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專題60 光電效應 波粒二象性（練） 1．用同一光電管研究a、b兩種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖．下列說法中正確的是： （ ） A．a光光子的頻率大于b光光子的頻率，a光的強度小于b光的強度； B．a光光子的頻率小于b光光子的頻率，a光的強度小于b光的強度； C．如果使b光的強度減半，則在任何電壓下，b光產生的光電流強度一定比a光產生的光電流強度??； D．另一個光電管加一定的正向電壓，如果a光能使該光電管產生光電流，則b光一定能使該光電管產生光電流。 【答案】D 【名師點睛】要熟練掌握所學公式，明確各個物理量之間的聯(lián)系．如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動能等都有光的頻率有關；對于本題解題的關鍵是通過圖象判定a、b兩種單色光誰的頻率大，反向截止電壓大的則初動能大，初動能大的則頻率高，故b光頻率高于a光的．逸出功由金屬本身決定。 2．（多選）已知鈣和鉀的截止頻率分別為和z，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鉀逸出的光電子具有較大的： （ ） A．波長 B．頻率 C．能量 D．動量 【答案】BCD 【解析】 根據愛因斯坦光電效應方程得：Ek=hγ-W0，又 W0=hγc；聯(lián)立得：Ek=hγ-hγc，據題鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大，由上式可知：從鉀表面逸出的光電子最大初動能較大，由，可知鉀光電子的動量較大，根據可知，波長較小，則頻率較大．故A錯誤，BCD正確．故選BCD． 【名師點睛】解決本題的關鍵要掌握光電效應方程Ek=hγ-W0，明確光電子的動量與動能的關系、物質波的波長與動量的關系． 3．用同一光電管研究a、b兩種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖所示．則這兩種光： （ ） A．照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大 B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，b光的臨界角大 C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大 D．通過同一玻璃三棱鏡時，a光的偏折程度大 【答案】C 【名師點睛】要熟練掌握所學公式，明確各個物理量之間的聯(lián)系．如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動能等都有光的頻率有關。 4．某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2．21 eV，用波長為2．510- 7 m的紫外線照射陰極，已知真空中的光速為3．0108 m/s，元電荷為1．610-19 C，普朗克常量為6．6310-34 Js。則鉀的極限頻率是Hz，該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能是J。（保留二位有效數字） 【答案】5．31014 ，4．410-19 【解析】 （1）根據據逸出功W0=hγ0，得：； （2）根據光電效應方程：Ek=hγ-W0…① 光速、波長、頻率之間關系為：…② 由①②解得：EK=4．410-19 J 【名師點睛】本題考察知識點簡單，但是學生在學習中要牢記公式以及物理量之間的關系，逸出功W0=hγ0，和光電效應方程：Ek=hγ-W，同時注意逸出功計算時的單位，及運算的準確性。 5．某單色光照射光電管陰極K，發(fā)生光電效應，測得電子的最大初動能為，若此光是一群氫原子受激發(fā)后處于能級向低能級躍遷時產生的，則陰極K的逸出功為；電子的遏止電壓為。 【答案】； 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光電效應方程，知道最大初動能與遏止電壓的關系，注意能級躍遷時，從n=4能級向低能級躍遷時，可能放出6種頻率的光子。 1．（多選）某同學采用如圖所示的實驗裝置來研究光電效應現(xiàn)象．當用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應現(xiàn)象．閉合開關S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計中電流恰為零，此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓，根據遏止電壓，可以計算出光電子的最大初動能Ekm．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到遏止電壓分別為U1和U2，設電子質量為m，電荷量為e，則下列關系式中正確的是： （ ） A．用頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度 B．陰極K金屬的逸出功 C．陰極K金屬的極限頻率νc＝ D．普朗克常數 【答案】AB 【解析】 光電子在電場中做減速運動，根據動能定理得：，則得光電子的最大初速度，故A正確；根據愛因斯坦光電效應方程得： ① ②，由①得：金屬的逸出功．聯(lián)立①②得：，故B正確D錯誤，陰極K金屬的極限頻率，故C錯誤． 【名師點睛】根據動能定理求光電子的最大初速度；根據愛因斯坦光電效應方程求金屬的逸出功和普朗克常量h；由求金屬的極限頻率； 2．