高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 近代物理初步 47 光電效應(yīng)、波粒二象性能力訓(xùn)練試題

47光電效應(yīng)、波粒二象性1．(2017·北京朝陽模擬)(多選)用綠光照射一個光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時最大初動能增大，可以()A．改用紅光照射 B．改用紫光照射C．改用藍(lán)光照射 D．增加綠光照射時間答案BC解析光電子的最大初動能與照射時間或照射強度無關(guān)，D錯誤；最大初動能與入射光子的能量有關(guān)，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時最大初動能越大，所以改用比綠光光子能量更大的紫光、藍(lán)光照射，以增大光電子從陰極逸出時的最大初動能，A錯誤，B、C正確。2．(2018·天津紅橋區(qū)期末)(多選)下列說法正確的是()A．動量相同的電子和質(zhì)子，其德布羅意波長相同B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性，光子具有能量C．康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，光子具有動量D．黑體輻射的實驗規(guī)律說明在宏觀世界里能量是連續(xù)的答案ABC解析根據(jù)物質(zhì)波波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，當(dāng)質(zhì)子和電子動量相同時，則德布羅意波長相同，A正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量ε＝hν，B正確；康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性和光子具有動量，光子的動量p＝eq\f(h,λ)，C正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明在宏觀世界里能量是分立的，D錯誤。3．(2017·陜西寶雞中學(xué)高三質(zhì)檢)(多選)下列說法正確的是()A．普朗克曾經(jīng)大膽假設(shè)：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個不可再分的最小能量值ε叫能量子B．德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，而且粒子的能量ε和動量p跟它對應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間，遵從ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)C．光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性，康普頓效應(yīng)揭示了光具有波動性D．X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核輻射出的答案AB解析普朗克把最小的能量單位叫能量子，故A正確；德布羅意提出了實物粒子具有波動性的規(guī)律，故B正確；在康普頓效應(yīng)中，也揭示了光具有粒子性，故C錯誤；X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子內(nèi)層電子受到激發(fā)輻射出的，故D錯誤。4．頻率為ν的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)()A．Ekm－h(huán)νB．2EkmC．Ekm＋hνD．Ekm＋2hν答案C解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C。5．用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流強度與照射光的強弱、頻率等的關(guān)系，A、K兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對調(diào)。分別用a、b、c三束單色光照射，調(diào)節(jié)A、K間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示。由圖可知()A．單色光a和c的頻率相同，但a更強些B．單色光a和c的頻率相同，但a更弱些C．單色光b的頻率小于a的頻率D．改變電源的極性不可能有光電流產(chǎn)生答案A解析由題圖乙可知，單色光a、c的遏止電壓相同，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0又Ek＝eUc，所以單色光a和c的頻率相同，但a產(chǎn)生的光電流大，說明a光的強度大，A正確、B錯誤；單色光b的遏止電壓大于單色光a、c的遏止電壓，所以單色光b的頻率大于a的頻率，C錯誤；光的頻率不變，改變電源的極性，只要所加反向電壓沒達(dá)到遏止電壓，可能有光電流產(chǎn)生，D錯誤。6．(2018·湖北武漢聯(lián)考)(多選)在X射線管中，由陰極發(fā)射的電子(不計初速度)被加速后打到陽極，會產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子，其中光子能量的最大值等于電子的動能。已知陽極與陰極之間的電勢差U、普朗克常量h、電子電荷量e和光速c，則可知該X射線管發(fā)出的X光的()A．最短波長為eq\f(hc,eU)B．最長波長為eq\f(ch,eU)C．最小頻率為eq\f(eU,h)D．最大頻率為eq\f(eU,h)答案AD解析根據(jù)動能定理eU＝eq\f(1,2)mv2、光速與波長和頻率的關(guān)系公式c＝λν、光子能量E＝hν，依題意有eU≥E，則可得λ≥eq\f(hc,eU)，ν≤eq\f(eU,h)，故A、D正確。7．(多選)某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.5×10－6m，功率為5.0×10－3W的連續(xù)激光。已知可見光波長的數(shù)量級為10－7m，普朗克常量h＝6.63×10A．是紫外線B．是紅外線C．光子能量約為1.3×10－18JD．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個答案BD解析波長的大小大于可見光的波長，屬于紅外線，故A錯誤、B正確；光子能量E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,1.5×10－6)J＝1.326×10－19J，故C錯誤；每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)n＝eq\f(Pt,E)≈3.8×1016，故D正確。