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第1課時　光電效應　波粒二象性 1.(2017合肥三模)我國科學家潘建偉院士預言十年左右量子通信將“飛”入千家萬戶.在通往量子論的道路上,一大批物理學家做出了卓越的貢獻,下列有關(guān)說法正確的是(　B　) A.玻爾在1900年把能量子引入物理學,破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念 B.愛因斯坦最早認識到了能量子的意義,提出光子說,并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象 C.德布羅意第一次將量子觀念引入原子領域,提出了定態(tài)和躍遷的 概念 D.普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子,預言實物粒子也具有波動性 解析:普朗克在1900年把能量子引入物理學,破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念,故A錯誤;愛因斯坦最早認識到了能量子的意義,為解釋光電效應的實驗規(guī)律提出了光子說,并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象,故B正確;玻爾第一次將量子觀念引入原子領域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,故C錯誤;德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子,預言實物粒子也具有波動性,故D錯誤. 2.(2017東城區(qū)二模)如圖所示,把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上.當用紫外線照射鋅板時,發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度,則(　B　) A.鋅板帶正電,驗電器帶負電 B.若改用強度更小的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn) C.若改用紅外線照射鋅板,驗電器的指針仍然會發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.這個現(xiàn)象可以說明光具有波動性 解析:用紫外線照射鋅板,鋅板失去電子帶正電,驗電器與鋅板相連,則驗電器的金屬指針帶正電,故A錯誤;根據(jù)光電效應的條件可知發(fā)生光電效應與光的強度無關(guān),若改用強度更小的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn),故B正確;根據(jù)光電效應的條件可知若改用紅外線照射鋅板,不一定能發(fā)生光電效應,所以驗電器的指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故C錯誤;光電效應說明光具有粒子性,故D錯誤. 3.(2017虹口區(qū)二模)圖示為光電管的工作電路,要使電路中形成較強的光電流,須在A,K兩電極間加一直流電壓,則(　A　) A.電源正極應接在P點,光電子從電極K發(fā)出 B.電源正極應接在Q點,光電子從電極K發(fā)出 C.電源正極應接在P點,光電子從電極A發(fā)出 D.電源正極應接在Q點,光電子從電極A發(fā)出 解析:光照射到陰極K,產(chǎn)生光電子,需加速到達陽極,則A點接正極,即電源的正極接在P點.故A正確,B,C,D錯誤. 4.(2017江蘇徐州三模)下列說法正確的是(　A　) A.光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性 B.光電效應實驗中,改用強光可以增大逸出光電子的最大初動能 C.在一定的光照條件下,增大所加正向電壓的值,一定可以增大飽和電流 D.實驗時,若用弱光照射金屬不能發(fā)生光電效應時,可以改用強光照射使實驗成功 解析:為解釋光電效應現(xiàn)象愛因斯坦提出了光子說,說明光具有粒子性;康普頓效應深入地揭示了光的粒子性,它表明光子不僅具有能量而且具有動量,故A正確;根據(jù)光電效應方程hν=mv2+W可知光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),還與金屬的逸出功有關(guān),與入射光的強度無關(guān),故B錯誤;飽和電流與入射光的強度有關(guān),在一定的光照條件下,增大所加正向電壓的值,不一定增大飽和電流,故C錯誤;發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的截止頻率,與光的強弱無關(guān),故D錯誤. 5.(2018江西南昌模擬)用某種單色光照射某金屬表面,沒有發(fā)生光電效應,下列做法中有可能發(fā)生光電效應的是(　D　) A.增加照射時間 B.改用波長更長的單色光照射 C.改用光強更大的單色光照射 D.改用頻率更高的單色光照射 解析:發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于或等于金屬的截止頻率,與增加光的照射時間和增大光的強度都無關(guān),故A,C錯誤.