高中物理選修三6.1光電效應(yīng)及其解釋練習1（含答案）

魯科版（2019）高中物理（選擇）必修第三冊6.1光電效應(yīng)及其解釋同步練習一、多選題1．圖甲是光電效應(yīng)的實驗裝置圖,圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖象,下列說法正確的是（

）A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下,入射光越強,飽和電流越大B．由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說,其遏止電壓只由入射光的頻率決定C．只要增大電壓，光電流就會一直增大D．遏止電壓越大,說明從該金屬中逸出來的光電子的最大初動能越大2．關(guān)于光的波粒二象性，下列說法不正確的是（）A．光具有波動性，又具有粒子性，這是相互矛盾和對立的B．光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C．光的波動性類似于機械波，光的粒子性類似于質(zhì)點D．波粒二象性指光既具有波動性，又具有粒子性3．下列說法正確的是________．A．射線、射線與射線都是電磁波，其中射線的穿透本領(lǐng)最強B．發(fā)生光電效應(yīng)時入射光波長相同，從金屬表面逸出的光電子最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小C．當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發(fā)生衰變D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從低能級躍遷到高能級時，電子的動能減少，原子的能量增大E．一塊純凈的放射性元素的礦石，經(jīng)過一個半衰期以后，它的總質(zhì)量大于之前的一半4．隨著科技的發(fā)展，大量的科學(xué)實驗促進了人們對微觀領(lǐng)域的認識。下列有關(guān)說法正確的是（）A．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象B．德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想，而電子衍射實驗證實了他的猜想C．普朗克通過對黑體輻射的研究，第一次提出了光子的概念D．盧瑟福通過α粒子轟擊氮核實驗的研究，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子E．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性5．一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列說法正確的是A．若減小綠光的照射強度，則有可能不會發(fā)生光電效應(yīng)B．若增加綠光的照射強度，則逸出的光電子數(shù)和最大初動能都增加C．若改用紅光照射，則有可能發(fā)生光電效應(yīng)D．若改用紫光照射，則一定會發(fā)生光電效應(yīng)，且光電子的最大初動能增加6．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗電路．用波長為λ1的單色光a照射陰極K，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，靈敏電流計的指針都不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；改用波長為λ2的單色光b照射K，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得流過靈敏電流計的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律．則（）A．λ1＞λ2B．增加a光的照射強度一定能使電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．如果只增加b光的照射強度，則圖象與橫軸交點不變D．如果只改變陰極K的材料，則圖象與橫軸交點不變7．如圖所示為氫原子的能級圖.氫原子從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級時輻射出a光子，從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射出b光子.下列說法正確的是A．處于n＝2的能級的氫原子能吸收能量為2.6eV的光子躍遷到n＝4的能級B．若a、b兩種光在同一種均勻介質(zhì)中傳播，則a光的傳播速度比b光的傳播速度大C．若b光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．若用同一雙縫干涉裝置進行實驗，用a光照射雙縫得到相鄰亮條紋的間距比用b光照射雙縫得到的相鄰亮條紋的間距大8．下列說法正確的是（

）A．黑體是一種理想化模型，其輻射強度與溫度有關(guān)，當溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動B．在光電效應(yīng)實驗中，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ek越大，則這種金屬的逸出功W0越小C．在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，會把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短D．結(jié)合能越大，原子中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定E．由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能增大、電勢能減小9．