1、考点规范练37光电效应波粒二象性考点规范练第72页一、单项选择题1.1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。下图是该实验装置的简化图,下列说法不正确的是()A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性答案:C解析:亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的,该实验说明实物粒子具有波动性,不能说明光子具有波动性。2.(2019湖南益阳调研)关于下列物理史实与物理现象,说法正确的是()A.光电效应现象由德国物理学家赫兹发现,爱因斯坦对其做出了正确的解释B
2、.只有入射光的频率低于截止频率,才会发生光电效应C.根据爱因斯坦的光电效应方程可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.光电效应现象证明光是一种波答案:A解析:1887年德国物理学家赫兹发现了光电效应现象,爱因斯坦对光电效应的实验规律做出了正确的解释,故A正确;每种金属都有一个截止频率,只有入射光的频率大于等于截止频率,才会发生光电效应,故B错误;由爱因斯坦的光电效应方程Ek=h-W0知,光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比,故C错误;光电效应现象证明光具有粒子性,故D错误。3.(2019江西新余二模)在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管,若实验a中的光
3、强大于实验b中的光强,实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示,则下列图中可能正确的是()答案:A解析:分析I-U图像可知,光电流恰为零时,光电管两端加的电压为截止电压,对应的光的频率为截止频率;入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大,由于入射光的频率没有变,故遏止电压相同,即图线与横轴的交点相同。由于a光的光强大于b光的光强,所以a光的饱和电流大于b光的饱和电流,故A正确,B、C、D错误。4.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波的波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可知()对象质量/kg速度/(ms-1)波长/m弹子球2.010-21.01
4、0-23.310-30电子(100 eV)9.110-316.01061.210-10无线电波(1 MHz)3.01083.0102要检测弹子球的波动性几乎不可能无线电波通常情况下只能表现出波动性电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性只有可见光才有波动性A.B.C.D.答案:D解析:弹子球的波长为3.310-30 m,远小于宏观物质和微观物质的尺寸,故要检测弹子球的波动性几乎不可能,故正确;无线电波的波长为3.0102 m,大于普通物体的尺寸,很容易发生衍射,故通常情况下只能表现出波动性,故正确;高速射出的电子的波长为1.210-10 m,与原子的尺寸相接近,故电子通过金属晶体后能够发生衍射现
5、象,故正确;根据德布罗意的物质波理论,电磁波和实物粒子都具有波粒二象性,故错误;所以正确选项为D。5.现有a、b、c三束单色光,其波长关系为abc=123。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应,飞出的光电子最大初动能为Ek,若改用b光束照射该金属板,飞出的光电子最大初动能为13Ek,当改用c光束照射该金属板时()A.能发生光电效应,飞出的光电子最大初动能为16EkB.能发生光电效应,飞出的光电子最大初动能为19EkC.能发生光电效应,飞出的光电子最大初动能为112EkD.由于c光束光子能量较小,该金属板不会发生光电效应答案:B解析:对a光,由光电效应方程有hca-W0=Ek,对b光有hc2
6、a-W0=13Ek,由以上两式可得hca=43Ek,则W0=13Ek。当改用c光束照射该金属板时,有hc3a-W0=Ek得Ek=19Ek,故B正确。6.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等的关系,A、K两极间的电压大小可调,电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知()A.单色光a和c的频率相同,但a更强些B.单色光a和c的频率相同,但a更弱些C.单色光b的频率小于a的频率D.改变电源的极性不可能有光电流产生答案:A解析:由题图乙可知,单色光a、c的遏止电压相同,根据光电效应方程可知,单色
7、光a和c的频率相同,但a产生的光电流大,说明a光的强度大,选项A正确,B错误;单色光b的遏止电压大于单色光a、c的遏止电压,所以单色光b的频率大于a的频率,选项C错误;光的频率不变,改变电源的极性,只要所加反向电压没达到遏止电压,可能有光电流产生,选项D错误。二、多项选择题7.(2019春江苏启东校级期中)利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速,然后让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电荷量为e、初速度为零,加速电压为U,普朗克常量为h,则下列说法正确的是()A.该实验说明电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗
8、意波长为=h2meUC.加速电压U越大,电子的衍射现象越不明显D.若用相同动能的质子代替电子,衍射现象将更加明显答案:ABC解析:实验得到了电子的衍射图样,说明电子这种实物粒子发生了衍射,说明电子具有波动性,故A正确;由动能定理可得,eU=12mv2-0,电子加速后的速度v=2eUm,电子德布罗意波的波长=h2meU,故B正确;由=h2meU可知,加速电压U越大,波长越短,衍射现象越不明显,故C正确;物体动能与动量的关系是p=2mEk,由于质子的质量远大于电子的质量,所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量,由=hp可知,相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长,因此相同动能
