2025届新教材高考物理一轮复习课时练42光电效应波粒二象性含解析新人教版

PAGE7-光电效应波粒二象性基础对点练1.(光子能量的计算)(2024山东高三二模)激光在“焊接”视网膜的眼科手术中有着广泛的应用。在一次手术中,所用激光的波长λ=6.6×10-7m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J。则每个脉冲中的光子数目是(已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,光速c=3×108m/s)()A.3×1016 B.3×1012 C.5×1016 D.5×10122.(光电效应方程的理解)(2024山东威海高三二模)用波长200nm的光照耀铝的表面发生光电效应,已知铝的逸出功是4.2eV,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,电子电荷量e=1.6×10-19C,则光电子的最大初动能约为()A.0.2eV B.2eV C.20eV D.200eV3.(多选)(光电效应和康普顿效应)(2024全国高三专题练习)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是()A.光电效应中,金属板向外放射的光电子又可以叫做光子B.用光照耀金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C.对于同种金属而言,遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长,这个现象称为康普顿效应4.(波粒二象性)(2024北京高三三模)关于波粒二象性,下列说法正确的是()A.图甲中紫光照耀到锌板上可以发生光电效应,则其他可见光照耀到锌板上也确定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大,则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维孙和汤姆孙利用图丁证明白电子具有波动性5.(光电效应规律)(2024四川宜宾第四中学高三三模)在光电效应试验中,某试验小组用同种频率的单色光,先后照耀锌和银的表面,都能产生光电效应。对这两个过程,下列四个物理量中,可能相同的是()A.饱和光电流 B.遏止电压C.光电子的最大初动能 D.逸出功6.(光电效应的图像)(2024山东青岛高三二模)图甲为某试验小组探究光电效应规律的试验装置,运用a、b、c三束单色光在同一光电管中试验,得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.a光频率最大,c光频率最小B.a光与c光为同种色光,但a光强度大C.a光波长小于b光波长D.a光与c光照耀同一金属,逸出光电子的初动能都相等素养综合练7.(2024江苏卷)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作便利等优点。它是依据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度上升,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的改变状况是()A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小8.(2024河北唐山高三下学期第一次模拟)用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,试验装置示意如图甲所示,试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,图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。则下列说法中正确的是()A.欲测遏止电压,应选择电源左端为正极B.当电源左端为正极时,滑动变阻器的滑片向右滑动,电流表的示数持续增大C.增大照耀光的强度,产生的光电子的最大初动能确定增大D.假如试验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=1.2×10-19J9.(2024山东高三模拟)某爱好小组用如图甲所示的电路探究光电效应的规律。依据试验数据,小刚同学作出了光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图乙所示,小娜同学作出了遏止电压与入射光频率的关系图线如图丙所示。已知光电子的电荷量为e,则下列说法正确的是()A.假如图乙、图丙中探讨的是同一金属的光电效应规律,则a=cB.假如探讨不同金属光电效应的规律,在图乙中将得到经过(b,0)点的一系列直线C.假如探讨不同金属光电效应的规律,在图丙中将得到一系列平行的倾斜直线D.普朗克常量h=a10.(2024山东潍坊高三二模)如图所示,分别用频率为ν、2ν的光照耀某光电管,对应的遏止电压之比为1∶3,普朗克常量用h表示,则()A.用频率为13ν的光照耀B.该光电管的逸出功为12C.对于这两种频率的光,用2ν的光照耀时逸出光电子的初动能确定较大D.对于这两种频率的光,加正向电压时,用2ν的光照耀时饱和光电流确定较大11.(2024山东高三二模)如图甲所示,这是某学校科技活动小组设计的光电烟雾探测器,当有烟雾进入探测器时,来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C如图乙所示。烟雾浓度越大,进入光电管C中的光就越强,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流,当光电流大于10-8A时,便会触发报警系统报警。已知钠的极限频率为6.0×1014Hz,光速c=3.0×108m/s,元电荷e=1.6×10-19C。下列说法正确的是()A.要使探测器正常工作,光源S发出的光的波长不能小于5.0×10-7mB.