2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題50 光電效應(yīng) 波粒二象性(測)(含解析)

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1、專題50 光電效應(yīng) 波粒二象性【滿分:110分 時間:90分鐘】一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項中. 18題只有一項符合題目要求; 912題有多項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)1下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中,正確的是: ( )A有的光是波,有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長越長,其波動性越顯著;波長越短,其粒子性越顯著D大量光子的行為往往顯示出粒子性【答案】C【解析】光具有波粒二象性,故A錯誤;電子是組成原子的基本粒子,有確定的靜止質(zhì)量,是一種物質(zhì)實體,速度可以低于光速;光子代表著一份能量,沒有

2、靜止質(zhì)量,速度永遠(yuǎn)是光速,故B錯誤;光的波長越長,波動性越明顯,波長越短,其粒子性越顯著,故C正確;大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性,故D錯誤;【名師點睛】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律,大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性,而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性光的波長越長,波動性越明顯,波長越短,其粒子性越顯著。2關(guān)于光電效應(yīng),下列表述正確的是: ( )A光照時間越長,光電流越大B入射光頻率大于極限頻率時就能產(chǎn)生光電子C入射光足夠強,就可以有光電流D不同的金屬逸出功都是一樣的【答案】B【名師點睛】解決本題關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件和規(guī)律;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率,入射光的

3、頻率越大,最大初動能越大光的強度大不一定能發(fā)生光電效應(yīng),不一定有光電流,在發(fā)生光電效應(yīng)時,入射光的強度影響光電流的大小。3用藍(lán)光照射某種金屬表面,發(fā)生光電效應(yīng)?,F(xiàn)將該藍(lán)光的強度減弱,則: ( )A單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少B逸出的光電子的最大初動能將減小C從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)【答案】A【解析】光照強度減弱,單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)目減小,因此單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目減小,故A正確;發(fā)生光電效應(yīng)時,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動能為:Ek=hv-W,W為逸出功,由此可知光電子的最大初動能隨著入射光

4、的頻率增大而增大,與光照強度強弱,及光照時間長短無關(guān),故BC錯誤;能否發(fā)生光電效應(yīng)與光照強度無關(guān),故D錯誤故選A【名師點睛】理解光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件,以及光電流大小的決定因素;每種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率即極限頻率,當(dāng)光子的頻率大于極限頻率時,才發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與光照強度無關(guān),光照強度與單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目有關(guān)。4下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖中,符合黑體輻射規(guī)律的是: ( )【答案】A【名師點睛】要理解黑體輻射的規(guī)律:溫度越高,輻射越強越大,溫度越高,輻射的電磁波的波長越短;順利解決本題,一定要熟練記憶本深刻理解教材的基本的內(nèi)容,這

5、是我們學(xué)好物理的捷徑。5在光電效應(yīng)實驗中,用頻率為的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說法正確的是: ( )A減小入射光的強度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失B增大入射光的強度,光電流增大C改用頻率小于的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng)D光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比【答案】B【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件,以及掌握光電效應(yīng)方程,并能靈活運用明確發(fā)生光電效應(yīng)時,入射光的頻率會影響光電子的最大初動能;入射光的強度會影響光電流的大小。6紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光,每一道閃光稱為一個光脈沖,現(xiàn)有一紅寶石激光器,發(fā)射功率為P,所發(fā)射的每個光脈沖持續(xù)的時間為,波長為,則每個光脈

6、沖中含有的光子數(shù)是: ( )A B C D【答案】D【解析】每列光脈沖的長度,由光速公式,能量子公式及能量關(guān)系得,故選項D正確?!久麕燑c睛】光脈沖的能量是所有光子能量的總和;光脈沖的長度即光在一個脈沖時間內(nèi)傳播的距離。7如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等,則它們相等的是 : ( )A速度 B動能 C動量 D總能量【答案】C【解析】根據(jù)德布羅意波長公式,若一個電子的德布羅意波長和一個中子的波長相等,則動量P也相等,故C正確, ABD錯誤故答案為C?!久麕燑c睛】本題主要考查德布羅意波長公式和玻爾原子理論,在考綱中屬于基本要求,該題是2013年江蘇高考題,作為高考真題難度不是很大。8用同一光

7、電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖下列說法中正確的是: ( )Aa光光子的頻率大于b光光子的頻率,a光的強度小于b光的強度;Ba光光子的頻率小于b光光子的頻率,a光的強度小于b光的強度;C如果使b光的強度減半,則在任何電壓下,b光產(chǎn)生的光電流強度一定比a光產(chǎn)生的光電流強度小;D另一個光電管加一定的正向電壓,如果a光能使該光電管產(chǎn)生光電流,則b光一定能使該光電管產(chǎn)生光電流?!敬鸢浮緿【名師點睛】要熟練掌握所學(xué)公式,明確各個物理量之間的聯(lián)系如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動能等都有光的頻率有關(guān);對于本題解題的關(guān)鍵是通過圖象判定a、b兩種單

8、色光誰的頻率大,反向截止電壓大的則初動能大,初動能大的則頻率高,故b光頻率高于a光的逸出功由金屬本身決定。9如圖為氫原子能級的示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),下列說法正確的是: ( )A由n=2能級躍遷到n=1能級放出的光子頻率最高B這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光C用0.68eV的光子入射能使氫原子躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)D用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬能發(fā)生光電效應(yīng)【答案】BD【解析】n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光子能量為10.2eV,而n=3能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光子能量為12.09eV,故由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光子

