1、第1节光电效应波粒二象性基础必备1.(2019四川德阳质检)(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是(BCD)A.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性B.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显C.光的波动性可以看做是大量光子运动的规律D.频率大的电磁波更容易发生光电效应解析:我们既不能把光看成宏观现象中的波,也不能把光看成宏观现象中的粒子,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,A项错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,B项正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒
2、子性,C项正确;频率大的电磁波更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象,D项正确.2.(2019河南郑州二模)用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图象如图所示,该实验表明(C)A.光的本质是波B.光的本质是粒子C.光的能量在胶片上分布不均匀D.光到达胶片上不同位置的概率相同解析:用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图样说明光具有波粒二象性,故A,B错误;该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的,也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀,故C正确,D错误.3.(2019山东滨州模拟)已知钙和钾的极限频率分别为7.731014 Hz和5.441014
3、 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)A.波长B.频率C.能量D.动量解析:由光电效应方程得mv2=h-W,且W=h0,可得光电子的最大初动能mv2=h-h0,由于钙的极限频率大于钾的极限频率,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较小的能量、动量,C,D错误;又由p=可知光电子动量较小时,波长较大,频率较小,A正确,B错误.4.(2019甘肃兰州月考)(多选)如图所示,电路中所有元件完好,但光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是(BD)A.入射光太弱B.入射光波长太长C.光照时间短
4、D.电源正、负极接反解析:若入射光波长太长,入射光的频率低于极限频率时,不能发生光电效应,选项B正确;电路中电源反接,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,选项D正确.5.(2019广东肇庆二模)频率为的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm.改为频率为2的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(C)A.Ekm-hB.2EkmC.Ekm+hD.Ekm+2h解析:根据光电效应方程得Ekm=h-W,若入射光频率变为2,则Ekm=h2-W=2h-h-Ekm=h+Ekm,故选项C正确.6.(2019辽宁葫芦岛一模)普朗克在研究黑体辐射的基础上,提
5、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(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随温度变化而改变,温度越高,辐射的电磁波的波长越短,辐射强度的极大值向波长缩短的方向移动,故B错误,D正确.7.(2019辽宁鞍山调研)(多选)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是(BD)A.光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的极限频率C.对于同种金属而言,遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时,部分X射线
6、的散射光波长会变长,这个现象称为康普顿效应解析:光电效应中,金属板向外发射的电子叫光电子,光子是光量子的简称,A错误;用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的极限频率,B正确;根据光电效应方程h=W+eU0可知,对于同种金属而言(逸出功一样),入射光的频率越大,遏止电压也越大,即遏止电压与入射光的频率有关,C错误;在石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应,D正确.8.(2019福建莆田一模)分别用频率为和2的甲、乙两种单色光照射某金属,逸出光电子的最大初动能之比为13,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,电子电荷量为e.下列说法正确的是(B)A.
