1、课时跟踪检测(四十五) 波粒二象性对点训练：光电效应现象及规律1(2016茂名一模)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是()A改用红光照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间解析：选B根据光电效应的条件0，要产生光电效应，必须用能量更大，即频率更高的粒子。能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。X射线的频率大于紫外线的频率。故A、C、D错误，B正确。2关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
2、C发生光电效应的反应时间一般都大于107 sD只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生解析：选A发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过109 s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生，选项D错误。3(2016邢台模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是()A用红
3、光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大解析：选D同种金属的逸出功是相同的，A错误；同种金属的截止频率是相同的，B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由EkhW知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。对点训练：光的波粒二象性物质波4(多选)(2016唐山调研)下列说法正确的是()A卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结
4、构模型B宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性C爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：选ACD卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A正确。根据，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B错误。受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确。对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D正确。5(多选)(2013上海高考)某半导体激光器发射波长为1.5106 m，功率为5.0103 W的连
5、续激光。已知可见光波长的数量级为107 m，普朗克常量h6.631034 Js，该激光器发出的()A是紫外线B是红外线C光子能量约为1.31018 JD光子数约为每秒3.81016个解析：选BD由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A错误，B正确。光子能量Ehh1.31019 J，C错误。每秒发射的光子数n3.81016个，D正确。6(2015宁波期末)一个德布罗意波波长为1的中子和另一个德布罗意波波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为()ABC D解析：选A中子的动量p1，氘核的动量p2，同向正碰后形成的氚核的动量p3p2p1，所以氚核的德布罗意
6、波波长3，A正确。对点训练：光电效应方程的应用7(2014江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长B频率C能量 D动量解析：选A金属的逸出功Wh0，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW可知，从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能较金属钙的大，金属钙表面飞出的光电子能量E小，因，所以从钙表面逸出的光电子具有较大的波长，选项A正确。8(多选)(2016渭南质检)分别用波长为和2的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为21，普朗克常
7、量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有()A该种金属的逸出功为B该种金属的逸出功为C波长超过2的光都不能使该金属发生光电效应D波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应解析：选AD由hW0Ek知hW0mv12，hW0mv22，又v12v2，得W0，A正确，B错误。光的波长小于或等于3时都能发生光电效应，C错误，D正确。9(2013北京高考)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这
8、已被实验证实。光电效应实验装置示意如图1。用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应。换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()图1AUBUCU2hW DU解析：选B用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。由题意知最大初动能EkeU，根据光电效应方程有：nhWEkWeU(n2)，得：U(n
9、2)，则B项正确，其他选项错误。10如图2甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表计数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()图2A1.5 eV0.6 eV B1.7 eV1.9 eVC1.9 eV2.6 eV D3.1 eV4.5 eV解析：选C光子能量h2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由
10、动能定理eUmvm2知，最大初动能EkmeU0.6 eV，由光电效应方程hEkmW0知W01.9 eV对图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能EkmEkmeU0.6 eV2 eV2.6 eV。故C正确。11(2016银川模拟)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_。若用波长为(0)的单色光做该实验，则其遏止电压为_。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。解析：金属的逸出功W0h0h。根据光电效应方程知：Ekmhh，又EkmeU，则遏止电压U。答案：h12图3所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电
11、管阴极的极限频率为0。现将频率为(大于0)的光照射在阴极上，则：图3(1)_是阴极，阴极材料的逸出功等于_。(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为_，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_。(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反_的反向电压。(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是()A照射光频率不变，增加光强B照射光强度不变，增加光的频率C增加A、K电极间的电压D减小A、K电极间的电压解析：(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0h0。(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hh
12、0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hh0eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多。所以，电流表的示数先是逐渐增大，直至保持不变。(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eUc，如果hh0eUc，就将没有光电子能够到达阳极，所以Uc。(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确。答案：(1)Kh0(2)hh0eU逐渐增大，直至保持不变(3)(4)A对点训练：与
13、光电效应有关的图像问题13(多选)如图4所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)。由图可知()图4A该金属的截止频率为 4.271014HzB该金属的截止频率为5.51014HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为 0.5 eV 解析：选AC图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0h0 eV1.77 eV，D错误。14(2013浙江高考)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图5甲所示。已知
14、普朗克常量h6.631034 Js。图5(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_ Hz，逸出功W0_ J；(3)如果实验中入射光的频率7.001014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_ J。解析：(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电子从K极发射出来，故K为光电管的阴极，A为光电管的阳极。(2)遏制电压对光电子做负功，根据爱因斯坦光电效应方程有eUcEkhW0。结合题图乙可知，当Uc0时，5.151014 Hz，故铷的截止频率c5.151014 Hz，逸出功W0hc3.4110
15、19 J。(3)若入射光的频率7.001014 Hz，则产生的光电子的最大初动能EkhW01.231019 J。答案：(1)阳极(2)5.1510143.411019(3)1.23101915如图6甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h6.631034 Js。结合图像，求：(结果保留两位有效数字)图6(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能。(2)该阴极材料的极限波长。解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n(个)4.01012(个)光电子的最大初动能为：EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J。(2)设阴极材料的极限波长为0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekmhh，代入数据得00.66 m。答案：(1)4.01012个9.61020 J(2)0.66 m
