第一節(jié) 光電效應(yīng)和波粒二象性-2023年高考物理一輪系統(tǒng)復(fù)習(xí)學(xué)思用

【能力提高練】第一節(jié)光電效應(yīng)和波粒二象性

1.（2022?高考河北卷）如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓U,與

入射光頻率丫的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電

效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定了普朗克常量爪由圖像可知（）

UN

3.5一’

3.0L

5V,678910II12v/10MHz

A.鈉的逸出功為/匕B.鈉的截止頻率為8.5X1（THZ

C.圖中直線的斜率為普朗克常量〃D.遏止電壓U,與入射光頻率U成正

比

【解析】A.根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有eU,=Ekm”，根據(jù)電效應(yīng)方程有

線,3=和一“），當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)U,為。時，解得％=力匕,，A正確；

B.鈉的截止頻率為乙,根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5x1（）14Hz,B錯誤；

C.結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得U,=2?/-夙，可知，圖中直線的斜率表示2,

eee

C錯誤；

D.根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓U,與入射光頻率u成線性關(guān)

系，不是成正比，D錯誤。故選A。

【答案】A

2.（多選）（2022?湖南省長沙市第一中學(xué)高三第九次月考）用如圖所示的裝置研究光電效

應(yīng)現(xiàn)象，光電管陰極K與滑動變阻器的中心抽頭c相連，光電管陽極與滑動變阻器的滑片P

相連，初始時滑片P與抽頭c正對，電壓表的示數(shù)為0（電壓表0刻線在表盤中央）。在移動

滑片尸的過程中，光電流/隨電壓表示數(shù)U變化的圖像如圖所示，已知入射光的光子能量

為1.6eV。下列說法正確的是（）

-0.6O0.8UN

A.當(dāng)滑片P與c正對時，電路中有光電流

B.當(dāng)U=-0.6V時，滑片P位于a、c之間

C.陰極材料的逸出功為LOeV

D.當(dāng)U=0.8V時，到達(dá)陽極的光電子的最大動能為2.4eV

【解析】A.當(dāng)滑片P與c正對時，光電管兩端無電壓，由題中右圖可以看出光電流不

為零，故A正確；

B.由圖可知，當(dāng)。=0.6V時，光電流為0即為遏制電壓，即光電管兩端接反向電壓，

則陰極電勢應(yīng)更高，滑片P位于氏c之間，故B錯誤；

C.由光電效應(yīng)方程有&=/?u-叱），由圖可知，當(dāng)U=0.6V時，光電流為0即為遏制

電壓，則有—0.6eV=0—Ek,聯(lián)立解得叱）=L0eV,故C正確；

D.光電子逸出時的最大初動能為線0==0&V，當(dāng)U=0.8V時由動能定理得

eU=E「Eko,得或=6。+50=（0?8+0.6）6丫=1.4€丫，故D錯誤。故選AC。

【答案】AC

3.（多選）（2022?陜西省西安中學(xué)高三（下）四模）研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所

示，用光強(qiáng)相同的紫光和藍(lán)光照射光電管陰極K時，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ui和S,

產(chǎn)生的光電流/隨光電管兩端電壓U的變化規(guī)律如圖S）所示。已知電子的質(zhì)量為“，電荷

量為-e,紫光和藍(lán)光的頻率分別為9和%,且匕〉則下列判斷正確的是（）

/單色光

OU

(b)

A.Ui>U2

B.圖g）中的乙線是對應(yīng)藍(lán)光照射

C.根據(jù)題述條件無法算出陰極K金屬的極限頻率

D.用藍(lán)光照射時，光電子的最大初動能為eS

【解析】AB.根據(jù)光電效應(yīng)方程則有/=叱+琢”，在光電管中，遏止電壓滿足

hW

eq=/1n，聯(lián)立方程有Uc=2u—L?，因?yàn)樨埃?，所以對于同光電管和金屬

ee

紫光對應(yīng)的遏止電壓大，則圖S）中的乙線是對應(yīng)紫光照射，A正確，B錯誤；

hhvhhv

C.金屬的極限頻率滿足為匕=叱），則。1=—匕一一U2=-V2一一聯(lián)立兩式解

得匕=空二￡1%，c錯誤;

U「U\

D.由上述分析可知用藍(lán)光照射時，光電子的最大初動能為D正確。故選AD。

【答案】AD

4.（2022?云南省昆明市第一中學(xué)高三（上）第四次聯(lián)考）某同學(xué)用圖甲所示的裝置研究光

電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S,用領(lǐng)率為v的單色光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光

電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能反與入射光頻率v的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交

點(diǎn)坐標(biāo)為3,0）,與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為（0,4），下列說法中正確的是（）