7、 用频率为2的单色光照射该金属,单位时间内逸出的光电子数目一定较多B.用频率为的单色光照射该金属不能发生光电效应C.甲、乙两种单色光照射该金属,只要光的强弱相同,对应光电流的遏止电压就相同D.该金属的逸出功为h解析:单位时间内逸出的光电子数目与光的强度有关,与光的频率无关,选项A错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能m=h-W和m=2h-W,逸出光电子的最大初动能之比为13,联立可得逸出功W=h,用频率为h的单色光照射该金属不能发生光电效应,选项B正确,D错误;两种光的频率不同,光电子的最大初动能不同,由mv2=eU0可知对应的遏止电压是不同的,选项C错误.能力培养9.某光源发出的光由
8、不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料(D)材料钠铜铂极限波长(nm)541268196A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子解析:根据光电效应方程可知,mv2=h-W=h-W,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长最小值小于100 nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A,B,C错误.10.(2019湖南长沙模拟)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mv2随入射光频率变化的mv2图象
9、.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mv2坐标系中,用实线表示钨、虚线表示锌,则正确反映这一过程的图是(A)解析:依据光电效应方程得mv2=h-W可知,mv2图线的斜率代表普朗克常量h,因此钨和锌的mv2图线应该平行.图线的横轴截距代表极限频率0,而0=,因此钨的极限频率小些,综上所述,选项A正确.11.(多选)如图(甲)所示是研究光电效应规律的实验电路.用波长为1的单色光a照射阴极K,反复调节滑动变阻器,灵敏电流计的指针都不发生偏转;改用波长为2的单色光b照射K,调节滑动变阻器,测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图(乙)
10、所示规律.则(AC)A.12B.增加a光的照射强度一定能使电流计的指针发生偏转C.如果只增加b光的照射强度,则图象与横轴交点不变D.如果只改变阴极K的材料,则图象与横轴交点不变解析:由题意可知,单色光a不能发生光电效应现象,单色光b可以发生光电效应现象,发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,故a光的频率低,波长长,故12,故A正确;增加a光的照射强度不能发生光电效应现象,电流计指针不偏转,故B错误;只增加b光的照射强度,则饱和电流增加,图象与纵轴交点变大,图象与横轴交点不变,故C正确;图象与横轴交点表示遏止电压,改变阴极K的材料,则改变了逸出功W,根据光电效应方程结合动能定理
11、可知eU0=h-W,则遏止电压会发生变化,图象与横轴交点变化,故D错误.12.(多选)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,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(AC)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,电流计的读数不为零C.若用光子能量为12 eV的光照
12、射阴极K,光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为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解析:由题给电路图可知,图中所加电压为反向减速电压,由题意可知遏止电压为6 V,由mv2=h-W=eU0得W=4.5 eV,选项A正确;当电压达到遏止电压时,所有电子都不能到达A极,无论光强如何变化,电流计示数仍为零,选项B错误;若光子能量增大,根据光电效应方程,光电子的最大初动能一定变大,选项C正确;若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,则遏止电压为5 V,滑片P向左移动少许,电流计的读数可能仍为零,选项D错误.13.(2019山东菏泽联考)如图所示,当一束一
13、定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时,此时滑片P处于A,B中点,电流表中有电流通过,则(A)A.若将滑动触头P向B端移动,电流表读数有可能不变B.若将滑动触头P向A端移动,电流表读数一定增大C.若用红外线照射阴极K,电流表中一定没有电流通过D.若用一束强度相同的紫外线照射阴极K,电流表读数不变解析:所加的电压,使光电子加速到达阳极,则灵敏电流表中有电流流过,且可能处于饱和电流,当滑片向B端移动时,电流表读数有可能不变;当滑片向A端移动时,所加电压减小,则光电流可能减小,也可能不变,故A正确,B错误;若用红外线照射阴极K,因红外线频率小于可见光,但是不一定不能发生光电效应,电流表不一定没有
14、电流,故C错误;若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时,紫外线的频率大于可见光的频率,则光子数目减小,电流表读数减小,故D错误.14.(2019河南洛阳联考)(多选)1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广,成功地解释了光电效应现象,提出了光子说.在给出的与光电效应有关的四个图象中,下列说法正确的是(CD)A.图1中,当紫外线照射锌板时,发现验电器指针发生了偏转,说明锌板带正电,验电器带负电B.图2中,从光电流与电压的关系图象中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关C.图3中,若电子电荷量用e表示,1,0,U1已知,由U0图象可求得普朗克常量的表达式为h
15、=D.图4中,由光电子最大初动能mv2与入射光频率的关系图象可知该金属的逸出功为E或h0解析:用紫外线灯发出的紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,选项A错误;由题图可知电压相同时,光照越强,光电流越大,只能说明光电流强度与光的强度有关,遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,选项B错误;根据爱因斯坦光电效应方程得eU0=h-W,可知U0=-,U0图象的斜率表示,即=,解得h=,选项C正确;根据光电效应方程mv2=h-W知mv2图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功,则逸出功为E,当最大初动能为零,入射光的频率等于金属的极限频率,则金属的逸出功等于h0,选项D正确.