9、的质子代替电子,衍射现象将更加不明显,故D错误。8.在X射线管中,由阴极发射的电子(不计初速度)被加速后打到阳极,会产生包括X射线在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c,则可知该X射线管发出的X射线的()A.最短波长为hceUB.最长波长为hceUC.最小频率为eUhD.最大频率为eUh答案:AD解析:根据动能定理eU=12mv2、光速与波长和频率的关系公式c=、光子能量E=h,依题意有eUE,则可得hceU,eUh,所以A、D正确。9.频率为的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ek,则()A.若改用频率
10、为2的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为2EkB.若改用频率为2的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ek+hC.若改用频率为12的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ek+12hD.若改用频率为12的光照射,该金属可能不发生光电效应答案:BD解析:由爱因斯坦光电效应方程h=W0+Ek,用频率为2的光照射时有h2=W0+Ek,联立得Ek=Ek+h,所以A错误,B正确;若改用频率为12的光照射,可能发生光电效应,也可能不发生光电效应,若发生,则h12=W0+Ek,可得Ek=Ek-12h,所以C错误,D正确。10.右图为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图。光电子的最大初动能用Ek表示、入
11、射光的强度用C表示、入射光的波长用表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用表示。则下列说法正确的是()A.Ek与C无关B.Ek与成反比C.Ek与t成正比D.Ek与成线性关系答案:AD解析:由Ek=h-W0知,Ek与照射光的强度及照射时间无关,与成线性关系,A、D正确,C错误;由Ek=hc-W0可知,Ek与并不成反比关系,B错误。11.(2019广东模拟)2009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,其中A为阳极,K为阴极。理想电流计可检
12、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()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答案:AC解析:电流计的读数恰好为零,此时电压表的示数为
13、6.0 V,知光电子的最大初动能为6.0 eV。根据光电效应方程知,W0=h-Ek=10.5 eV-6.0 eV=4.5 eV,故A正确。光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关。所以增大入射光的强度,电流计的读数仍为零,故B错误。若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能一定变大,故C正确。若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能一定减小,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数可能仍然为零,故D错误。12.右图是光控继电器的示意图,K是光电管的阴极。下列说法正确的是()A.图中a端应是电源的正极B
14、.只要有光照射K,衔铁就被电磁铁吸引C.只要照射K的光足够强,衔铁就被电磁铁吸引D.只有照射K的光频率足够大,衔铁才被电磁铁吸引答案:AD解析:电路中要产生电流,则a端接电源的正极,使从阴极K中逸出的光电子在光电管中加速,放大器的作用是将光电管中产生的电流放大,使铁芯磁化,将衔铁吸住,A正确;根据光电效应方程知,能否发生光电效应由金属的逸出功和入射光的频率决定,与入射光的强弱无关,故B、C错误,D正确。13.如图所示,真空中金属板M上方存在一垂直纸面向里的矩形有界匀强磁场,边界ON到M板的距离为d。用频率为的紫外线照射M板(接地),只要磁感应强度不大于B0,就有电子越过边界ON。已知电子的电荷
15、量为e,质量为m,普朗克常量为h。以下说法正确的是()A.若增强紫外线,单位时间从M板逸出的电子增多B.若减弱紫外线,电子从M板逸出的最大初动能减小C.从M板逸出电子的最大初动能为e2B02d22mD.该金属的逸出功为h-e2B02d28m答案:AD解析:增强照射光,即单位时间射到M板的光子数增多,则单位时间内逸出的光电子数增多,A正确;根据光电效应方程Ek=h-W0,可知光电子的最大初动能与照射光的强弱无关,B错误;由题意可知,磁感应强度为B0时,沿水平方向向左射出的电子运动轨迹会与ON相切,即r=d2,结合evB0=mv2r和Ek=12mv2,联立可得Ek=e2B02d28m,逸出功W0=
16、h-e2B02d28m,C错误,D正确。14.(2019安徽安庆模拟)某实验小组用图甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象,通过实验得到两种光的光电流I与电压U的关系如图乙所示,由图可知()A.两种光的频率abB.金属K对两种光的逸出功WaWbC.光电子的最大初动能EkaEkbD.若a光可以让处于基态的氢原子电离,则b光一定也可以答案:CD解析:由光电效应方程Ek=h-W0=Uce,由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大,其频率大,即aIaIb;然后分别用a、b、c三束单色光照射乙图中的相同光电管阴极K,调节滑动变阻器的滑片位置,使电流计A的示数恰好为零,记录三种情况下电压表的示数分别
17、为Ua、Ub、Uc,读数大小UaUb=Uc,以下判断正确的是()A.三种光的频率一定大于阴极K的极限频率B.c光的强度一定大于b光的强度C.a光的频率一定大于b光的频率D.a光照射光电管阴极K逸出光电子的动能一定大于b光照射逸出光电子的动能答案:ABC解析:三种光都能发生光电效应,由光电效应的条件可知,三种光的频率一定大于阴极K的极限频率,故A正确;最大光电流IcIaIb,由于最大光电流仅仅与光的强度有关,可知c光的强度一定大于b光的强度,故B正确;反向截止电压UaUb=Uc,结合动能定理eUc=12mvm2可知,a光打出的光电子的最大初动能最大,由光电效应方程可知,a光的频率一定大于b光的频率,故C正确;结合C的分析可知,a光照射光电管阴极K逸出光电子的最大初动能一定大于b光照射逸出光电子的最大初动能,但a光照射光电管阴极K逸出光电子的动能不一定大于b光照射逸出光电子的动能,故D错误。
