2025屆高考物理聯(lián)考模擬匯編專(zhuān)題三十八光電效應(yīng)波粒二象性含解析

PAGEPAGE6光電效應(yīng)波粒二象性1．用很弱的光做單縫衍射試驗(yàn)，變更曝光時(shí)間，在膠片上出現(xiàn)的圖像如圖所示，該試驗(yàn)表明()A．光的本質(zhì)是波B．光的本質(zhì)是粒子C．光的能量在膠片上分布不勻稱(chēng)D．光到達(dá)膠片上不同位置的概率相同解析：選C用很弱的光做單縫衍射試驗(yàn)，變更曝光時(shí)間，在膠片出現(xiàn)的圖樣說(shuō)明光具有波粒二象性，故A、B錯(cuò)誤；該試驗(yàn)說(shuō)明光到達(dá)膠片上的不同位置的概率是不一樣的，也就說(shuō)明白光的能量在膠片上分布不勻稱(chēng)，故C正確，D錯(cuò)誤。2．(2024·濱州模擬)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長(zhǎng) B．頻率C．能量 D．動(dòng)量解析：選A由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0，又由W0＝hν0，可得光電子的最大初動(dòng)能eq\f(1,2)mvm2＝hν－h(huán)ν0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動(dòng)量，B、C、D錯(cuò)誤；又由c＝λf可知光電子頻率較小時(shí)，波長(zhǎng)較大，A正確。3．(多選)如圖所示，電路中全部元件完好，但光照耀到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，其緣由可能是()A．入射光太弱 B．入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C．光照時(shí)間短 D．電源正、負(fù)極接反解析：選BD若入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)，入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確；電路中電源反接，對(duì)光電管加了反向電壓，若使該電壓超過(guò)了遏止電壓，也沒(méi)有光電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)D正確。4．頻率為ν的光照耀某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm。改為頻率為2ν的光照耀同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)()A．Ekm－h(huán)ν B．2EkmC．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν解析：選C依據(jù)愛(ài)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，故選項(xiàng)C正確。5．(多選)已知某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc，則()A．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照耀該金屬時(shí)，肯定能產(chǎn)生光電子B．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照耀該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hνcC．當(dāng)照耀光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大，則逸出功增大D．當(dāng)照耀光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍解析：選AB該金屬的截止頻率為νc，則可知逸出功W0＝hνc，故當(dāng)用頻率為2νc的單色光照耀該金屬時(shí)，肯定能產(chǎn)生光電子，且此時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek′＝2hνc－W0＝hνc，故A、B正確；逸出功由金屬自身的性質(zhì)確定，與照耀光的頻率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，D錯(cuò)誤。6．(多選)(2024·鞍山調(diào)研)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法正確的是()A．光電效應(yīng)中，金屬板向外放射的光電子又可以叫做光子B．用光照耀金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率C．對(duì)于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)D．石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)解析：選BD光電效應(yīng)中，金屬板向外放射的電子叫光電子，光子是光量子的簡(jiǎn)稱(chēng)，A錯(cuò)誤；用光照耀金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率，B正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋eUc可知，對(duì)于同種金屬而言(逸出功一樣)，入射光的頻率越大，遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C錯(cuò)誤；在石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)，D正確。7．(多選)光電效應(yīng)試驗(yàn)中，下列表述正確的是()A．光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率時(shí)肯定能產(chǎn)生光電子解析：選CD光電流的大小只與單位時(shí)間流過(guò)單位面積的光電子數(shù)目有關(guān)，而與光照時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)論光照強(qiáng)度多強(qiáng)，光照時(shí)間多長(zhǎng)，只要入射光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；遏止電壓即反向截止電壓，eUc＝hν－W0，與入射光的頻率有關(guān)，超過(guò)極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大，則遏止電壓越大，故選項(xiàng)C正確；無(wú)論光照強(qiáng)度多弱，光照時(shí)間多短，光的頻率大于極限頻率時(shí)肯定能產(chǎn)生光電子，故選項(xiàng)D正確。8．某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，用該光源發(fā)出的光照耀表中材料()材料鈉銅鉑極限波長(zhǎng)(nm)541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子 B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D．都能產(chǎn)生光電子解析：選D依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只要光源的波長(zhǎng)小于某金屬的極限波長(zhǎng)，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)最小的小于100nm，小于鈉、銅、鉑三個(gè)的極限波長(zhǎng)，都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。9．用不同頻率的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變更的Ek-ν圖像。已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫(huà)在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)系中，用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅，則正確反映這一過(guò)程的圖是()解析：選A依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek-ν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)當(dāng)平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝eq\f(W0,h)，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，A圖正確。