圖為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下判斷正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C．用λ＝0.5μm的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照射時間越長，電路中的電流越大10．如圖所示為氫原子的能級圖，一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外輻射光子，用這些光子照射逸出功為4.5eV的金屬鎢表面，則下列說法中正確的是（）A．這群氫原子躍遷時可能輻射出12種不同頻率的光子B．金屬鎢表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.25eVC．氫原子從n=4能級躍遷到n=1能級時輻射出的光子波長最短D．氫原子從n=4能級躍遷到n=3能級時輻射出的光子的能量為2.36eV11．下列實驗中，能證實光具有粒子性的是（

）．A．光電效應(yīng)實驗 B．光的雙縫干涉實驗 C．光的圓孔衍射實驗 D．粒子散射實驗12．如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖象，由圖象可知（）A．該金屬的逸出功等于B．該金屬的逸出功等于C．入射光的頻率為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為D．入射光的頻率為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為二、單選題13．下列說法正確的是（

）A．所有的核反應(yīng)都具有質(zhì)量虧損B．β衰變本質(zhì)是原子核中一個質(zhì)子釋放一個電子而轉(zhuǎn)變成一個中子C．光子既具有能量，又具有動量D．宏觀粒子不具有波動性14．如圖所示為研究光電效應(yīng)的裝置，當分別利用波長為2λ、λ的單色光照射鋅板時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初速度之比為1∶3，電流計的示數(shù)均不為零。已知單色光在真空中的傳播速度為c，普朗克常量為h。則（）A．鋅板的極限頻率為B．用波長為2λ的光照射鋅板時，電流計的示數(shù)較大C．用波長為3λ的單色光照射鋅板時，能從鋅板表面逸出光電子D．用波長為2λ、λ的單色光分別照射鋅板時，二者遏止電壓之比為1∶915．下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是（）A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．康普頓效應(yīng)表明光具有波動性16．若氫原子處于基態(tài)(第一能級)、激發(fā)態(tài)(第二、三、四能級)時具有的能量為El=0，E2=10.2eV、E3=12.1eV、E4=12.8eV。當氫原子從第四能級躍遷到第三能級時，輻射的光子照射某種金屬時剛好能發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)若有大量氫原子處于n=5(第五能級)的激發(fā)態(tài)，則在向低能級躍遷時所輻射的各種能量的光子中，可使這種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率種類有（）A．7種 B．8種 C．9種 D．10種17．如圖為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34eV，那么對氫原于在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認識正確的是（）A．普朗克第一次將“量子”引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念B．一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光C．用能量為10.3eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原于躍遷到激發(fā)態(tài)D．氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象18．下列說法中正確的是（）A．釷的半衰期為24天．1g釷90234Th經(jīng)過120天后還剩0.2g釷B．一單色光照到某金屬表面時，有光電子從金屬表面逸出，延長入射光照射時間，光電子的最大初動能不會變化C．放射性同位素90234Th經(jīng)α、β衰變會生成86222Rn，其中經(jīng)過了2次α衰變和3次β衰變D．大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，最多可產(chǎn)生4種不同頻率的光子19．如圖所示是教材上解釋康普頓效應(yīng)的示意圖，下列說法正確的是（）A．圖中光子與電子不是正碰，故不遵循動量守恒定律B．圖中碰撞后光子頻率ν′可能等于碰撞前光子頻率νC．圖中碰撞后光子速度可能小于碰撞前光子速度D．圖中碰撞后光子波長一定大于碰撞前光子波長三、解答題20．一光電管的陰極用極限波長λ0=4.0×107m的鈉制成?，F(xiàn)用波長λ=3.0×107m的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差UAK=2.0V，光電流的飽和值I=0.40μA，普朗克常量，電子電量e=1.6×1019C。(1)求每秒內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)；(2)求電子到達A極時的最大動能；(3)如果電勢差UAK變?yōu)?，而照射光強度增到原值的2倍，此時電子到達A極時的最大動能是多少？參考答案試題解析1．ABD【解析】A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，A正確；B．