現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關 【答案】ACE 【名師點睛】本題主要考查光電效應。發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光的強弱只影響單位時間內發(fā)出光電子的數目；本題涉及的光電效應知識較多，很多結論都是識記的，注意把握現(xiàn)象的實質，明確其間的聯(lián)系與區(qū)別；平時積累物理知識。 3．下列有關光的波粒二象性的說法中，正確的是： （ ） A、有的光是波，有的光是粒子 B、光子與電子是同樣的一種粒子 C、光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D、大量光子的行為往往顯示出粒子性 【答案】C 【名師點睛】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，波長越短，其粒子性越顯著。 4．通過如圖甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓與入射光頻率，作出的圖像，由此算出普朗克常量h，圖中頻率，遏止電壓、以及電子的電荷量e為已知，則： ①普朗克常量h=______________ ②該金屬的截止頻率=______________ 【答案】①② 【解析】 ①根據光電效應方程， 根據動能定理得，，聯(lián)立兩式解得． 圖線的斜率 解得 ②根據得，． 因為，則 【名師點睛】根據光電效應方程，結合動能定理，通過圖線的斜率求出普朗克常量，根據光電效應方程，結合逸出功與截止頻率的關系，列方程組求出金屬的截止頻率． 5．利用如圖甲所示的實驗裝置研究光電效應現(xiàn)象。當用不同的A、B兩種光照射到光電管上時，測得電流計上的示數隨電壓變化的圖像如圖乙所示．已知A光的光子能量為5 eV，則 （1）A光照射時射出的光電子的最大初動能為________eV （2）金屬的逸出功為__________eV （3）A光的頻率 B光的頻率。（填“大于”、“等于”或者“小于”） 【答案】（1）2；（2）3；（3）小于 【名師點睛】此題是對光電效應的考查；解決本題的關鍵掌握光電效應方程，知道最大初動能與遏止電壓的關系，基礎題。 1．【2016全國新課標Ⅰ卷】現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關 【答案】ACE 【解析】根據光電效應實驗得出的結論：保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大，故A正確，B錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程得：入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，故C正確；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關，保持入射光的光強不變，若低于遏止頻率，則沒有光電流產生，故D錯誤，E正確。 【名師點睛】本題主要考查光電效應。發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光的強弱只影響單位時間內發(fā)出光電子的數目；本題涉及的光電效應知識較多，很多結論都是識記的，注意把握現(xiàn)象的實質，明確其間的聯(lián)系與區(qū)別；平時積累物理知識。 2．（多選）【2015江蘇12C（1）】波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有_______。 A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波也相等 【答案】AB 【方法技巧】 本題主要是識記，光電效應黑體輻射以及物質波等，理解光的波粒二象性。 3．【2015上海11】某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料 A．僅鈉能產生光電子 B．僅鈉、銅能產生光電子 C．僅銅、鉑能產生光電子 D．都能產生光電子 【答案】D 【解析】 根據愛因斯坦光電效應方程可知，只有光源的波長小于某金屬的極限波長，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長有小于100nm，小于鈉、銅、鉑三個的極限波長，都能產生光電子，故D正確，A、B、C錯誤。 【名師點睛】 本題考查愛因斯坦光電效應方程，重點是考查發(fā)生光電效應的條件：光的頻率大于截止頻率，光的波長小于極限波長。根據愛因斯坦光電效應方程，還可以計算逸出功，光電子逸出時的最大動能，甚至還可以結合圖象進行一些分析判斷和簡單計算。 4．（多選）【2014海南16】在光電效應實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產生光電效應。對于這兩個過程。下列四個物理量中，一定不同的是 A．遏制電壓 B．飽和光電流 C．光電子的最大初動能 D．逸出功 【答案】ACD 【方法技巧】本題重點考查光電效應方程，理解飽和電流、遏制電壓的含義 5．【2016江蘇卷】幾種金屬的溢出功W0見下表： 用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應．已知該可見光的波長范圍為4．010-7~7．610-7m，普朗克常數h=6．6310-34Js． 【答案】納、鉀、銣 【解析】光子的能量E=，取λ=4．010–7 m，則E≈5．010–19 J，根據E>W0判斷，納、鉀、銣能發(fā)生光電效應． 【方法技巧】考查對光電效應的理解，還有就是計算能力。