(講練測)高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題60 光電效應(yīng) 波粒二象性(測)(含解析)-人教版高三全冊物理試題

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1、專題60 光電效應(yīng) 波粒二象性(測) 【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.1~8題只有一項符合題目要求; 9~12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.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

2、率,入射光的頻率越大,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。 2.關(guān)于光電效應(yīng)有如下幾種陳述,其中正確的是: ( ) A.金屬的逸出功與入射光的頻率成正比 B.光電流強度與入射光強度無關(guān) C.用不可見光照射金屬一定比可見光照射金屬產(chǎn)生的光電子的初動能要大 D.對任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 【答案】D 【解析】 根據(jù)知,金屬的逸出功由金屬的極限頻率決定,與入射光的頻率無關(guān),故A錯誤;光的強度影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目,即影響光電流

3、的大小,故B錯誤;不可見光的頻率不一定比可見光的頻率大,根據(jù)光電效應(yīng)方程知,產(chǎn)生的光電子的最大初動能不一定大,故C錯誤;對任何一種金屬,都有一個極限頻率,也就是能發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率,則對應(yīng)一個“最大波長”,入射光的波長必須小于這個波長才能產(chǎn)生光電效應(yīng),故D正確。 【名師點睛】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率,或入射光的波長小于金屬的極限波長.光的強度影響單位時間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)目,即光電流的大小。 3.研究光電效應(yīng)電路如圖所示,用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流。下列光電流I與A\K之間的

4、電壓的關(guān)系圖象中,正確的是: ( ) 【答案】C 【解析】 頻率相同的光照射金屬,根據(jù)光電效應(yīng)方程知,光電子的最大初動能相等,根據(jù),知遏止電壓相等,光越強,飽和電流越大,故C正確,A、B、D錯誤。 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道光電效應(yīng)方程,知道光電子的最大初動能與遏止電壓的關(guān)系,以及知道光強影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目。 4.光電效應(yīng)實驗中,下列表述正確的是: ( ) A.光照時間越長光電流越大 B.入射光足夠強就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率小于極限頻率才能產(chǎn)生光電子 【答案】C 【名師點睛

5、】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率,遏制電壓與最大初動能有關(guān),入射光的頻率越大.最大初動能越大.光強不一定能發(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。 5.關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象,下列說法正確的是: ( ) A.只有入射光的波長大于使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長,才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生的光電子的最大初動能跟入射光的頻率成正比 C.產(chǎn)生的光電子最大初動能與入射光的強度成正比 D.在入射光頻率一定時,單位時間內(nèi)從金屬中逸出的光電子個數(shù)與入射光的強度成正比 【答案】D 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵熟練掌

6、握光電效應(yīng)方程EKm=hv-W0或.要知道在入射光頻率一定時,單位時間內(nèi)從金屬中逸出的光電子個數(shù)與入射光的強度成正比。 6.用同一光電管研究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)系如圖所示.則這兩種光: ( ) A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大 B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,b光的臨界角大 C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距大 D.通過同一玻璃三棱鏡時,a光的偏折程度大 【答案】C 【解析】 由光電效應(yīng)方程,由題圖可得b光照射光電管時使其逸出的光電子最大初動能大,b光的頻率大,波長小,

7、故A錯誤;b光的頻率大,在玻璃中的折射率大,由可知:從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,b光的臨界角小,a光大,故B錯誤;發(fā)生雙縫干涉時,,b光波長小,相鄰條紋間距b光小,a光大,故C正確;在玻璃中的折射率,b光的偏折程度大,故D錯誤。 【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)。 7.在光電效應(yīng)實驗中,用頻率為ν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ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D

8、.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 【答案】B 【解析】 光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率,能否發(fā)生光電效應(yīng),與入射光的強度無關(guān),與光照時間也無關(guān),當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時,增大入射光的強度,則光電流會增大.故A錯誤,B正確;改用頻率小于ν的光照射,若仍大于金屬的極限頻率,則還能發(fā)生光電效應(yīng),選項C錯誤;在光電效應(yīng)中,根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=hv-W0,入射光的頻率越高,光電子最大初動能越大.但不是正比關(guān)系,故D錯誤,故選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

9、的強度會影響光電流的大小。 8.如圖所示,N為鎢板,M為金屬網(wǎng),它們分別和電池兩極相連,各電池的極性和電動勢在圖中標(biāo)出.鎢的逸出功為4.5eV.現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量在圖上標(biāo)出).那么,下列圖中有光電子到達金屬網(wǎng)的: ( ) A.①②③ B.②③④ C.②③ D.③④ 【答案】C 【名師點睛】用光子說解釋光電效應(yīng)及其規(guī)律: (1)光照射金屬時,電子吸收一個光子(形成光電子)的能量后,動能立即增大,不需要積累能量的過程. (2)電子從金屬表面逸出,首先需克服金屬表面原子

10、核的引力做功(逸出功W).要使入射光子的能量不小于W,對應(yīng)頻率ν0=為極限頻率. (3)光電子的最大初動能只隨入射光頻率的增大而增大. (4)入射光越強,單位時間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)越多,產(chǎn)生的光電子越多,射出的光電子做定向移動時形成的光電流越大. 9.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ν1和ν2的單色光照射陰極,測

11、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: ( ) A.用頻率為ν1的光照射時,光電子的最大初速度v= B.陰極K金屬的逸出功W0=hν1-eU1 C.陰極K金屬的極限頻率νc= D.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。 10.用某單色光照射金屬鈦表面,發(fā)生光電效應(yīng),從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系如圖,則下列說法正確的是。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每

12、選錯1個扣3分,最低得分為0分) A、鈦的逸出功為 B、鈦的極限頻率為 C、光電子的最大初動能為 D、由圖線可求得普朗克常量為 E、光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 【答案】ABD 【名師點睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程得出光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系,結(jié)合圖線的斜率求出普朗克常量,結(jié)合橫軸截距求出金屬的極限頻率,從而得出逸出功 11.在探究光電效應(yīng)的實驗中,用光照射某種金屬,測得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為.若用氫原子發(fā)出的光照射該金屬,已知氫原子從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),但從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng).

