2021版高考物理一轮复习课时规范练36光电效应波粒二象性含解析

2021版高考物理一轮复习课时规范练36光电效应波粒二象性含解析

课时规范练36　光电效应　波粒二象性 ‎1.‎ ‎(对光电效应的理解)(2019·广东化州模拟)如图所示是光电管的工作原理电路图,一束波长为λ1的单色光照射到光电管的阴极,电路中产生了光电流,下列判断正确的是(　　)‎ A.若电路中电源的正、负极反接后,电路中仍可能有光电流 B.单色光照射一段时间后,才能观察到电流表指针转动 C.若另一束波长为λ2的单色光(λ2>λ1)照射到光电管的阴极时,电路中也可能产生光电流但光电流肯定比前次小 D.入射光的强度一定时,电路中光电流的大小随电压的增大而持续增大 ‎2.‎ ‎(光电效应现象)(2019·广东阳江模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么(　　)‎ A.a光的波长一定大于b光的波长 B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 9‎ ‎3.‎ ‎(光电效应方程的应用)(2019·浙江宁波期末)光电效应实验装置如图所示。用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应,已知逸出功为W,普朗克常量为h,电子电荷量为e。调节变阻器滑动片,使光电流逐渐减小;当电流表示数恰好减小到零时,电压表的示数U可能是下列的(　　)‎ A.U=hνe‎-‎We B.U=‎‎2hνe‎-‎We C.U=2hν-W D.U=‎‎5hν‎2e‎-‎We ‎4.‎ ‎(光电效应方程的应用)如图所示,用波长为λ0的单色光照射某金属,调节变阻器,当电压表的示数为某值时,电流表的示数恰好减小为零;再用波长为‎4‎λ‎0‎‎5‎的单色光重复上述实验,当电压表的示数增加到原来的3倍时,电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h,真空中光速为c。该金属的逸出功为(　　)‎ A.‎5hc‎4‎λ‎0‎ B.hcλ‎0‎ C.‎7hc‎8‎λ‎0‎ D.‎‎7hc‎4‎λ‎0‎ ‎5.(波粒二象性)(2019·吉林通榆县月考)关于波粒二象性,下列说法中正确的是(　　)‎ 9‎ A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应,则其他可见光照射到锌板上也一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了电子具有波动性 ‎6.(光电效应图象问题)(2019·吉林延边区模拟)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、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光频率最大 B.单色光a和c的频率相同,且a光更强些,b光频率最大 C.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最小 D.单色光a和c的频率不同,且a光更强些,b光频率最小 ‎7.‎ 9‎ ‎(多选)(光电效应图象问题)(2019·山东日照模拟)某种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示,E、ν0为已知量。由图线信息可知(　　)‎ A.逸出功W0=E B.图象的斜率表示普朗克常量的倒数 C.图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关 D.若入射光频率为3ν0,则光电子的最大初动能为3E 素养综合练 ‎8.‎ ‎(2019·安徽合肥模拟)研究光电效应的电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是(　　)‎ ‎9.(2019·浙江台州模拟)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。‎ 9‎ 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 由以上数据描点连线,可得直线方程,如图所示。‎ 则这种金属的截止频率约为(　　)‎ A.3.5×1014 Hz B.4.3×1014 Hz C.5.5×1014 Hz D.6.0×1014 Hz ‎10.‎ ‎(2019·江苏常州检测)用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的关系图象如图所示,已知普朗克常量为h,电子的带电荷量为e,求:‎ ‎(1)照射在金属表面上的这束光的最小功率P;‎ ‎(2)该金属的极限频率νc。‎ 9‎ ‎11.(2019·北京西城一模)可利用如图1所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整,电源的正负极也可以对调。‎ ‎(1)a.电源按图1所示的方式连接,且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近。试判断:光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?b.现有一电子从K极板逸出,初动能忽略不计,已知电子的电量为e,电子经电压U加速后到达A极板。求电子到达A极板时的动能Ek。‎ ‎(2)在图1装置中,通过改变电源的正、负极,以及移动变阻器的滑片,可以获得电流表示数与电压表示数U之间的关系,如图2所示,图中Uc叫遏止电压。实验表明,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。请写出光电效应方程,并对“一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的”做出解释。