9、能量小于由n=3能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光子能量,所以由n=2能級躍遷到n=1能級放出的光子頻率小,A錯誤;根據(jù)可得這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光,B正確;0.68eV小于1.51,故不能使得n=3能級上的氫原子電離,C錯誤;n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光子能量為10.2eV,故可以使得逸出功為6.34eV的金屬能發(fā)生光電效應(yīng),D正確;【名師點睛】本題涉及氫原子的能級公式和躍遷,光子的發(fā)射,光子能量的計算,光電效應(yīng)等知識點,涉及面較廣只有入射光子的能量大于金屬的逸出功才會發(fā)生光電效應(yīng)10強度不同的兩束綠光分別去照射兩種不同的金屬,結(jié)果均發(fā)生了光電效應(yīng),則: ( )A強度大的綠光照

10、射的金屬,逸出的光電子的初動能一定大B兩種金屬逸出光電子的最大初動能一定相同C改為用藍(lán)光照射這兩種金屬肯定還可以發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D在相同時間內(nèi),強度較大的綠光照射的金屬逸出的光電子數(shù)較多【答案】CD【名師點睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程,分析光電子的最大初動能光電子的數(shù)目、光電流的強度與入射光的強度有關(guān)。11某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.510-6m,功率為5.010-3W的連續(xù)激光。已知可見光波長的數(shù)量級為10-7m,普朗克常量h6.6310-34Js,該激光器發(fā)出的是: ( )A是紫外線 B是紅外線 C光子能量約為1.310-18J D光子數(shù)約為每秒3.81016個【答案】BD【解析】波長的大小大于可

11、見光的波長,屬于紅外線故A錯誤,B正確光子能量故C錯誤每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)故D正確故選BD?!久麕燑c睛】解決本題的關(guān)鍵熟悉電磁波譜中波長的大小關(guān)系,以及掌握光子能量與波長的大小關(guān)系。12某同學(xué)采用如圖所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時,會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象閉合開關(guān)S,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電壓,直至電流計中電流恰為零,此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓,根據(jù)遏止電壓,可以計算出光電子的最大初動能Ekm現(xiàn)分別用頻率為1和2的單色光照射陰極,測量到遏止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,則下列關(guān)系式中正確的是: ( )

12、A用頻率為1的光照射時,光電子的最大初速度vB陰極K金屬的逸出功W0h1eU1C陰極K金屬的極限頻率cD普朗克常數(shù)【答案】ABC【名師點睛】根據(jù)動能定理求光電子的最大初速度;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程求金屬的逸出功和普朗克常量h;由求金屬的極限頻率。二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、16題每題15分;共50分)13(10分)分別用波長為和的單色光照射同一金屬板,發(fā)出光電子的最大初動能之比為 12,以 h 表示普朗克常量c 表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為 【答案】【解析】設(shè)此金屬的逸出功為W,根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式:當(dāng)用波長為的光照射時:,當(dāng)用波長為的光照

13、射時:,又,解組成的方程組得:?!久麕燑c睛】本題比較簡單,但是涉及物理量比較多,在應(yīng)用公式的同時要理清物理量之間的關(guān)系,同時要熟練應(yīng)用愛因斯坦光電效應(yīng)方程。14(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n4的能級狀態(tài),氫原子的能級圖如圖所示,則:(1)氫原子由量子數(shù)n4的能級躍遷到n2的能級時輻射光子的能量是多少電子伏?(2)用(1)中的光子照射下表中幾種金屬,哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)?發(fā)生光電效應(yīng)時,發(fā)射光電子的最大初動能是多大?金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1【答案】(1)2.55eV(2)銫;0.65eV【名師點睛】正確根據(jù)氫原子的能級公式和躍遷進行有關(guān)問題的計算,是原子物理部分的重

14、點知識,要注意加強訓(xùn)練15(15分)如圖所示是做光電效應(yīng)實驗的裝置簡圖。在抽成真空的玻璃管內(nèi),K為陰極(用金屬銫制成,發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV),A為陽極。在a、b間不接任何電源,用頻率為(高于銫的極限頻率)的單色光照射陰極K,會發(fā)現(xiàn)電流表指針有偏轉(zhuǎn)。這時,若在a、b間接入直流電源,a接正極,b接負(fù)極,并使a、b間電壓從零開始逐漸增大,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到2.1 V時,電流表的示數(shù)剛好減小到零。求:(已知普朗克常量h=6.6310-34Js)(1)a、b間未接直流電源時,通過電流表的電流方向。(2)從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動能EK是多少焦?(3)入射單色光的頻率是多少?(最終結(jié)

15、果保留3位有效數(shù)字)【答案】(1)向上;(2) 3.3610-19J;(3) 9.651015Hz【解析】(1)向上(2)對初動能最大的電子應(yīng)用動能定理:0-EKm =-eUcEKm=2.1ev=3. 3610-19J 根據(jù)EKm = h-W0得=9.651015Hz【名師點睛】本題難度較小,掌握光電效應(yīng)方程及各物理量的物理意義是關(guān)鍵16(15分)通過如圖甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓與入射光頻率,作出的圖像,由此算出普朗克常量h,圖中頻率,遏止電壓、以及電子的電荷量e為已知,則:普朗克常量h=_該金屬的截止頻率=_【答案】【名師點睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程,結(jié)合動能定理,通過圖線的斜率求出普朗克常量,根據(jù)光電效應(yīng)方程,結(jié)合逸出功與截止頻率的關(guān)系,列方程組求出金屬的截止頻率9

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