13、已知氫原子能級如圖所示,真空中的光速為c。則。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.該金屬的極限頻率為 B.該金屬的逸出功大于0.66eV C.當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到3發(fā)出的光照射該金屬時,該金屬一定會發(fā)生光電效應(yīng) D.當(dāng)用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時,該金屬一定會發(fā)生光電效應(yīng) E.當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到2發(fā)出的光照射該金屬時,金屬板逸出的光電子的最大動能一定等于0.97eV 【答案】ABD 【解析】 用光照射某種金屬,測得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為. 根據(jù)波長和頻率的

14、關(guān)系得:該金屬的極限頻率為,故A正確;從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng).能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差,發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子能量大于逸出功,所以該金屬的逸出功大于從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光子能量,即該金屬的逸出功大于0.66eV,故B正確;若用氫原子發(fā)出的光照射該金屬,已知氫原子從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),即該金屬的逸出功小于1.89eV,所以當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到3發(fā)出的光照射該金屬時,該金屬不一定會發(fā)生光電效應(yīng),故C錯誤;當(dāng)用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時,發(fā)出的光子能量大于等于10.20eV,所以該金屬

15、一定會發(fā)生光電效應(yīng),故D正確;當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到2發(fā)出的光照射該金屬時,發(fā)出的光子能量大于等于2.86eV,該金屬的逸出功小于1.89eV,所以金屬板逸出的光電子的最大動能一定等于0.97eV,故E錯誤 【名師點睛】能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差,發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子能量大于逸出功,根據(jù)光電效應(yīng)方程求出光電子的最大初動能,解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件,以及知道能級間躍遷所滿足的規(guī)律 12.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置如圖所示,以頻率為v的光照射光電管電極K時,有光電子產(chǎn)生。光電管K、A極間所加的電壓U可由圖中的電壓表測出,光電流I由圖中電流計測出,下列關(guān)于光電效應(yīng)

16、實驗規(guī)律的說法中,正確的是。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分) A.降低入射光的頻率有可能光電管電極K上無光電子放出 B.當(dāng)滑片P位于P′右端時,電極K、A間所加電壓使從電極K發(fā)出的光電子加速 C.保持入射光頻率不變,當(dāng)增大入射光光強時,圖中電流計示數(shù)不變 D.保持入射光頻率、光強不變,若只增大光電管K、A極間所加的加速電壓,光電流會趨于一個飽和值 E.調(diào)整滑片P、P′的位置,可使光電子從K極發(fā)射后向A極做減速運動,當(dāng)電流計的示數(shù)恰為零時,電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓 【答案】ADE 【名師點睛】本題考查了光

17、電效應(yīng)的應(yīng)用,涉及到的知識點也較多,要仔細(xì)分析,注意理解光電子在電場中加速還是減速是解題的關(guān)鍵 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)已知鋅的逸出功為3.34eV,用某單色紫外線照射鋅板時,逸出光電子的最大速度為106m/s,求該紫外線在水中傳播時的波長λ(電子質(zhì)量me=9.11×10-31kg,普朗克常量h=6.63×10-34J?s,1eV=1.60×10-19J, 水的折射率n = 1.33) 【答案】 【名師點睛】明確愛因斯坦的光子說的內(nèi)容和正確應(yīng)用光電效應(yīng)方程。光子說、光電效應(yīng)方程、能量守恒定律,比較

18、簡單,但是在運算中容易出錯。 14.(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n=4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)n=4的能級躍遷到n=2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/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 【答案】(1)2.55eV?。?)銫;0.65eV 【解析】 (1)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E=E4-E2,代入數(shù)據(jù)得E=2.55eV (2)E只大于銫的逸出功,故光子只有

19、照射銫金屬上時才能發(fā)生光電效應(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動能為Ekm=E-W 代入數(shù)據(jù)得,Ekm=0.65eV(或1.0×10-19J) 【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點知識,要注意加強訓(xùn)練. 15.(15分)已知鋅板的極限波長λ0=372 nm.今用處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出的光照射鋅板,已知氫原子能級公式En=E1,E1=-13.6 eV,電子質(zhì)量me=9.1×10-31 kg,問: (1)氫原子發(fā)出光子的能量多大; (2)鋅板發(fā)生光電效應(yīng)時,光電子的最大初動能是多少; (3)具有最大初動能的電子對應(yīng)的德布

20、羅意波長多大. 【答案】(1)1.632×10-18 J?。?)1.097×10-18 J(3)4.7×10-10 m 【名師點睛】正確掌握光電效應(yīng)方程以及德布羅意關(guān)系是解決本題的關(guān)鍵 16.(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ν(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=6.63×10-34J·s) (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)果保留3位有效數(shù)字) 【答案】(1)向上;(2) 3.36×10-19J;(3) 9.65×1015Hz 【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

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