（江蘇專版）2019版高考物理二輪復習 專題五 第二講 光電效應 波粒二象性課前自測診斷卷（含解析）.doc

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光電效應 波粒二象性 考點一 光電效應規(guī)律和光電效應方程 1.[考查黑體輻射] 關于對黑體的認識，下列說法正確的是(　　) A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的 B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關 C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關 D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體 解析：選C　能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體，故A錯誤；黑體輻射的強度與溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故B錯誤，C正確；射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個小孔就成了一個黑體，故選項D錯誤。 2．[考查對光電效應的理解] 關于光電效應，下列說法中正確的是(　　) A．發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大 B．不同金屬產生光電效應的入射光的最低頻率是相同的 C．金屬內的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能發(fā)生光電效應 D．如果入射光光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應 解析：選D　根據光電效應方程可得Ek＝hν－W0，光子的能量與光照強度無關，A錯誤；每種金屬都有自己的極限頻率，B錯誤；金屬內的每個電子一次只能吸收一個光子，而且是不能積累的，C錯誤；當入射光光子的能量小于金屬的逸出功時，不能發(fā)生光電效應，D正確。 3．[考查光電流的變化規(guī)律] 如圖所示是光電管的原理圖，已知當有波長為λ0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則(　　) A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大 B．若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產生 C．若換用波長為λ1(λ1＞λ0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流 D．若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流 解析：選D　光電流的強度與入射光的強度有關，當光越強時，光電子數目會增多，初始時電壓增加光電流可能會增加，當達到飽和光電流后，再增大電壓，光電流也不會增大了，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達A極的數目會減小，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為λ1(λ1＞λ0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光，則其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。 4．[考查對光電效應方程的理解] 對愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W，下面的理解正確的有(　　) A．只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能Ek B．式中的W表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C．逸出功W和極限頻率νc之間應滿足關系式W＝ hνc D．光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比 解析：選C　根據光電效應方程Ek＝hν－W可知，同種頻率的光照射同一種金屬，從金屬中逸出的所有光電子最大初動能Ek都相同，但初動能可能不同；W表示逸出功，是每個電子從這種金屬中飛出過程中，克服金屬中正電荷引力所做的功的最小值；當最大初動能為零時，入射頻率即為極限頻率，則有W＝hνc；根據光電效應方程Ek＝hν－W可知，最大初動能與入射光的頻率成一次函數關系，不是正比關系。綜上分析，C正確。 5．[考查光電效應規(guī)律及光電效應方程] [多選]用如圖所示的裝置研究光電效應現象，當用光子能量為2.5 eV的光照射到光電管上時，電流表A的讀數為0.2 mA。移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數大于或等于0.7 V時，電流表讀數為0，則(　　) A．光電管陰極的逸出功為1.8 eV B．開關S斷開后，沒有電流流過電流表 C．光電子的最大初動能為0.7 eV D．改用能量為1.5 eV的光子照射，也有電流流過電流表，但電流較小 解析：選AC　該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現當電壓表的示數大于或等于0.7 V時，電流表示數為0，可知光電子的最大初動能為0.7 eV，根據光電效應方程Ekm＝hν－W0，可得W0＝1.8 eV，A、C正確；開關S斷開后，用光子能量為2.5 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，有光電子逸出，不加電壓時，有光子能從陰極出發(fā)到陽極，則有電流流過電流表，故B項錯誤；改用能量為1.5 eV的光子照射時，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，無光電流，沒有電流流過電流表，故D項錯誤。 6．[考查光電管的工作原理及光電效應方程] 如圖所示是做光電效應實驗的裝置簡圖。在抽成真空的玻璃管內，K為陰極(用金屬銫制成，發(fā)生光電效應的逸出功為1.9 eV)，A為陽極。在a、b間不接任何電源，用頻率為ν(高于銫的極限頻率)的單色光照射陰極K，會發(fā)現電流表指針有偏轉。這時，若在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負極，并使a、b間電壓從零開始逐漸增大，發(fā)現當電壓表的示數增大到2.1 V時，電流表的示數剛好減小到零。