（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(xiàng)中．1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求； 9~12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．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

2、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。 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(qiáng)度與入射光強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)，飽和電流越大，故C正確，A、B、D錯誤。 【名師點(diǎn)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)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。 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(qiáng)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(qiáng)度成正比 【答案】D 【名師點(diǎn)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(qiáng)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(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)。 7．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(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(qiáng)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(qiáng)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(xiàng)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(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

9、的強(qiáng)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(dá)金屬網(wǎng)的： （ ） A．①②③ B．②③④ C．②③ D．③④ 【答案】C 【名師點(diǎn)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(qiáng)，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(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(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。 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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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?dú)湓訌哪芗?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?dú)湓幽芗壢鐖D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?dú)湓訌哪芗?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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(jì)測出，下列關(guān)于光電效應(yīng)

16、實(shí)驗(yàn)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(qiáng)時，圖中電流計(jì)示數(shù)不變 D．保持入射光頻率、光強(qiáng)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(yùn)動，當(dāng)電流計(jì)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(diǎn)睛】本題考查了光

17、電效應(yīng)的應(yīng)用，涉及到的知識點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(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）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?dú)湓幽芗壒紼n＝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(diǎn)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(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(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