A.若斷開開關(guān)S,電流表G的示數(shù)將變?yōu)榱?/p>

B.普朗克常量為人=3

b

C.僅減小照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能將減小

D.保持照射光頻率不變，僅提高照射光強(qiáng)度，電流表G的示數(shù)增大

【解析】A.電鍵S斷開后，因光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子存在最大初動能，因此電流

表G的示數(shù)不為零，故A錯誤；

B.根據(jù)Ekm=/?V-Wo,可得，縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功，等于b;當(dāng)最大初

動能為零時，入射光的頻率等于截止頻率，所以金屬的截止頻率為那么普朗克常量

為〃=2,故B錯誤；

a

C.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=/w-Wo,可知，入射光的頻率與最大初動能有關(guān)，與光的強(qiáng)

度無關(guān)，故C錯誤；

D.保持照射光頻率不變，僅增加照射光強(qiáng)度，則光子數(shù)目增多，那么電流表G的示數(shù)

變大，故D正確。故選D。

【答案】D

5.（多選）（2022?湖南省雅禮中學(xué)高三（下）第七次月考）真空中放置的平行金屬板可以作為

光電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示，光照前兩板都不帶電。以光照射A板，則板中的電子可能吸收

光的能量而逸出。假設(shè)所有逸出的電子都垂直于A板向B板運(yùn)動，忽略電子之間的相互作

用。保持光照條件不變，〃和匕為接線柱。已知單位時間內(nèi)從A板逸出的電子數(shù)為N,電子

逸出時的最大初動能為Ekm，元電荷為e。圖示裝置可看作直流電源。下列說法正確的是（）

A.A板和B板之間的最大電勢差為U,“=里

mNe

B.該電源的電動勢為E=%

e

C.該電源的內(nèi)阻為r=4

Ne

D.在。和6之間連接一個外電阻時，外電阻上的消耗電功率設(shè)為尸，單位時間內(nèi)到達(dá)

B板的電子在從A板運(yùn)動到B板的過程中損失的動能之和設(shè)為。則「=△5

【解析】AB.根據(jù)動能定理可得心“=qU,"=eU,"，解得。,“=芻”，當(dāng)斷路時，

e

電源電動勢等于斷路時的路端電壓，即E=U〃,=空出，A錯誤，B正確；

e

C.短路時，所行逸出電子都到達(dá)B板，故短路電流為/短=Ne,則電源內(nèi)阻為

r=E=

一/短一收C錯誤;

D.在〃和人之間連接一個外電阻時，外電阻上的消耗電功率設(shè)為尸，單位時間內(nèi)到達(dá)

B板的電子在從A板運(yùn)動到B板的過程中損失的動能之和設(shè)為八線，由于損失的動能一部

分還被電源內(nèi)阻消耗，故可得尸<八線，D錯誤。故選B。

【答案】B

6.（2022?湖南省雅禮中學(xué)高三（上）第五次月考）如圖所示，真空中有一平行板電容器，

電容為C,兩極板M.N分別由銀和鈉（其極限頻率分別為H和也）制成，板間距離為4現(xiàn)

用頻率為v（v2<v<vi）的單色光持續(xù)照射兩極板內(nèi)表面，設(shè)電子的電荷量為e,則電容器兩

個極板最終帶電情況是（）

MN

A.N極板帶負(fù)電，帶電荷量為?！?一"）

e

B.N極板帶正電，帶電荷量為。'"一彩）

e

C.M極板帶負(fù)電，帶電荷量為J

e

D.M極板帶正電，帶電荷量為二"）

【解析】AD.現(xiàn)用頻率為v（V2〈iV也）的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，根據(jù)光電效應(yīng)

的條件，知單色光只有照射鈉板才能發(fā)生光電效應(yīng).可知N極板將帶正電，M極板帶負(fù)電,

選項(xiàng)AD錯誤；

BC.通過光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能取=/”-/?也.臨界狀態(tài)是電子減速到負(fù)

極板時速度剛好減速為零.根據(jù)動能定理有：eU=E^hv-hv2,平行板電容器的電容為C,

由8CU,所以Q=彩）.兩個極板的帶電量是相等的.選項(xiàng)B正確，C錯誤.

e

【答案】B

7.（2022?廣東肇慶市高三（下）三模）如圖甲所示，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管

中的兩個電極，陰極K在受到光照時能夠發(fā)射光電子。陰極K與陽極A之間電壓U的大小

可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對調(diào)。閉合開關(guān)后，陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在

電路中形成光電流.現(xiàn)分別用藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光照射陰極K,形成的光電流與電壓的關(guān)

系圖像如圖乙示，圖中a、b、c光依次為（）

A.藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光B.弱黃光、藍(lán)光、強(qiáng)黃光

