2023版高考物理总复习之加练半小时-第十六章-微专题91-光电效应-波粒二象性

第十六章近代物理微专题91光电效应波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性.2.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.其中Ek＝eUc，Uc为遏止电压．W0＝hνc，νc为截止频率．1．2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞．黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是()A．外表面涂成黑色的物体就是黑体B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波C．空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个小孔就成了黑体D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说答案C解析黑体是能吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体，故A、B错误；空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了黑体，故C正确；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，并由此开创了物理学的新纪元，故D错误．2．(多选)下列说法正确的是()A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案ACD解析一切物体都在辐射电磁波，故A正确；一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，故B错误；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确．3．(多选)如图，将洁净的锌板用导线连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板时，观察到验电器指针发生偏转．下列说法正确的是()A．有正离子从锌板逸出B．验电器的指针上带正电荷C．若换用可见光照射锌板时验电器指针一定发生偏转D．若换用伦琴射线照射锌板时，验电器指针一定发生偏转答案BD解析用紫外线灯照射锌板时，观察到验电器指针发生偏转，说明发生了光电效应，有光电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，验电器与金属相连，则验电器的金属球和金属指针均带正电，故B正确，A错误；可见光的频率比紫外线的频率低，所以若换用可见光照射锌板时不一定发生光电效应，则验电器指针不一定发生偏转，故C错误；伦琴射线的频率比紫外线的频率高，若换用伦琴射线照射锌板时，一定会发生光电效应，则验电器指针一定发生偏转，故D正确．4．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知()A．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最高B．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最高C．单色光a和c的频率不同，且a光更弱些，a光频率最高D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，c光频率最低答案B解析由动能定理及光电效应方程可得eUc＝eq\f(1,2)mv02＝hν－W0，单色光a和c的遏止电压相同且小于单色光b的遏制电压，即a、c光的频率相同，b光的频率最高，a光对应的饱和光电流最大，故a光更强些．故选B.5．(多选)1931年中国留美学生叶企孙利用X射线测算出普朗克常量的值，这一结果随后在科学界延用16年之久．利用光电效应也可以测定普朗克常量，图甲为光电效应实验原理图，实验中可调节光电管两端的反向电压U使电流表示数恰好为零．通过改变入射光的频率ν重复上述操作，获取若干对ν、U数据，依数据作U－ν图像如图乙所示，已知电子电荷量大小为e.则下列说法正确的是()A．普朗克常量可表示为eq\f(eU1,ν1)B．普朗克常量可表示为eq\f(eU1,ν1－ν0)C．阴极K的逸出功为eU2D．阴极K的逸出功为eq\f(eU1－U2ν0,ν1)答案BC解析根据光电效应方程可得Ue＝Ek＝hν－hν0，即U＝eq\f(h,e)ν－eq\f(hν0,e)，由图像可知eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－ν0)，解得h＝eq\f(eU1,ν1－ν0)，选项A错误，B正确；阴极K的逸出功为W＝hν0＝eq\f(eU1ν0,ν1－ν0)，或者由于eq\f(h,e)＝eq\f(U2,ν0)，则阴极K的逸出功为W＝hν0＝eU2，选项C正确，D错误．6．(多选)新冠肺炎疫情防控工作中，体温枪被广泛使用．其工作原理是：利用光电效应，将光信号转换为电信号，从而显示出物体的温度．已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，另一种金属铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图丙所示，已知光在真空中传播的速度为3×108m/s.则()A．波长为10μm的红外线在真空中的频率为3×1013HzB．将阴极K换成金属铷，体温枪仍然能正常使用C．由图乙可知，该光电管的遏止电压为2×10－2VD．当人体温度升高时，辐射红外线的强度将增大，饱和光电流减小答案AC解析根据c＝λν可得红外线的频率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,10×10－6)Hz＝3×1013Hz，A正确；根据题图丙可知金属铷的截止频率5.1×1014Hz，红外线的频率小于金属铷的截止频率不会发生光电效应，体温枪不能正常使用，B错误；由题图乙可知，该光电管的遏止电压为2×10－2V，C正确；若人体温度升高，辐射红外线的强度增大，饱和光电流将增大，D错误．7．(多选)如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则()A．若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中一定有电流通过B．若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过C．若将电源反接，光电管中可能有电流通过D．若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过答案ABC解析将滑动变阻器的滑动触头置于b端，光电管两端电压增大，电流表中一定有电流通过，选项A正确；改用紫外线照射阴极K，入射光频率增大，光子能量增大，光电子的最大初动能增大，电流表中一定有电流通过，选项B正确；用某频率的可见光照射光电管的阴极K，光电子从阴极K射出，具有的最大初动能Ekm≥0，若将电源反接，且光电子的最大初动能满足Ekm≥eUc，则光电子仍可到达A，光电管中仍可能有电流通过，选项C正确；光电管中场强的方向是由A到K，光电子逸出后被加速，所以电流表中有电流通过，若只减小可见光的光照强度，仍有光电子从阴极K射出，电流表中一定有电流通过，选项D错误．8．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．实物粒子没有波动性答案C解析一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些现象(如光电效应)表现出粒子性，A错误；电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，B错误；光的波长越长，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确；运动的实物粒子也具有波动性，D错误．9．(多选)关于波粒二象性，下列说法正确的是()A．光电效应证明了光具有粒子性B．与实物粒子相联系的波被称为物质波C．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波