阴极发射的光电子数增加了很多倍。下列说法正确的有（）

A．光电倍增管适用于所有频率的光B．保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强可能影响阳极收集到的电子数D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，蓝光和紫光照射逸出的光电子的动能可能相等【答案】BCD【详解】A．光电倍增管工作时，入射光照射在阴极K上发生光电效应，即要求入射光的频率不低于阴极K的截止频率，所以光电倍增管并不适用于所有频率的光，故A错误；B．保持入射光不变，增大各级间电压，撞击各极的电子动能增大，从而可能激发出更多的电子，使阳极收集到的电子数增多，故B正确；C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强，阴极K单位时间内发射的光电数增多，可能使第一倍增极被激发出的电子增多从而最终影响阳极收集到的电子数，故C正确；D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，根据光电效应方程可知，由于蓝光和紫光频率不同，所以逸出的光电子的最大初动能一定不等，但动能可能相等，故D正确。故选BCD。13．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）如图所示，是研究光电效应的电路图。①、②两束单色光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和II态时产生的，若光束①通过窗口照射到阴极K后，滑动变阻器的滑片P滑到位置a时，电流表的读数恰好变为0：光束②通过窗口照射到阴极K后，滑动变阻器的滑片P滑到位置b时，电流表的读数恰好变为0，则下列说法正确的是（）

A．光束①产生的饱和电流一定小于光束②的饱和电流B．光束①产生的光电子初动能一定小于光束②产生的光电子初动能C．发生原子跃迁后对应能级的能量D．光束①和光束②通过同一狭缝后，光束①的中央亮纹更宽【答案】CD【详解】B．光电子的初动能在0范围之间，因此光束①产生的光电子的初动能不一定小于光束②产生的光电子的初动能，故B错误：C．根据图像可知，滑动变阻器的滑片P滑到位置a时的减速电压小于滑到位置b时的减速电压，即光束①的遏止电压小于光束②的遏止电压，根据可知，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，根据由于①、②两束单色光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和II态时产生的，则发生原子跃迁后对应能级的能量，故C正确：A．根据上述，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，即光束①的光子的频率小于光束②的光子的频率，饱和电流与光照强度和光的频率有关，由于两种光的光照强度关系不确定，则光束①产生的饱和电流与光束②产生的饱和电流的关系也不确定，故A错误；D．光束①的光子的频率小于光束②的光子的频率，则光束①的光的波长大于光束②的光的波长，根据条纹间距公式可知光束①和光束②通过同一狭缝后，光束①的中央亮纹更宽，故D正确。故选CD。14．（2024·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）氢原子能级如图甲所示，一群处于n=5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种频率的光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间。则（）

A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出4种不同频率的可见光B．图乙中当滑片P从a端移向c的过程中，光电流I不断减小C．a光的频率比b光大一些D．在a光和c光强度相同的情况下，电路中c光的饱和光电流值大一些【答案】CD【详解】A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出=10种不同频率的光，故A错误；B．由图乙可知，当滑片P从a端移向c端过程中，从a到c电压负向减小，光电流不断增大，故B错误；C．由图丙可知a光的遏止电压最大，由eU=Ek=可知a光的能量最大，a光的频率最大，c光的频率最小，故C正确；D．c光的频率最小，则在a光和c光强度相同的情况下，电路中c光的饱和光电流值大一些，故D正确。故选CD。15．（2023·河南开封·统考三模）用图甲所示的装置研究某金属光电效应的遏止电压与入射光频率的关系，图乙是根据