1、第1讲 光电效应 波粒二象性时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共13小题，每小题6分，共78分。其中19题为单选，1013题为多选)1(2019辽宁葫芦岛一模)普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体实验规律的是()答案D解析黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射强度越大，故A、C错误。黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，温度越高，辐射强度的极大值对应的波长越短，故B错误，D正确。2下列说法中正确的是()A物质波属于机械波B只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C德布罗意认为任何一个运动的物体，
2、小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性答案C解析物质波是描述实物粒子运动的概率波，而机械波是由组成物体的质点做周期性机械运动形成的，故A错误；不论是微观粒子，还是宏观物体，只要它们运动，就有与之对应的物质波，故B、D均错误，C正确。3用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则()A通过电流计G的电流方向由d到cB电压U增大，光电流I一定增大C用同频率的光照射K极，光电子的最大初
3、动能与光的强弱无关D光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应答案C解析电流方向与逸出来的光电子运动方向相反，所以通过电流计G的电流方向由c到d，故A错误；在光照条件不变的情况下，随着所加电压U增大，光电流先增大，最后趋于饱和值不变，故B错误；用同频率的光照射K极，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强弱无关，故C正确；光电管两端电压U为零时，光电效应照样可以发生，故D错误。4(2019黑龙江齐齐哈尔一模)用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得光电流随电压变化的图象如图所示，U0为遏止电压，已知电子的电荷量绝对值为e，普朗
4、克常量为h，则阴极K的极限频率为()A BC. D答案B解析根据光电效应方程EkhW0，eU0hh0，得出0，B正确。5(2019江苏扬州一模)在光电效应实验中，用同一种单色光先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程，可能相同的物理量是()A遏止电压 B饱和光电流C光电子的最大初动能 D逸出功答案B解析同一束单色光照射不同的金属，由h可知，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功W0不同，根据光电效应方程EkmhW0知，光电子的最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束单色光照射，单位时间发出的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，故A、C、D错误，B正确。6(2019湖北省
5、七市州教科研协作体高三联考)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为、2的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为12，普朗克常量用h表示，则 ()A光电子的最大初动能之比为12B该金属的逸出功为C该金属的截止频率为D用频率为的单色光照射该金属时能发生光电效应答案B解析逸出的光电子最大速度之比为12，光电子的最大初动能之比为Ekm1Ekm214，故A错误；光子能量分别为：E1h和E22h，根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ekm1hW0，Ekm22hW0，联立可得逸出功为，故B正确；逸出功为，那么金属的截止频率为，故C错误；用频率为的单色光照射，因，不满足光电效应的发
6、生条件，因此不能发生光电效应，故D错误。7(2019天津重点中学联合二模)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019 J。已知普朗克常量为6.631034 Js，真空中的光速为3.00108 ms1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014 Hz B81014 HzC21015 Hz D81015 Hz答案B解析由光电效应方程式得：EkhW0得：W0hEkhEk刚好发生光电效应的最低频率为0则W0h0代入数据可得：081014 Hz，故B正确。8用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化
7、的Ek图象，已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是()答案A解析依据光电效应方程EkhW0可知，Ek图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek图线应该平行。图线的横轴截距代表截止频率c，而c，因此钨的截止频率小些，综上所述，A正确。9(2020河北衡水中学高三第一次联考)如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是()A若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大B若只增加该单色光的强度，则电流表示数一
8、定增大C若改用波长小于0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大D若改用波长大于0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零答案B解析电路所加电压为正向电压，如果光电流达到饱和值，增大电压，光电流也不会增大，A错误；只增加单色光的强度，单位时间逸出的光电子数增多，光电流增大，B正确；金属的逸出功与入射光无关，C错误；改用波长大于0的光照射，虽然光子的能量变小，但也可能发生光电效应，可能有电流，D错误。10(2019石家庄模拟)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A黑体辐射规律可用光的波动性解释B光电效应现象揭示了光的粒子性C电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具
9、有波动性D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等答案BC解析黑体辐射的实验规律不能用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；光子既有波动性又有粒子性，光电效应现象揭示了光的粒子性，故B正确；德布罗意提出了实物粒子同样具有波动性，电子束射到晶体上产生的衍射图样是波的特征，证明了电子具有波动性，故C正确；根据德布罗意波长公式，又p，则，故若一个电子和一个质子的动能Ek相等，则由于质子质量比电子质量大得多，其波长不相等，故D错误。11用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图a、b、c所示的图象
10、，则()A图象a表明光具有粒子性B图象c表明光具有波动性C用紫外光观察不到类似的图象D实验表明光是一种概率波答案ABD解析图a只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图c呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B正确；用紫外光也可以观察到类似的图像，实验表明光是一种概率波，故C错误，D正确。12(2019湖南长沙第一中学高三下学期模拟卷一)用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动变阻器的滑片C，当电压表的示数大于或等0.7 V时，电流表读数为0。则()A光电管阴极的逸出功为1.8 eVB开关S断开后，没有电流流过电流表GC光电子的最
11、大初动能为0.7 eVD改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小答案AC解析该装置所加的电压为反向电压，由电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程EkmhW0，可得W01.8 eV，故A、C正确；开关S断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误。132009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传
12、感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管的两个电极，其中A为阳极，K为阴极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子的能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是()A光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB若增大入射光的强度，电流计的读数为零C若用光子能量为12 eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大D若
13、用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零答案ABC解析该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于6.0 V时，电流计示数为0，则光电子的最大初动能为6.0 eV，根据光电效应方程EkmhW0，W010.5 eV6.0 eV4.5 eV，故A正确；现保持滑片P位置不变，增大光的强度时虽然发生了光电效应，但光电子的最大初动能不变，没有光电子能到达阳极，所以不会有电流流过电流计，故B正确；若用光子能量为12 eV的光照射阴极K，入射光的频率增大，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定增大，故C正确；改用能量为9.5 eV的光子照射，
14、入射光的频率减小，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定减小，此时的遏止电压小于6 V，若把滑片P向左移动少许时，光电子仍然可能不能到达A极，所以电流计的读数可能为零，故D错误。二、非选择题(本题共3小题，共22分)14.(6分)(2015全国卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_。答案ekeb解析由光电效应方程可知，光电子的最大初动能mv2hW0。根据动能定理可知，eUcmv2，联立解得：Uc。对照题给遏止电压Uc与入射光的频率的关系图象，可知
15、：图象斜率k，解得普朗克常量hek。图象在纵轴上的截距b，解得所用材料的逸出功W0eb。15(8分)(2019江苏苏州、无锡、常德、镇江四市联合一模)在图示装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的情况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照射阴极K，则电流表的示数将_(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为_。答案为012解析根据p可知单色光2的频率比单色光1的频率小，结合爱因斯坦光电效应方程EkhW0知，用单色光2照射时，若仍能发生光电效应，则光电子的最大初动能Ek减小，所以光电子不能到达A极板，故电流表的示数为零；若用单色光2照射时不能发生光电效应，则电流表示数也为零。由光子的动量公式p，可知波长和动量p成反比，所以。16.(8分)(2019江苏南京、盐城二模)利用如图所示的电路做光电效应实验，当光照射到光电管的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过。经检查实验电路完好，则发生这种现象的原因可能有_和_。答案入射光的频率小于截止频率反向电压大于遏止电压解析由图可知，此时若电源提供的电压为正向电压，若入射光子的频率小于截止频率，金属不能产生光电效应，无电流流过电流计；若是反向电压，电压大于遏止电压，灵敏电流计中没有电流通过。
