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）

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(xiàng)中. 18題只有一項(xiàng)符合題目要求； 912題有多項(xiàng)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(shí)體，速度可以低于光速；光子代表著一份能量，沒有靜止質(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(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，故D錯誤；【名師點(diǎn)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(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運(yùn)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(qiáng)，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(diǎn)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，入射光的頻率越大，最大初動能越大光的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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的頻率增大而增大，與光照強(qiáng)度強(qiáng)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(qiáng)度無關(guān)，故D錯誤故選A【名師點(diǎn)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(qiáng)度無關(guān)，光照強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)睛】要理解黑體輻射的規(guī)律：溫度越高，輻射越強(qiáng)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，這是我們學(xué)好物理的捷徑。5在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失B增大入射光的強(qiáng)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(diǎn)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(yùn)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(qiáng)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(xiàng)D正確?！久麕燑c(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度；Ba光光子的頻率小于b光光子的頻率，a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度；C如果使b光的強(qiáng)度減半，則在任何電壓下，b光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度一定比a光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度??；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(diǎn)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(diǎn)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(jì)算，光電效應(yīng)等知識點(diǎn)，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(qiáng)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(qiáng)度大的綠光照射的金屬，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(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。11某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W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h6.63×10-34J·s，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1.3×10-18J D光子數(shù)約為每秒3.8×1016個【答案】BD【解析】波長的大小大于可見光的波長，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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)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： （ ）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(diǎn)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)用波長為的光照射時：，又，解組成的方程組得：?！久麕燑c(diǎn)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(diǎn)睛】正確根據(jù)氫原子的能級公式和躍遷進(jìn)行有關(guān)問題的計(jì)算，是原子物理部分的重點(diǎn)知識，要注意加強(qiáng)訓(xùn)練15（15分）如圖所示是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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=6.63×10-34J·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【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. 36×10-19J 根據(jù)EKm = h-W0得=9.65×1015Hz【名師點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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