‎ ‎(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性,设计实验并测量了某金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν。根据他的方法获得的实验数据绘制成如图3所示的图线。已知电子的电量e=1.6×10-19 C,求普朗克常量h。(运算结果保留1位有效数字)‎ 9‎ 参考答案 课时规范练36　光电效应　波粒二象性 ‎1.A　将电路中电源的正、负极反接,光电子做减速运动,有可能到达阳极,所以还可能有光电流,A正确。光电效应具有瞬时性,若能产生光电流,则不需要等待时间,B错误。换用波长为λ2(λ2>λ1)的光照射阴极时,光的频率变小,但光电流的大小与光的强度有关,与光的频率无关,C错误。增加电路中电源的路端电压,光电流达到饱和电流时不再增大,D错误。‎ ‎2.D　用一定频率的a单色光照射光电管时,电流计指针会发生偏转,知νa>ν0,a光的波长小于b光的波长,故A项错误;发生光电效应的条件:ν>ν0,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转,故B项错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计G的电流方向是c流向d,故C项错误;增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大,故D项正确。‎ ‎3.A　根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为:Ek=hν-W 根据动能定理可得电压表示数至少为:eUc=Ek=hν-W 解得:Uc=hνe‎-‎We,故A正确,BCD错误;故选A。‎ ‎4.C　接通开关,当电压表读数大于或等于U时,电流表读数为零,遏止电压为U,根据光电效应方程,光电子的最大初动能为:Ekm=eU=hcλ‎0‎-W0;用波长为‎4‎λ‎0‎‎5‎的单色光照射时,Ekm=3eU=hc‎4‎‎5‎λ‎0‎-W0;联立解得:W0=‎7hc‎8‎λ‎0‎,故C正确,ABD错误。故选C。‎ ‎5.D　在可见光中,紫光的频率最大,故紫光光子的能量最大,紫光照射到锌板上可以发生光电效应,但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应,A错误;入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量,但不能增大逸出光电子的最大初动能,B错误;光的散射揭示了光的粒子性,没有揭示光的波动性,C错误;衍射是波特有的现象,故电子束衍射实验证明了电子具有波动性,D正确。‎ 9‎ ‎6.B　a、c两光照射后遏止电压相同,根据Ekm=eUc,可知产生的光电子最大初动能相等,可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大,故a光的强度较大,单色光b照射后遏止电压较大,根据Ekm=eUc,可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大,根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,b光的频率大于a光的频率,故ACD错误,B正确。‎ ‎7.AC　根据光电效应方程Ek=hν-W0知,Ek=0时,有hν0-W0=0,所以逸出功W0=hν0,由题图可知,ν=0时,得-E=0-W0,所以W0=E,A正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0知,任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随频率ν的变化而变化,且是线性关系,直线的斜率等于普朗克常量,B错误。根据A的分析可知,E等于金属的逸出功,所以题图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关,C正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,若入射光频率为3ν0,则光电子的最大初动能为2E,D错误。‎ ‎8.C　频率相同的光照射金属,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能相等,根据Ekm=eUc知,遏止电压相等,光越强,饱和光电流越大,C正确。‎ ‎9.B　遏止电压为零时,入射光的频率等于截止频率,根据方程Uc=0.3973ν‎1‎‎0‎‎14‎-1.7024,当Uc=0时,ν=4.3×1014Hz,B正确。‎ ‎10.答案 (1)I‎0‎hν‎0‎e　(2)‎hν‎0‎-eUch 解析 (1)由饱和光电流为I0,可知单位时间内产生的光电子的个数n=‎I‎0‎e 照射到金属上的光子全部被金属吸收,则照射到金属上的光子的个数N=‎I‎0‎e 所以这束光照射在金属表面上的功率P=N·hν0=I‎0‎hν‎0‎e。‎ ‎(2)由动能定理及Uc为遏止电压可知,电子的最大初动能Ekm=eUc 根据光电效应方程得Ekm=hν0-hνc 所以该金属的极限频率νc=hν‎0‎-eUch。‎ ‎11.答案 (1)电子加速运动　Ek=eU ‎(2)Ek=hν-W0　因Uc=hνe‎-‎W‎0‎e,可见对于一定频率的光,无论光强如何,遏止电压相同。‎ 9‎ ‎(3)h为6×1034 J·s 解析 (1)a.所加电压产生的电场由A到K,对于电子为加速电场,做加速运动。‎ b.由动能定理,可得Ek=eU。‎ ‎(2)由光电效应方程:Ek=hν-W0,又Ekm=eUc 可得:Uc=hνe‎-‎W‎0‎e,可见对于一定频率的光,无论光强如何,遏止电压相同。‎ ‎(3)图线斜率为k=he=4×10-15V·s,即h=ek=6×1034J·s。‎ 9‎