C.強(qiáng)黃光、藍(lán)光、弱黃光D.藍(lán)光、強(qiáng)黃光、弱黃光

【解析】設(shè)遏止電壓為由動能定理eU『=Ek=力丫一叱,，可知，對于同一種金

屬叱）不變，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。對于一定頻率的光，無論光的強(qiáng)弱如何，截止

電壓都是一樣的，故a、c是同種顏色的光，在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和

電流越大，〃為強(qiáng)黃光，c為弱黃光。b的遏止電壓最大，故b光的頻率最大，為藍(lán)光。故

選C。

【答案】C

8.（多選）（2022?河北石家莊市高三（下）二模）如圖為光電倍增管的原理圖，管內(nèi)由一個陰

極K、一個陽極A和K、A間若干對倍增電極構(gòu)成。使用時在陰極K、各倍增電極和陽極A

間加上電壓，使陰極K、各倍增電極到陽極A的電勢依次升高。當(dāng)滿足一定條件的光照射

陰極K時，就會有電子射出，在加速電場作用下，電子以較大的動能撞擊到第一個倍增電

極上，電子能從這個倍增電極上激發(fā)出更多電子，最后陰極A收集到的電子數(shù)比最初從陰

極發(fā)射的電子數(shù)增加了很多倍。下列說法正確的是（）

A.光電倍增管適用于各種頻率的光

B.保持入射光不變，增大各級間電壓，陽極收集到的電子數(shù)可能增多

C.增大入射光的頻率，陰極K發(fā)射出的所有光電子的初動能都會增大

D.保持入射光頻率和各級間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)不影響陽極收集到的電子數(shù)

【解析】A.只有滿足一定頻率的光照射時才能發(fā)生光電效應(yīng)，從而逸出光電子，可

知光電倍增管并不是適用于各種頻率的光，選項(xiàng)A錯誤；

B.保持入射光不變，增大各級間電壓，則打到倍增極的光電子的動能變大，則可能有

更多的光電子從倍增極逸出，則陽極收集到的電子數(shù)可能增多，選項(xiàng)B正確；

C.增大入射光的頻率，陰極K發(fā)射出的光電子的最大初動能變大，并不是所有光電子

的初動能都會增大，選項(xiàng)C錯誤；

D.保持入射光頻率和各級間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)，則單位時間逸出光電子的數(shù)

目會增加，則陽極收集到的電子數(shù)會增加，選項(xiàng)D錯誤。故選B。

【答案】B

9.（2022?湖北省七市高三（下）三月調(diào)研）波長為入的單色光可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，

己知逸出的光電子的最大初動能為E,普朗克常量為h,光速為c,則該金屬的逸出功為（）

A.h二+E,B.hE,C.—D.瓦

AA2AA

【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程耳=*一叫，頻率和波長關(guān)系〃=￡,聯(lián)立解得

4

%=h--E,故ACD錯誤，B正確。故選B。

Ak

【答案】B

10.（2022?山東濟(jì)南市高三（下）一模）光電管是一種利用光照產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光

照在管中金屬板上時，可以形成光電流。下表中記錄了某同學(xué)進(jìn)行光電管實(shí)驗(yàn)時的數(shù)據(jù)。

次入射光子的能量/eV相對光強(qiáng)飽和光電流大小/mA逸出光電子的最大初動能/eV

14.0弱290.8

24.0中430.8

34.0強(qiáng)600.8

由表中數(shù)據(jù)得出的以下論斷中正確的是（）

A.三次實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光

B.三次實(shí)驗(yàn)光電管中的金屬板材質(zhì)不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,不論光強(qiáng)多大，飽和光電流一定大于60mA

D.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大初動能為1.8eV

【解析】A.入射光子的能量相同，根據(jù)￡=可知二:次實(shí)驗(yàn)采用了相同頻率的入

射光，故A錯誤;

B.根據(jù)線=加-叱），可知，最大初動能相同，則逸出功相同，因此金屬板材質(zhì)相同，

故B錯誤；

C.飽和光電流，只與光照強(qiáng)度有關(guān)，故C錯誤；

D.根據(jù)Eki=Sl-Wa,Ek2=2一嗎，代入數(shù)據(jù)得耳2=L8eV,故D正確。故選D。

【答案】D

11.（2022?湖北八市高三（下）二模）下列說法正確的是（）

A.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)

B.結(jié)合能越大的原子核核子平均質(zhì)量越小

C.湯姆孫通過研究陰極射線精確測定出電子所帶的電荷量

D.泊松亮斑說明光具有粒子性

【解析】A.根據(jù)光電效應(yīng)方程,機(jī)丫：,根據(jù)動能定理得—eU,=0-’相年，