探测器正常工作时,提高光源发出光的频率,就能让报警器在烟雾浓度较低时报警C.光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射D.当报警器报警时,钠表面每秒释放的光电子数最少是6.25×1010个12.(2024山东济南高三二模)图甲为利用光电管探讨光电效应的电路图,其中光电管阴极K的材料是钾,钾的逸出功为W0=3.6×10-19J。图乙为试验中用某一频率的光照耀光电管时,测量得到的光电管伏安特性曲线,当U=-2.5V时,光电流刚好截止。已知h=6.6×10-34J·s,e=1.6×10-19C。求:(1)本次试验入射光的频率是多少?(2)当U'=2.5V时,光电子到达阳极A的最大动能是多少?参考答案课时规范练42光电效应波粒二象性1.C每个光子的能量为E0=hν=hcλ,每个激光脉冲的能量为E,则每个脉冲中的光子数目n=EE0,代入数据,解得n=5×2.B依据光电效应方程Ek=hν-W0=hcλ-W0,代入数据得,Ek=3.2×10-19J=3.BD金属板向外放射的电子叫光电子,光子是光量子的简称,A错误;用光照耀金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率,B正确;依据光电效应方程hν=W0+eUc可知,对于同种金属而言(逸出功一样),入射光的频率越大,遏止电压也越大,即遏止电压与入射光的频率有关,C错误;在石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应,康普顿效应说明光具有粒子性,D正确。4.D由光电效应可知,当入射光的频率大于金属极限频率时,能发生光电效应,由于紫光照耀到锌板上可以发生光电效应,但其他的光的频率不确定比金属极限频率大,所以其他可见光照耀到锌板上不确定可以发生光电效应,故A错误;由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能与光照强度无关,故B错误;图丙说明光子具有粒子性,故C错误;戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的试验,得到了图丁的衍射图样,从而证明电子具有波动性,故D正确。5.A饱和光电流和光的强度有关,这个试验可以通过限制光的强度来实现饱和光电流相同,A正确;不同的金属其逸出功是不同的,依据光电效应方程:Ek=hν-W,用同种频率的单色光,光子能量hν相同,光电子的最大初动能Ek不同,C、D错误;依据遏止电压和最大初动能关系:U=Ek6.B依据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和依据动能定理eUc=Ek可得eUc=hν-W0,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大,分析图像可知a、c光的遏止电压比b光的遏止电压小,则a、c光的频率小于b光的频率,故A错误;分析图像可知,a光与c光的遏止电压相等,则a光与c光的频率相等,所以a光与c光为同种色光,但a光的饱和光电流大,则a光内含有的光子个数多,即a光的光强度大于c光的光强度,故B正确;由于a光的频率小于b光的频率,依据频率和波长的关系c=λf可知,a光的波长大于b光的波长,故C错误;a光与c光的频率相等,依据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,a光与c光照耀同一金属,a光产生的光电子的最大初动能等于c光产生的光电子的最大初动能,但并不是逸出光电子的初动能都相等,故D错误。7.B温度上升,人体热辐射强度I要变大,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故只有选项B正确。8.D题图甲所示的试验装置测量铷的遏止电压Uc与入射光频率ν,因此光电管左端应当是阴极,则电源左端为负极,故A错误;当电源左端为正极时,将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中,则电压增大,光电流增大,当电流达到饱和值,不再增大,即电流表读数的改变是先增大,后不变,故选项B错误;光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关,与入射光的强度无关,故选项C错误;依据图像可知,铷的截止频率νc=5.15×1014Hz,依据hν=W0,则可求出该金属的逸出功大小W0=6.63×10-34×5.15×1014J=3.41×10-19J依据光电效应方程Ekm=hν-W0,当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz时,则最大初动能为Ekm=6.63×10-34×7.0×1014-3.41×10-19J=1.2×10-19J,故选项D正确。9.C假如题图乙、题图丙中探讨的是同一金属的光电效应规律:则由题图乙可得该金属的逸出功W逸=a,由题图丙可得该金属的逸出功:W逸=ec,故有a=ec,故A错误;假如探讨不同金属光电效应的规律,则依据Ekm=hν-W逸可推断不同的金属W逸不同,故当Ekm=0时,对应的ν不同,故在题图乙中将得不到经过(b,0)点的一系列直线,故B错误;假如探讨不同金属光电效应的规律,则依据eUc=hν-W逸可推断直线的斜率k=he,故在题图丙中将得到一系列平行的倾斜直线,故C正确;由题图乙可得普朗克常量h=k=ab,由题图丙可得,直线斜率k=cd=10.B依据光电效应方程eUc1=hν-W,eUc2=h(2ν)-W,Uc1Uc2=13,联立解得W=12hν,频率为13ν的单色光光子能量h×13ν<W,故用频率为13ν的光照耀该光电管时不能发生光电效应,即无光电子逸出,故A错误,B正确;依据光电效应方程Ek11.D依据λ=cν=5×10-7m,可知要使探测器正常工作,光源S发出的光的波长不能大于5.0×10-7m,A错误;探测器正常工作时,要想使报警器在烟雾浓度较低时报警,应提高光源发光的强度,B错误;光电管C中能发生光电