根據(jù)光電效應(yīng)方程知，可知入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，可知對于確定的金屬，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，B正確；C．增大電壓，當電壓增大到一定值，電流達到飽和電流，不再增大，C錯誤；D．根據(jù)中，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大，D正確．故選ABD.2．ABC【解析】A．光在不同條件下表現(xiàn)出不同的行為，其波動性和粒子性并不矛盾，A錯誤，符合題意；B．光在傳播時表現(xiàn)為波動性，而與物質(zhì)相互作用時表現(xiàn)為粒子性，B錯誤，符合題意；C．光的波動性不同于機械波，其粒子性也不同于質(zhì)點，C錯誤，符合題意；D．光的波粒二象性是指光既具有波動性，又具有粒子性，D正確，不符合題意；故選ABC。3．BDE【解析】射線是高速電子流，而射線是電磁波，根據(jù)三種射線特點可知，射線穿透能力最強，電離能力最弱，射線電離能量最強，穿透能力最弱，A錯誤；入射波長相同，即入射光頻率相同，根據(jù)可得從金屬表面逸出的光電子最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小，B正確；在放射性元素的原子核中，2個中子和2個質(zhì)子結(jié)合得比較緊密，有時會作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，這就是放射性元素發(fā)生的衰變現(xiàn)象，原子核里雖然沒有電子，但是核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來，這就是衰變，故C錯誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從低能級躍遷到高能級時，電子的動能減少，吸收光子，原子的能量增大，故D正確；經(jīng)過一個半衰期以后，有一半的質(zhì)量發(fā)生衰變，產(chǎn)生新核，因此總質(zhì)量仍大于一半，E正確．4．BDE【解析】A．玻爾建立了量子理論，成功解釋了氫原子發(fā)光現(xiàn)象。不能解釋其他原子發(fā)光現(xiàn)象，故A錯誤；B．德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想，而電子衍射實驗證實了他的猜想，故B正確；C．普朗克通過對黑體輻射的研究，第一次提出了能量子的概念，愛因斯坦在研究光電效應(yīng)時，提出了光子的概念，故C錯誤；D．盧瑟福在用α粒子轟擊金箔的實驗中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，故D正確；E．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性，故E正確。故選BDE。5．CD【解析】A、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hγW0，知最大初動能與入射光的強度無關(guān);B、某金屬在一束綠光的照射下，發(fā)生了光電效應(yīng)，增大綠光的強度，單位時間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)目增加；C、紅光的頻率小于綠光的頻率，紅光照射可能發(fā)生光電效應(yīng)；D、改用紫光照射，由于紫光的頻率大于綠光的頻率，則一定能發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電子的最大初動能是紫光照射時大．6．AC【解析】A.用波長為λ1的單色光a照射陰極K，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，靈敏電流計的指針都不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明單色光a不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，單色光b可以發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，故a光的頻率低，波長長，故λ1＞λ2，故A正確；B.增加a光的照射強度不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；C.只增加b光的照射強度，則飽和光電流增加，圖象與縱軸交點變大，由eUC＝hν﹣W可知圖象與橫軸交點不變，故C正確；D.圖象與橫軸交點表示遏止電壓，改變陰極K的材料，則改變了極限頻率，改變了逸出功W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程結(jié)合動能定理可知，eUC＝hν﹣W，遏止電壓變化，則圖象與橫軸交點變化，故D錯誤．7．BD考點：解決本題的關(guān)鍵通過能級躍遷比較出光子頻率的大小，知道光電效應(yīng)的條件，以及知道頻率、折射率、波長等物理量的大小聯(lián)系．【解析】處于n＝2的能級的氫原子能吸收能量為(0.85eV)(3.4eV)=2.85eV的光子躍遷到n＝4的能級，選項A錯誤；b光的能量較大，頻率較大，折射率較大，根據(jù)知，在介質(zhì)中的傳播速度?。蔅正確．b光的頻率大，b光能發(fā)生光電效應(yīng)，a光不一定能夠發(fā)生光電效應(yīng)．故C錯誤．a(chǎn)光的頻率小，則波長長，根據(jù)知，a光照射雙縫得到相鄰亮條紋的間距比用b光照射雙縫得到的相鄰亮條紋的間距大．故D正確．故選BD．8．ABE【解析】A．隨著溫度的升高，黑體的輻射一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故A正確；B．根據(jù)光電效應(yīng)方程光電子的最大初動能入射光的頻率一定，最大初動能越大，說明金屬的逸出功越小，故B正確；C．