改用波長更長的光照射時,其頻率小于原光的頻率,則不可能發(fā)生光電效應,而當改用頻率更高的光時,可能發(fā)生光電效應,所以B錯誤,D正確. 6.(2018陜西漢中模擬)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗,當用某一頻率的光照射時有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是(　A　) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,飽和電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變小 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(chǎn)生 解析:保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,飽和電流變大,故A正確;飽和電流與入射光的頻率無關(guān),故B錯誤;根據(jù)光電效應的規(guī)律,光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,所以入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大,故C錯誤;如果入射光的頻率小于極限頻率將不會發(fā)生光電效應,不會有光電流產(chǎn)生,故D錯誤. 7.(2018泉州模擬)對愛因斯坦光電效應方程hν=mv2+W,下面的理解正確的有(　C　) A.用相同頻率的光照射同一金屬,逸出的所有光電子都具有相同的初動能mv2 B.遏止電壓與逸出功的關(guān)系是eUc=W C.逸出功W和極限頻率ν0之間滿足關(guān)系式W=hν0 D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比 解析:根據(jù)光電效應方程hν=mv2+W知,同種頻率的光照射同一種金屬,光電子從金屬中逸出的情況不一定相同,則光電子的初動能不一定相同,故A錯誤;根據(jù)eUc=mv2=hν-W可知eUc≠W,故B錯誤;根據(jù)光電效應方程mv2=hν-W知,當最大初動能為零時,入射頻率即為極限頻率,則有W=hν0,故C正確;根據(jù)光電效應方程mv2=hν-W知,最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,不是正比關(guān)系,故D錯誤. 8.導學號 58826246(2018湖南懷化模擬)如圖所示為光電管工作原理圖,當有波長(均指真空中的波長,下同)為λ的光照射陰極板K時,電路中有光電流,則(　B　) A.換用波長為λ1(λ1>λ)的光照射陰極K時,電路中一定沒有光電流 B.換用波長為λ2(λ2<λ)的光照射陰極K時,電路中一定有光電流 C.增加電路中電源的端電壓,電路中的光電流一定增大 D.將電路中電源的極性反接,電路中一定沒有光電流 解析:波長為λ1(λ1>λ)的光的頻率有可能大于極限頻率,電路中可能有光電流,故A錯誤;波長為λ2(λ2<λ)的光的頻率一定大于極限頻率,電路中一定有光電流,故B正確;光電流的強度與入射光的強度有關(guān),故C錯誤;將電路中電源的極性反接,逸出的光電子雖受到電場阻力,但可能到達A極,從而形成光電流,故D錯誤. 9.(2018湖南永州模擬)一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,由靜止開始經(jīng)加速電場加速后(加速電壓為U),該粒子的德布羅意波長為(　C　) A. B. C. D. 解析:加速后的速度為v,根據(jù)動能定理可得 qU=mv2所以v=, 由德布羅意波長公式可得 λ===,所以選項C正確. 10.導學號 58826247(2018寧波模擬)一個德布羅意波長為λ1的中子和另一個德布羅意波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核,該氚核的德布羅意波長為(　A　) A. B. C. D. 解析:中子的動量p1=,氘核的動量p2=,同向正碰后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波長λ3==,A正確. 11.導學號 58826248(2017渭南二模)如圖,當開關(guān)S斷開時,用光子能量為3.0 eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零,合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.80 V時,電流表讀數(shù)仍不為零;當電壓表讀數(shù)大于或等于0.80 V時,電流表讀數(shù)為零,由此可知陰極材料的逸出功為(　B　) A.0.8 eV B.2.2 eV C.3.0 eV D.3.8 eV 解析:由題意知,光電子的最大初動能為 Ek=eUc=0.8 eV, 根據(jù)愛因斯坦光電效應方程,陰極材料的逸出功為 W=hν-Ek=3.0 eV-0.8 eV=2.2 eV,故B正確,A,C,D錯誤. 12.