(普朗克常量h＝6.6310－34 Js)求： (1)a、b間未接直流電源時，通過電流表的電流方向________(填“向上”或“向下”)。 (2)求從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動能Ek(結果保留三位有效數字)。 (3)求入射單色光的頻率ν(結果保留三位有效數字)。 解析：(1)單色光照射陰極K，K發(fā)射出光電子，光電子由K向A定向移動，光電流由A向K，所以通過電流表的電流方向從下向上。 (2)根據動能定理得：光電子的最大初動能Ek＝eUc＝2.1 eV＝3.3610－19 J。 (3)由光電效應方程：Ek＝hν－W0，得ν＝9.651014 Hz。 答案：(1)向上　(2)3.3610－19 J　(3)9.651014 Hz 考點二 與光電效應現象有關的圖像問題 7.[考查Ekν圖像] [多選]如圖所示是甲、乙兩種金屬的光電子的最大初動能與入射光頻率的關系圖像，由圖像可知(　　) A．甲金屬的逸出功比乙金屬的逸出功大 B．同一色光照射下，甲金屬發(fā)射的光電子的最大初動能比乙金屬發(fā)射的光電子的最大初動能大 C．要獲得相等的最大初動能的光電子，照射甲金屬的光的頻率要比照射乙金屬的光的頻率大 D．無論用什么金屬做實驗，圖像的斜率不變 解析：選BD　根據光電效應方程有：Ek＝hν－W，其中W為金屬的逸出功：W＝hν0，根據圖像可知，乙的極限頻率比甲大，所以乙的逸出功比甲大，故A錯誤；同一色光照射，則入射光頻率相等，根據Ek＝hν－W結合乙的逸出功比甲大可知，甲金屬發(fā)射的光電子的最大初動能比乙金屬發(fā)射的光電子的最大初動能大，故B正確；根據Ek＝hν－W結合乙的逸出功比甲大可知，若Ek相等，則照射甲金屬的光的頻率要比照射乙金屬的光的頻率小，故C錯誤；根據Ek＝hν－W可知，Ekν圖像的斜率表示普朗克常量，無論用什么金屬做實驗，圖像的斜率不變，故D正確。 8．[考查Ucν圖像] 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和入射光的頻率的幾組數據。 Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/1014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數據應用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。 則這種金屬的截止頻率約為(　　) A．3.51014 Hz　　　　 B．4.31014 Hz C．5.51014 Hz D．6.01014 Hz 解析：選B　遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據方程Uc＝0.397 3－1.702 4，當Uc＝0解得ν＝4.31014 Hz，B正確。 9．[考查光電流I與電壓U的關系圖像] [多選]在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應的光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能 解析：選BD　由題圖可知，甲、乙兩光對應的反向遏止電壓均為Uc2，由愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W逸及－eUc2＝0－Ekm可知，甲、乙兩光頻率相同，且均小于丙光頻率，波長均大于丙光的波長，故B正確，A錯誤；同一金屬，截止頻率是相同的，故C錯誤；丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，所以甲光對應的光電子最大初動能小于丙光對應光電子最大初動能，故D正確。 考點三 光的波粒二象性和物質波 10.[考查光的波粒二象性與光子數量的關系] 用很弱的光做雙縫干涉實驗，把入射光減弱到可以認為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖所示是不同數量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說明(　　) A．光只有粒子性沒有波動性 B．光只有波動性沒有粒子性 C．少量光子的運動顯示波動性，大量光子的運動顯示粒子性 D．少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性 解析：選D　由這些照片可以看出，少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性，故D正確。 11．[考查對物質的波粒二象性的理解] 下面關于光的波粒二象性的說法中，不正確的是(　　) A．大量光子產生的效果往往顯示出波動性，個別光子產生的效果往往顯示出粒子性 B．光不可能同時既具有波動性，又具有粒子性 C．光在傳播時往往表現出波動性，光在跟物質相互作用時往往表現出粒子性 D．頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動性越顯著 解析：選B　光既具有粒子性，又具有波動性，大量的光子波動性比較明顯，個別光子粒子性比較明顯，故A正確；光的波粒二象性是指光有時表現為波動性，有時表現為粒子性，二者是統(tǒng)一的，故B錯誤；光在傳播時往往表現出波動性，光在跟物質相互作用時往往表現出粒子性，故C正確；在光的波粒二象性中，頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動性越顯著，故D正確。 12．[考查實物粒子的波動性] [多選]1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一。如圖所示是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是(　　) A．亮條紋是電子到達概率大的地方 B．該實驗說明物質波理論是正確的 C．該實驗再次說明光子具有波動性 D．該實驗說明實物粒子具有波動性 解析：選ABD　電子屬于實物粒子，電子衍射實驗說明電子具有波動性，說明物質波理論是正確的，與光的波動性無關，B、D正確，C錯誤；物質波也是概率波，亮條紋是電子到達概率大的地方，A正確。 13．[考查德布羅意波波長的計算] 一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為(　　) A. B． C. D． 解析：選A　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波長λ3＝＝，A正確。