1、第1讲光电效应波粒二象性一、选择题(本题共12小题，17题为单选，812题为多选)1在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是(A)A爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象B德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念D普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性解析爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项A正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B错误；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化
2、”的传统观念，选项C错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D错误。2被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波。“中国天眼”的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义。如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米，那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空光速c3108 m/s，普朗克常量h6.61034 Js)(C)A1023B1027C1031D1035解析设发射机每秒钟发射的光子数量为n
3、，则t0时间内发射光子的总能量为Ent0，由h和得Ent0h，则有nt0hPt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确。3(2021浙江温州月考)如图所示是研究光电管产生光电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极金属的极限频率为0，元电荷为e，普朗克常量为h。现将频率为(大于0)的光照射在阴极上，则下列方法一定能够增加饱和光电流的是(B)A入射光强度不变，增加光的频率B入射光频率不变，增加入射光强度C增加A、K电极间的电压D减小A、K电极间的电压解析本题考查影响饱和光电流的条件。入射光强度不变，增加光的频率，则单位时间内入射光的光子数目减少，导致光电流的饱和值减小
4、，选项A错误；入射光频率不变，增加光强，则单位时间内入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，选项B正确；增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，选项C错误；减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，选项D错误。4(2021河北衡水中学模拟)如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数(1/)的关系图像，由图像可知(B)A图像中的0是发生光电效应的入射光的最小波长B普朗克常量和光速的乘积hcE0C该金属的逸出功等于ED若入射光的波长为0/3，产生的光电子的最大初动能为4 E解析本题考查对Ek1/图像的理解。由光电效应方程可得EkW逸
5、出，则题图像中的0是该金属发生光电效应的入射光的最大波长，选项A错误；当Ek0时，W逸出且W逸出E，则hcE0，选项B正确，C错误；若入射光的波长为0/3，产生的光电子的最大初动能为EkW逸出2 E，选项D错误。5(2019天津)如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是(C)ABCD解析由爱因斯坦光电效应方程EkhW0和动能定理eU0Ek得eUhW0，知遏止电压大，则光的频率大，bca，由光的色散现象知频率越大，折射率越大，光的偏折角越大。选项C正确。6(2020黑龙江牡丹江一中期末)用如图所示的装置研究光电
6、效应现象，用光子能量为2.5 eV的某种光照射到光电管上时，电流表G示数不为零；移动滑动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为零。以下说法正确的是(B)A光电管阴极的逸出功为0.7 eVB光电管阴极的逸出功为1.8 eVC光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D当电压表示数大于0.7 V时，如果把入射光的强度增大到一定程度，电流表可能会有示数解析本题考查光电效应现象。根据EkeUc和光电效应方程EkhW0可知，eUchW0，故W0heUc1.8 eV，A错误，B正确；根据光电效应方程EkhW0可知光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，但不是正比关系，C错误；当
7、电压表示数大于0.7 V时，电流表示数为零，说明此电压为遏止电压，此时增大入射光的强度并不能增大光电子的最大初动能，遏止电压不变，逸出的光电子仍不能到达另一电极，电流表示数仍为零，D错误。7近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为(D)A光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C大量光子表现出光具有粒子性D光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性解析由题意知像素越高形成照片
8、的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，D项正确。8(2021江苏常州月考)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是(ACD)A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构解析电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故
9、D正确。9关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是(ABC)A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析由德布罗意的理论可知A、C正确；运动的微观粒子到达的位置具有随机性，没有特定的运动轨道，B正确；宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错误。10某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图所示。已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量
10、为h。下列说法正确的是(CD)A入射光的频率越高，金属的逸出功越大BEk与入射光的频率成正比C图中图线的斜率为hD图线在横轴上的截距为解析金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W0hc，故选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，可知光电子的最大初动能Ek与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，可知斜率kh，故选项C正确；由图可知，图线在横轴上的截距为，故选项D正确。11(2020山西太原五中月考)现用某一光电管进行光电效应的实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是(AC)A保持入射光的频率不变，入射光
11、的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析本题考查光电效应及其相关的知识点，意在考查考生对光电效应知识的理解能力。根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能产生光电效应，没有光电流产生，选项D错误。12(2021广东
12、六校联盟联考)如图所示，在光电效应实验中，用频率为a。的单色光a照射到光电管的阴极K上，光电子的最大初动能为Eka，遏止电压为Ua。下列说法正确的是(BD)A若换用频率小的单色光b做实验，一定不能发生光电效应B若换用频率大的单色光b做实验，则光电子的最大初动能满足EkbEkaC若实验中增大单色光a的强度，则遏止电压也会增大D增大单色光a的强度，保持滑片P不动，光电流变大解析本题考查光电效应的发生条件以及影响光电子的最大初动能的因素。根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，若换用频率小的单色光b做实验，可能发生光电效应，也可能不发生光电效应，选项A错误；若换用频率大
13、的单色光b做实验，根据光电效应方程可知EkmhW0，光电子的最大初动能增大，满足EkbEka，选项B正确；根据动能定理可知eUaEkm，增大单色光a的强度，遏止电压不变，选项C错误；增大单色光的强度，保持滑片P不动，则单位时间内逸出的光电子数增多，光电流变大，选项D正确。二、非选择题13(2021任丘市第一中学高三月考)如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指针归零。用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带正电(选填写“正”或“负”)；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金
14、属锌的极限频率大于红外线的频率(选填“大于”或“小于”)。解析用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，当其接触锌板时发现验电器指针张角减小，这说明锌板带电量减小，故锌板带正电，部分电量被橡胶棒所带负电中和；用红外线照射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应，说明锌板的极限频率大于红外线的频率。14(2021江苏南通模拟)我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为、功率为P0的高纯度和高亮度激光。如图所示，光电管的阴极K用某金属制成，闭合开关S，当该激光射向阴极，产生了光电流。移动变阻器的滑片P，当光电流恰为零时，电压表的示数为Uc，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c。求：(1)激光器发出的光子的动量p；(2)光电管阴极K的截止频率c。答案(1)(2)解析本题考查光子的动量和光电效应方程的应用。(1)由p，解得p。(2)由eUcEkm，又EkmhW0，且W0hc，解得c。