在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，會把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子的動量變小，根據(jù)波長可知散射后光子的波長變長，故C錯誤；D．“比結(jié)合能越大，原子中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定”，而不是“結(jié)合能越大，原子中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定”，故D錯誤；E．氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，軌道半徑減小，要釋放一定頻率的光子，總能量減少，庫侖力做正功，電子的動能增大，電勢能減小，故E正確．故選ABE。9．BC【解析】用頻率一定的光照射發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度，增加照射光電管的入射光的強度，電路中的光電流就一定增加，與光的照射時間長短無關(guān)，AD錯誤B正確；頻率為，大于極限頻率，所以電路中有光電流產(chǎn)生，故C正確．10．BC【解析】A．這群氫原子躍遷時可能輻射出種不同頻率的光子，選項A錯誤；BC．從n=4到n=1能級差最大，則躍遷發(fā)出的光子的頻率最大，波長最短，最大光子的能量為（0.85eV）（13.6eV）=12.75eV，則根據(jù)可知，金屬鎢表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為12.75eV4.5eV=8.25eV，選項BC正確；D．氫原子從n=4能級躍遷到n=3能級時輻射出的光子的能量為（0.85eV）（1.51eV）=0.66eV，選項D錯誤。故選BC。11．AD【解析】A．光電效應(yīng)認為光的能量是一份一份的，說明光具有粒子性。故A符合題意。B．雙縫干涉，認為光會疊加產(chǎn)生增強或減弱的效果，說明光具有波動性。故B不符合題意。C．光的圓孔衍射，認為光會繞過障礙物，說明光具有波動性。故C不符合題意。D．α粒子散射，驗證了原子模型，利用了帶電粒子在電場中的運動，說明α射線（光）的粒子性。故D符合題意。故選AD。12．ABD【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程，有，其中為金屬的逸出功，所以有，由此結(jié)合圖象可知，該金屬的逸出功為E，或者，當入射光的頻率為時，代入方程可知產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E，當入射光的頻率為時，代入方程可知產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E，故ABD正確，C錯誤。故選ABD。13．C【解析】由結(jié)合能圖象可知，只有較重的原子核裂變成中等質(zhì)量的原子核或較輕的原子核聚變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時才有能量釋放，具有質(zhì)量虧損，選項A錯；β衰變本質(zhì)是原子核中一個中子釋放一個電子而轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子，B錯；光子作為一種粒子，具有質(zhì)量、能量和動量，選項C正確；無論是宏觀粒子還是微觀粒子，都同時具有粒子性和波動性，選項D錯．14．D【解析】A．波長為2λ、λ的單色光的能量分別為由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知Ekm1＝－W0Ekm2＝－W0又由逸出光電子的最大初速度之比為1∶3，知光電子的最大初動能之比為1∶9，由以上可解得所以A錯誤；B．電流計的示數(shù)與光電流的大小有關(guān)，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目越多，光電流越大，而單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與光的強度有關(guān)，由于光的強度關(guān)系未知，故B錯誤；C．波長為3λ的單色光的頻率為因此該光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即不能從鋅板表面逸出光電子，C錯誤；D．由公式可得即二者遏止電壓之比為1∶9，D正確。故選D。15．C【解析】A．一切光都具有波粒二象性，光的有些現(xiàn)象（如干涉、衍射）表現(xiàn)出波動性，光的有些現(xiàn)象（如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)）表現(xiàn)出粒子性，A錯誤；B．電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，B錯誤；C．光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，粒子性就越顯著，C正確；D．康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，D錯誤。故選C。16．C【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程，逸出功等于第四能級和第三能級間的能量差，即大量氫原子處于n=5(第五能級)的激發(fā)態(tài)，則在向低能級躍遷時，能放出不同頻率的光子數(shù)為種，但其中從第五能級向第四能級躍遷放出光子的能量小于0.7eV，不能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，故能使這種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率種類有9種