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1、第30讲光电效应波粒二象性时间:40分钟1.(多选)光电效应实验中,下列表述正确的是()A.光照时间越长,则光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子2.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为c,则()A.当用频率为2c的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B.当用频率为2c的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hcC.当照射光的频率大于c时,若增大,则逸出功增大D.当照射光的频率大于c时,若增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍3.用电子做双缝干涉实验,如图K30-1所示的三幅图分别为100个、3000
2、个、7000个左右的电子通过双缝后在胶片上出现的干涉图样.该实验表明()图K30-1A.电子具有波动性,不具有粒子性B.电子具有粒子性,不具有波动性C.电子既有波动性又有粒子性D.电子到达胶片上不同位置的概率相同图K30-24.(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图K30-2所示,则这两种光()A.照射该光电管时,a光使其逸出的光电子的最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉时,a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大5.(多选)已知钙和钾的截止频率分别为7.
3、731014 Hz和5.441014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钾逸出的光电子具有较大的()A.波长B.频率C.能量D.动量6.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图K30-3所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料,则()图K30-3材料钠铜铂极限波长(nm)541268196A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子7.绿色植物在光合作用中,每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.8810-7 m的光量子,而每放出1 mol氧气的同时会储存46
4、9 kJ的能量,则绿色植物的能量转换效率为(普朗克常量h=6.6310-34 Js)()A.79%B.56%C.34%D.9%8. (多选)甲、乙两种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图K30-4中的a、b所示.下列判断正确的是()图K30-4A.图线a与b不一定平行B.图线a与b的斜率是定值,与入射光和金属材料均无关C.乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率D.甲、乙两种金属发生光电效应时,若光电子的最大初动能相同,则甲金属的入射光频率大图K30-59.(多选)如图K30-5所示为研究光电效应规律的实验电路,电源的两个电极分别与接线柱c、d连接.用一定频率的单色光
5、b照射光电管阴极时,灵敏电流计G的指针会发生偏转,而用另一频率的单色光a照射时,灵敏电流计G的指针不偏转.下列说法正确的是()A.电源正极可能与c接线柱连接B.a光的频率一定大于b光的频率C.用a光照射光电管时,可能发生了光电效应D.若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是fGe图K30-610.(多选)图K30-6为研究光电效应的实验装置示意图,闭合开关,滑片P处于滑动变阻器中央位置,当一束单色光照到此装置的阴极K时,电流计有示数.下列说法正确的是()A.若仅增大该单色光的照射强度,则光电子的最大初动能增大,电流表示数也增大B.无论增大照射光的频率还是增加照射光的强度,金属的逸出功都不变
6、C.保持照射光的频率不变,当照射光的强度减弱时,发射光电子的时间将明显增加D.若滑动变阻器滑片左移,则电压表示数减小,电流表示数增大图K30-711.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意图如图K30-7所示.用频率为的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应,换用同样频率为的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳
7、极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)()A.U=he-WeB.U=2he-WeC.U=2h-WD.U=5h2e-We12.(多选)利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子束通过电场加速后,照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为0,加速电压为U,普朗克常量为h.下列说法中正确的是()A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波长为=h2meUC.加速电压U越大,
8、电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显13.某同学用如图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与光照强度、光的频率等物理量之间的关系.阴极K和阳极A是密封在真空玻璃中的两个电极,K在受到光照射时能够发射光电子.K、A之间的电压大小可以调节,电源极性也可以对调.当分别用a、b、c三束不同的光照射阴极K时,得到的I-U关系分别如图乙中a、b、c三条曲线所示.下列关于三束光的频率、三束光的强度E大小关系的判断正确的是()图K30-8A.abc,EaEbEcB.abc,Ea=Eca=c,EaEbEcD.abc,EaEba,bEbEc;当光电流为零时,光电管两端加的电压
9、为遏止电压,根据eU=h-W,入射光的频率越高,对应的遏止电压U越大,a、c两光的遏止电压相等,所以a、c两光的频率相等,而b光的频率大,即ba=c,故C正确.14.ACD解析 当反向电压U与入射光频率一定时,光电流i与光强成正比,A正确;频率为的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为Ek=h-W0,而遏止电压Uc与最大初动能的关系为eUc=Ek,所以遏止电压Uc与入射光频率的关系是eUc=h-W0,其函数图像不过原点,B错误;当光强与入射光频率一定时,单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的,所形成的光电流会随反向电压的增大而减小,C正确;根据光电效应的瞬时性规律,D正确.15.AC解析 由电路图可知,图中所加电压为反向减速电压,根据题意可知,遏止电压为6 V,由Ek=h-W0=eUc得W0=4.5 eV,选项A正确;当电压达到遏止电压时,所有光电子都不能到达A极,无论光强如何变化,电流计的读数仍为零,选项B错误;若光子能量增大,根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能一定变大,选项C正确;若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,则遏止电压为5 V,滑片P向左移动少许,电流计的读数可能仍为零,选项D错误.