10．(多選)如圖所示是用光照耀某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變更圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5)。由圖可知()A．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功約為1.8eV解析：選ACD由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，題圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；圖線的斜率表示普朗克常量h，C正確；該金屬的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014J≈1.8eV，選項(xiàng)D正確。11．(多選)如圖所示為光電管的工作電路圖，分別用波長(zhǎng)為λ0、λ1、λ2的單色光做試驗(yàn)，已知λ2<λ0<λ1。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，用波長(zhǎng)為λ0的單色光照耀光電管的陰極K時(shí)，電流表有示數(shù)。下列說(shuō)法正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功與入射光無(wú)關(guān)B．若用波長(zhǎng)為λ1的單色光進(jìn)行試驗(yàn)，則電流表的示數(shù)肯定為零C．若僅增大電源的電動(dòng)勢(shì)，則電流表的示數(shù)肯定增大D．若僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則電流表的示數(shù)可能為零解析：選AD光電管陰極材料的逸出功只與材料有關(guān)，而與入射光的頻率、入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，A正確。用波長(zhǎng)為λ0的光照耀陰極K時(shí)，電路中有光電流，可知波長(zhǎng)為λ0的光照耀陰極K時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)；若用波長(zhǎng)為λ1(λ1＞λ0)的光照耀陰極K，雖然入射光的頻率變小，但仍可能大于陰極的極限頻率，仍可能發(fā)生光電效應(yīng)，因此電流表的示數(shù)可能不為零，B錯(cuò)誤。僅增大電路中電源的電動(dòng)勢(shì)，光電管兩端電壓增大，當(dāng)達(dá)到飽和電流后，電流表的示數(shù)不再增大，C錯(cuò)誤。將電路中電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，若電子到達(dá)不了陽(yáng)極，則此時(shí)電流表的示數(shù)為零，D正確。12．(多選)2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是獨(dú)創(chuàng)了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的獨(dú)創(chuàng)利用了愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可探討光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中A為陽(yáng)極，K為陰極。志向電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流，志向電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照耀陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)漸漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V。現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下推斷正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功為4.5eVB．若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)不為零C．若用光子能量為12eV的光照耀陰極K，光電子的最大初動(dòng)能肯定變大D．若用光子能量為9.5eV的光照耀陰極K，同時(shí)把滑片P向左移動(dòng)少許，電流計(jì)的讀數(shù)肯定不為零解析：選AC由題給電路圖可知，圖中所加電壓為反向減速電壓，依據(jù)題意可知遏止電壓為6V，由Ek＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5eV，選項(xiàng)A正確；當(dāng)電壓達(dá)到遏止電壓時(shí)，全部電子都不能到達(dá)A極，無(wú)論光強(qiáng)如何變更，電流計(jì)示數(shù)仍為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若光子能量增大，依據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能肯定變大，選項(xiàng)C正確；若用光子能量為9.5eV的光照耀陰極K，則遏止電壓為5V，滑片P向左移動(dòng)少許，電流計(jì)的讀數(shù)可能仍為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。13.(2024·菏澤六校聯(lián)考)如圖所示，當(dāng)一束肯定強(qiáng)度某一頻率的黃光照耀到光電管陰極K上時(shí)，此時(shí)滑片P處于A、B中點(diǎn)，電流表中有電流通過(guò)，則()A．若將滑動(dòng)觸頭P向B端移動(dòng)，電流表讀數(shù)有可能不變B．若將滑動(dòng)觸頭P向A端移動(dòng)，電流表讀數(shù)肯定增大C．若用紅外線照耀陰極K，電流表中肯定沒(méi)有電流通過(guò)D．若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照耀陰極K，電流表讀數(shù)不變解析：選A所加的電壓，使光電子加速到達(dá)陽(yáng)極，則靈敏電流表中有電流流過(guò)，且可能處于飽和電流，當(dāng)滑片向B端移動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)有可能不變；當(dāng)滑片向A端移動(dòng)時(shí)，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故A正確，B錯(cuò)誤。若用紅外線照耀陰極K，因紅外線頻率小于可見(jiàn)光，但是不肯定不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不肯定沒(méi)有電流，故C錯(cuò)誤。若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照耀陰極K時(shí)，紫外線的頻率大于可見(jiàn)光的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故D錯(cuò)誤。14．(多選)1905年，愛(ài)因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，勝利地說(shuō)明白光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說(shuō)。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個(gè)圖像中，下列說(shuō)法正確的是()A．圖1中，當(dāng)紫外線照耀鋅板時(shí)，發(fā)覺(jué)驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說(shuō)明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)C．圖3中，若電子電量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc-ν圖像可求得普朗克常量的表達(dá)式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或hνc解析：選CD用紫外線燈發(fā)出的紫外線照耀鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖可知電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，只能說(shuō)明光電流強(qiáng)度與光的強(qiáng)度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率