1、光电效应 波粒二象性基本技能练1.如图1所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验()图1A只能证明光具有波动性B只能证明光具有粒子性C只能证明光能够发生衍射D证明光具有波粒二象性解析弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。答案D2在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的()A频率 B强度 C照射时间 D光子数目解析由爱因斯坦光电
2、效应方程EkhW0可知，Ek只与频率有关，故选项B、C、D错，选项A正确。答案A3(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系解析根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0。可得：Ek与照射光的强度和照射时间无关，与照射光的频率成线性关系，与波长不成反比，所以A、D正确，B、C错误；对于不同种金属，金属的逸出功W0不同，若照射光频率不变，Ek与W0
3、成线性关系，所以E正确。答案ADE4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)()AEkmh B2Ekm CEkmh DEkm2h解析根据爱因斯坦光电效应方程得：EkmhW0，若入射光频率变为2，则Ekmh2W02h(hEkm)hEkm，故选C。答案C5. (多选)如图2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()图2A入射光太弱 B入射光波长太长C光照时间短 D电源正、负极接反解析入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中
4、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，故选项D正确。答案BD6(多选)如图3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3A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解析由光电效应方程EkhW0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确、B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0h06.6310344.271014J1.77 eV或W0hEk6.
5、6310345.51014J0.5 eV1.78 eV，选项D错误。答案AC7(多选)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()质量/kg速度/(ms1)波长/m弹子球21021.01023.31030电子(100 eV)9.010315.01061.41010无线电波(1 MHz)3.01083.3102A要检测弹子球的波动性几乎不可能B无线电波通常情况下表现出波动性C电子照射到金属晶体(大小约为1010m)上能观察到波动性D只有可见光才有波动性解析弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以
6、通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误。答案ABC8在光电效应实验中，某金属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。解析由波长、频率、波速的关系知，该金属的极限频率为0，故该金属的逸出功为h0。设遏止电压为Uc，则eUc，解得Uc。答案(写为也可)9如图4所示电路可研究光电效应的规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。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
7、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，光电管阴极材料的逸出功为_，若增大入射光的强度，电流计的读数_(填“为零”或“不为零”)。图4解析根据爱因斯坦光电效应方程得：EkhW，EkUe6 eV，解得逸出功W10.5 eV6 eV4.5 eV，若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零。答案4.5 eV为零能力提高练10(多选)利用金属晶格(大小约1010m)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后
8、，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0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A该实验说明了电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波的波长为C加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波的波长公式及动量p，可得，B正确；由可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象与电子相比不明显，故D错误。答案AB11小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实
9、验装置示意如图5甲所示。已知普朗克常量h6.631034Js。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7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J。解析(1)由光电管的结构知，A为阳极。(2)Uc图像中横轴的截距表示截止频率c，逸出功W0hc。(3)由爱因斯坦的光电效应方程EkhW0，可求结果。答案(1)阳极(2)(5.125.18)1014(3.393.43)1019(3)(1.211.25)101912.用不同频率的光照射某金
10、属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率，得到Uc图像如图6所示，根据图像求出该金属的截止频率c_Hz，普朗克常量h_Js。(已知电子电荷量e1.61019C)图6解析由题图线可知c5.01014Hz，又eUchW0，所以Uc。结合图线可得kV/Hz，hJs6.41034Js。答案5.010146.4103413. (1)研究光电效应的电路如图7所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中，正确的是()图7(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这
11、就是光电子，光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_。(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.4 eV和1.51 eV，金属钠的截止频率为5.531014Hz，普朗克常量h6.631034Js，请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。解析(1)设遏止电压为UKA，由光电效应规律知eUKAmv2hW0，因都是频率相同的光照射钠极板，即、W0均相同，故强光和弱光的遏止电压相同；当UAK0时，强光的光电流应大于弱光的光电流。所以C对。(2)因为电子从金属表面逸出的过程中受到金属表面层中力的阻碍作用，所以其动量会减小。(3)氢原子放出的光子能量EE3E2，代入数据得E1.89 eV。金属钠的逸出功W0hc，代入数据得W02.3 eV。因为EW0，所以不能发生光电效应。答案(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)(3)见解析