8．(多選)用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng)，從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系如圖，則下列說法正確的是()A．鈦的逸出功為6.67×10－19JB．鈦的極限頻率為1.0×1015HzC．光電子的最大初動能為1.0×10－18JD．由圖線可求得普朗克常量為6.67×10－34J·sE．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比答案ABD解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，圖線的斜率等于普朗克常量，則h＝eq\f(1×10－18,1.5×1015)≈6.67×10－34J·s，故D正確；當(dāng)最大初動能為零時，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則ν0＝1.0×1015Hz，可知逸出功W0＝hν0＝6.67×10－34×1×1015J＝6.67×10－19J，故A、B正確；入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，根據(jù)該圖無法得出光電子的最大初動能，故C錯誤；由圖可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，故E錯誤。9．(2016·全國卷Ⅰ)(多選)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān)答案ACE解析保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)增加，則飽和光電流變大，故A正確。飽和光電流的大小與入射光的頻率無直接關(guān)系，故B錯誤。由Ek＝hν－W0，可知C正確。當(dāng)入射光的頻率小于金屬的極限頻率時，光電效應(yīng)不能發(fā)生，故D錯誤。由eUc＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W0得eUc＝hν－W0，可見，遏止電壓Uc隨ν的增大而增大，與入射光的光強無關(guān)，故E正確。10．(2016·廣東廣州二模)(多選)如圖所示是光控繼電器的示意圖，K是光電管的陰極。下列說法正確的是()A．圖中a端應(yīng)是電源的正極B．只要有光照射K，銜鐵就被電磁鐵吸引C．只要照射K的光強度足夠大，銜鐵就被電磁鐵吸引D．只有照射K的光頻率足夠大，銜鐵才被電磁鐵吸引答案AD解析電路中要產(chǎn)生電流，則a端接電源的正極，使逸出的光電子在光電管中加速，放大器的作用是將光電管中產(chǎn)生的電流放大后，使鐵芯磁化，將銜鐵吸住，A正確。根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，只有照射K的光頻率大于金屬的極限頻率時，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電效應(yīng)時，銜鐵才被電磁鐵吸引，B錯誤、D正確。根據(jù)光電效應(yīng)方程知，能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，由金屬的逸出功和入射光的頻率決定，故C錯誤。11．(2015·全國卷Ⅱ)(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)答案ACD解析衍射和干涉是波特有的現(xiàn)象，A、C正確；光電效應(yīng)體現(xiàn)了光的粒子性，E錯誤；射線在云室中穿過，留下的徑跡是粒子的軌跡，B錯誤；電子顯微鏡利用了電子的波動性來觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，D正確。12．(2017·河北定州質(zhì)檢)(多選)三種不同的入射光A、B、C分別射在三種不同的金屬a、b、c表面，均恰能使金屬中逸出光電子，若三種入射光的波長λA>λB>λC，則()A．用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B．用入射光A和B照射金屬c，均可使金屬c發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C．用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D．用入射光B和C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象答案CD解析恰能使金屬逸出光電子，說明入射光的頻率恰好等于金屬的截止頻率，由題意知入射光的頻率νA<νB<νC，A的頻率最小，用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；A、B光的頻率都小于C的頻率，用入射光A和B照射金屬c，金屬c不能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤；C的頻率比A、B的頻率都大，所以用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；A的頻率小于B、C的頻率，所以用入射光B、C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。13．(2015·全國卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為_______，所用材料的逸出功可表示為________。答案ek－eb解析由光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能eq\f(1,2)mv2＝hν－W0。根據(jù)動能定理，eUc＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立解得：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。對照題圖可知：圖象斜率k＝eq\f(h,e)，解得普朗克常量h＝ek。圖象在縱軸上的截距b＝－eq\f(W0,e)，解得所用材料的逸出功W0＝－eb。14．(2017·遼寧莊河期中)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能；(2)該陰極材料的極限波長。答案(1)4.0×1012個9.6×10－20J(2)0.66μ