導學號 58826249(2018湖北黃石模擬)下表是按照密立根的方法進行光電效應實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù). Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)描點連線,可得直線方程Uc=0.397 3-1.702 4,如圖 所示. 則這種金屬的截止頻率約為(　B　) A.3.51014 Hz B.4.31014 Hz C.5.51014 Hz D.6.01014 Hz 解析:根據(jù)光電效應方程得mv2=hν-W=hν-hν0, 解得Uc=ν-=ν-. 與直線方程Uc=0.397 3-1.702 4, 比較可知,圖線的斜率為=, 同時=1.702 4, 聯(lián)立得ν0≈4.31014 Hz,故B正確,A,C,D錯誤. 13.(2018廣東汕頭模擬)用如圖所示的光電管研究光電效應的實驗中,用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流表G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時,電流表G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么(　D　) A.a光的波長一定大于b光的波長 B.增加b光的強度可能使電流表G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.用a光照射光電管陰極K時通過電流表G的電流是由d到c D.只增加a光的強度可使通過電流表G的電流增大 解析:用一定頻率的a光照射光電管時,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),知νa>ν0,而b光不能使光電管發(fā)生光電效應,則a光的波長小于b光的波長,所以A錯誤;發(fā)生光電效應的條件是ν>ν0,增加b光的強度不能使電流表G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B錯誤;發(fā)生光電效應時,電子從光電管左端運動到右端,而電流的方向與電子定向移動的方向相反,所以流過電流表G的電流方向是c流向d,C錯誤;增加a光的強度可使通過電流表G的電流增大,故D正確. 14.(多選)如圖所示,用某單色光照射光電管的陰極K,會發(fā)生光電效應,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大加在光電管上的電壓,直至電流表中電流恰為零,此時電壓表的電壓值U稱為反向截止電壓,現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測得反向截止電壓分別為U1和U2,設電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,下列說法正確的是(　ACD　) A.頻率為ν1的光照射時,光電子的最大初速度為 B.頻率為ν2的光照射時,光電子的最大初速度為 C.陰極K金屬的逸出功為W= D.普朗克常量h= 解析:光電子在電場中做減速運動,根據(jù)動能定理得-eU1=0-m,則得光電子的最大初速度vm1=,vm2=,故A正確,B錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得hν1=eU1+W,hν2=eU2+W, 聯(lián)立得h=,W=, 故C,D正確. 15.導學號 58826250(2017濮陽三模)如圖1所示為研究光電效應的電路圖,用頻率相同、強度不同的甲、乙兩束光分別照射密封真空管的陰極K,陰極K發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流.已知乙光光強為甲光的2倍,當用甲光照射時,作出的光電流I與A,K之間的電壓UAK的關(guān)系如圖2所示;若改用乙光照射時,下列光電流I與A,K之間的電壓UAK的關(guān)系圖像中正確的是(　C　) 解析:頻率相同的光照射同一金屬,根據(jù)光電效應方程知,光電子的最大初動能相等,根據(jù)m=eUc,知遏止電壓相等,光越強,飽和電流越大;已知乙光光強為甲光的2倍,飽和電流是原來的2倍.故C正確,A,B,D錯誤. 16.導學號 58826251(2017南寧二模)某同學采用如圖(甲)所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象,分別用a,b,c三束單色光照射圖(甲)中的光電管的陰極,得到光電管兩端的電壓與相應的光電流的關(guān)系如圖(乙)所示,其中a,c兩束光照射時對應的遏止電壓相同,均為Ua,則下列論述正確的是(　B　) A.a,c兩束光的光強相同 B.a,c兩束光的頻率相同 C.b光束光子的能量最小 D.b光束的波長最長,遏止電壓最大 解析:由題圖可知,a的飽和電流最大,因此a光束照射時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量大,光強大,故A錯誤;當光電流為零時,光電管兩端加的電壓為遏止電壓,對應的光的頻率為截止頻率,根據(jù)eUc=hν-W,入射光的頻率越高,對應的遏止電壓Uc越大.a光、c光的遏止電壓相等,所以a光、c光的頻率相等,而b光的頻率大,能量大,且對應的波長最小,故B正確,C,D錯誤.