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1、 第 1 讲 光电效应 波粒二象性 1.(波粒二象性)(2019 年河南洛阳入学考试)1927 年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。下图是该实验装置的简化图,下列说法错误的是()。A.亮条纹是电子到达概率大的地方 B.该实验说明物质波理论是正确的 C.该实验再次说明光子具有波动性 D.该实验说明实物粒子具有波动性【解析】亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的,说明实物粒子具有波动性,但该实验不能说明光子具有波动性,C项错误,A、B、D三项正确。【答案】C 2.(爱因斯坦光电效应方程)(2019 年江西十所学校模拟)用频率为 的
2、光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为 Ekm。改用频率为 2的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)()。A.Ekm-h B.2Ekm C.Ekm+h D.Ekm+2h【解析】根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm=h-W0,若入射光频率变为 2,则 Ekm=h2-W0=2h-(h-Ekm)=h+Ekm,C项正确。【答案】C 3.(Ek-图象)(2019 年三明模拟)实验得到金属钙的光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系如图所示。下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功,参照下表可以确定的是()。金属 钨 钙 钠 截止频率 c/Hz 10.95 7.73 5.53 逸
3、出功 W0/eV 4.54 3.20 2.29 A.如用金属钨做实验得到的 Ek-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大 B.如用金属钠做实验得到的 Ek-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大 C.如用金属钠做实验得到的 Ek-图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为(0,-Ek2),则 Ek2Ek1 D.如用金属钨做实验,当入射光的频率 c时,可能会有光电子逸出【解析】由爱因斯坦光电效应方程 Ek=h-W 可知,Ek-图线是一条直线,且斜率表示普朗克常量(h),普朗克常量与金属的性质、光电子的最大初动能、入射光的频率均无关,故图线斜率相等,A、B两项错误;由表中所列的截止频率
4、和逸出功数据可知,钠的逸出功小于钨的逸出功,则 Ek2Ek1,如用钨做实验,当入射光的频率 c时,不可能会有光电子逸出,C项正确,D项错误。【答案】C 4.(I-U图象)(2019 年菏泽六校联考)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 AK之间的电压 UAK的关系图象中,正确的是()。【解析】光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与光照强度无关,因此在入射光频率相同的情况下,遏止电压相同,在能发生光电效应的前提下,光电流随着光照强度的增大而增大,A、B、D 三项错误
5、,C项正确。【答案】C 5.(光电效应)(2019 年衡水模拟)(多选)如图所示为研究光电效应的实验装置,闭合开关,滑片 P处于滑动变阻器的中央位置,当一束单色光照到此装置的金属表面 K时,电流表有示数,下列说法正确的是()。A.若仅增大该单色光入射的强度,则光电子的最大初动能增大,电流表示数也增大 B.无论是增大入射光的频率还是增加入射光的强度,金属的逸出功都不变 C.保持频率不变,当光强减弱时,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【解析】若仅增大该单色光入射的强度,由于每个光子的能量不变,因此光电子的最大初动能不变,但单位时间内射出的光电子
6、数增多,因此光电流增大,故 A项错误;逸出功由金属材料自身决定,与是否有光照无关,故 B项正确;发生光电效应不需要时间积累,只要入射光的频率大于极限频率即可,故 C项错误;若滑动变阻器滑片左移,则电压表所分配的电压减小,又电压是反向电压,因此电压减小时,光电子更容易到达 A极形成电流,电流表示数反而增大,故 D项正确。【答案】BD 6.(光的波粒二象性)(2019 年江苏南通模拟)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时,能辐射出 a、b 两种可见光,a 光照射某金属表面时有光电子逸出,b 光照射该金属表面时没有光电子逸出,则()。A.a 光的波长大于 b 光的波长 B.a 光的波动性比 b 光的
7、波动性更明显 C.a 光和 b 光的频率之比可能是2027 D.a 光子的动量大于 b 光子的动量【解析】根据题意可知 a 光频率高于 b 光频率,则 a 光的波长小于 b 光的波长,A项错误;波长越大,波动性越明显,B项错误;a光的频率更大,故频率之比不可能为2027,C项错误;频率越大,波长越小,即 apb,D项正确。【答案】D 7.(爱因斯坦光电效应方程)(2019 年西安模拟)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是()。A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 C.保
8、持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 D.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的强度无关【解析】由光电效应规律可知,当频率低于截止频率时无论光照强度多大,都不会有光电流产生,C 项错误;在发生光电效应时,饱和光电流大小由光照强度来决定,与频率无关,光照强度越大,饱和光电流越大,A项正确;根据 Ek=h-W可知,对于同一光电管,逸出功 W不变,当频率变高,最大初动能 Ekm变大,B项正确;由 Ekm=eUc和 Ek=h-W,得 h-W=eUc,遏止电压只与入射光频率有关,与入射光的强度无关,D项正确。【答案】ABD 1.(2018 年全国卷,T17)用波长为 300
9、nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.2810-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 Js,真空中的光速为 3.00108 ms-1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()。A.11014 Hz B.81014 Hz C.21015 Hz D.81015 Hz【解析】设单色光的最低频率为 0,由 Ek=h-W知 Ek=h1-W,0=h0-W,又知 1=,整理得 0=-k,解得 081014 Hz,B 项正确。【答案】B 2.(2017 年北京卷,T18)2017 年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置,发出了波长在 100 nm(1 nm=10-9
10、m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.610-34 Js,真空光速 c=3108 m/s)()。A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J【解析】由 E=h,=,可得 E=h=1.9810-18 J,所以 B项正确。【答案】B 3.(2015 年江苏卷,T12)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有()。A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等【解析】黑体辐射的实验规律只能用光的粒子性解释,普朗克用能量子理论分析黑体辐射,结果与事实完全相符,故 C 项错误;由于 Ek=12mv2,p=mv,因此 p=2k,质子和电子动能相等,但质量不等,故动量 p 也不等,再根据德布罗意波的波长=可知,德布罗意波的波长 也不同,故 D项错误。【答案】AB