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1、1 考点规范练考点规范练 3737 光电效应光电效应 波粒二象性波粒二象性 一、单项选择题 1 1.1927 年戴维逊和革末完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。下图是该实 验装置的简化图,下列说法不正确的是( ) A.亮条纹是电子到达概率大的地方 B.该实验说明物质波理论是正确的 C.该实验再次说明光子具有波动性 D.该实验说明实物粒子具有波动性 答案 C 解析亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的,该实验说明实物粒子具有波动性,不能 说明光子具有波动性。 2 2.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。光电子的最大初动能取决于
2、入射光的( ) A.频率B.强弱 C.照射时间D.光子数目 答案 A 解析由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0可知,Ek只与频率和逸出功W0有关,故选项 B、C、D 错误,选项 A 正确。 2 3 3.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率 变化的Ek-图像,已知钨的逸出功是 3.28 eV,锌的逸出功是 3.34 eV,若将二者的图线画在同一个Ek-图 像中,如图所示,用实线表示钨的Ek-图像,虚线表示锌的Ek-图像,则正确反映这一过程的是( ) 答案 A 解析依据光电效应方程Ek=h-W0可知,Ek-图线的斜率代表普朗克常量h,因此钨和
3、锌的Ek-图线应该平 行。图线在横轴的截距代表极限频率0,而0=,因此钨的极限频率0小些。综上所述,A 图正确。 W0 h 4 4.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( ) 对象 质量/kg 速度 /(ms- 1) 波长/m 弹子 球 2.010 -2 1.010- 2 3.310 -30 电子 (100 eV) 9.110 -31 5.0106 1.210 -10 无线 电波 (1 MHz) 3.0106 3.010 2 3 要检测弹子球的波动性几乎不可能 无线电波通常情况下只能表现出波动性 电子照射到金属晶体上 能观
4、察到它的波动性 只有可见光才有波动性 A.B. C.D. 答案 D 解析弹子球的波长为 3.310-30m,远小于宏观物质和微观物质的尺寸,故要检测弹子球的波动性几乎不可能,故 正确;无线电波的波长为 3.0102m,大于普通物体的尺寸,很容易发生衍射,故通常情况下只能表现出波动 性,故正确;高速射出的电子的波长为 1.210-10m,与原子的尺寸相接近,故电子通过金属晶体后能够发生 衍射现象,故正确;根据德布罗意的物质波理论,电磁波和实物粒子都具有波粒二象性,故错误;所以正确 选项为 D。 5 5.现有a、b、c三束单色光,其波长关系为abc=123。当用a光束照射某种金属板时能发生光 电效
5、应,飞出的光电子最大动能为Ek,若改用b光束照射该金属板,飞出的光电子最大动能为Ek,当改用c光束 1 3 照射该金属板时( ) A.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek 1 6 B.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek 1 9 C.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek 1 12 D.由于c光束光子能量较小,该金属板不会发生光电效应 答案 B 4 解析对a光,由光电效应方程有-W=Ek,对b光有-W= Ek,由以上两式可得Ek,则W= Ek。当改用c光束 hc a hc 2a 1 3 hc a = 4 3 1 3 照射该金属板时,有-W=Ek得Ek= Ek,故 B 正确。 h
6、c 3a 1 9 6 6.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等的关系,A、K 两极间的电压大小可调, 电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射,调节 A、K 间的电压U,得到光电流I与电压U的 关系如图乙所示。由图可知( ) A.单色光a和c的频率相同,但a更强些 B.单色光a和c的频率相同,但a更弱些 C.单色光b的频率小于a的频率 D.改变电源的极性不可能有光电流产生 答案 A 解析由题图乙可知,单色光a、c的遏止电压相同,根据光电效应方程可知,单色光a和c的频率相同,但a产生 的光电流大,说明a光的强度大,选项 A 正确,B 错误;单色光b的遏止电压
7、大于单色光a、c的遏止电压,所以 单色光b的频率大于a的频率,选项 C 错误;光的频率不变,改变电源的极性,只要所加反向电压没达到遏止电 压,可能有光电流产生,选项 D 错误。 二、多项选择题 7 7.物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一 个一个地通过狭缝。实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些不规则的点;如果曝光时间足够 长,底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果的认识,下列正确的是( ) 5 A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点 B.单个光子的运动没有确定的轨道 C.干涉条纹
8、中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D.只有大量光子的行为才表现出波动性 答案 BCD 解析单个光子通过双缝后的落点无法预测,大量光子的落点出现一定的规律性,落在某些区域的可能性较大,这 些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性,少数光子的行为表现为粒子性,大 量光子的行为表现为波动性。所以正确选项为 B、C、D。 8 8.在 X 射线管中,由阴极发射的电子(不计初速度)被加速后打到阳极,会产生包括 X 光在内的各种能量的光子, 其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光 速c,则可知该 X 射线管发出的 X 光的
9、( ) A.最短波长为B.最长波长为 hc eU ch eU C.最小频率为D.最大频率为 eU h eU h 答案 AD 解析根据动能定理eU= mv2、光速与波长和频率的关系公式c=、光子能量E=h,依题意有eUE,则可得 1 2 , ,所以 A、D 正确。 hc eU eU h 9 9.频率为的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm,则( ) A.若改用频率为 2的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为 2Ekm 6 B.若改用频率为 2的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+h C.若改用频率为的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+ h 1 2 1 2 D.若
10、改用频率为的光照射,该金属可能不发生光电效应 1 2 答案 BD 解析由爱因斯坦光电效应方程h=W+Ekm,用频率为 2的光照射时h2=W+Ekm,联立得Ekm=Ekm+h,所以 A 错误,B 正确;若改用频率为的光照射,可能发生光电效应,也可能不发生光电效应,若发生,则 1 2 h=W+Ekm,可得Ekm=Ekm- h,所以 C 错误,D 正确。 1 2 1 2 1010.下图为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图。光电子的最大初动能用Ek表示、入射光的强度用C表 示、入射光的波长用表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用表示。则下列说法正确的是( ) A.Ek与C无关 B.Ek与成反
11、比 C.Ek与t成正比 D.Ek与成线性关系 答案 AD 解析由Ek=h-W0知,Ek与照射光的强度及照射时间无关,与成线性关系,A、D 正确,C 错误;由Ek= -W0可知, hc Ek与并不成反比关系,B 错误。 7 1111.某半导体激光器发射波长为 1.510-6 m、功率为 5.010-3 W 的连续激光。已知可见光波长的数量级为 10-7 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js,则该激光器发出的( ) A.是紫外线 B.是红外线 C.光子能量约为 1.310-18 J D.光子数约为每秒 3.81016个 答案 BD 解析由于该激光器发出的光波波长比可见光还要长,所以发出的是红
12、外线,A 错误,B 正确;光子能量 E=h=h =1.310-19J,C 错误;每秒发射的光子数n=3.81016,D 正确。 c P 1 E 1212.下图是光控继电器的示意图,K 是光电管的阴极。下列说法正确的是( ) A.图中a端应是电源的正极 B.只要有光照射 K,衔铁就被电磁铁吸引 C.只要照射 K 的光足够强,衔铁就被电磁铁吸引 D.只有照射 K 的光频率足够大,衔铁才被电磁铁吸引 答案 AD 解析电路中要产生电流,则a端接电源的正极,使从阴极 K 中逸出的光电子在光电管中加速,放大器的作用是将 光电管中产生的电流放大,使铁芯磁化,将衔铁吸住,A 正确;根据光电效应方程知,能否发生
13、光电效应由金属的 逸出功和入射光的频率决定,与入射光的强弱无关,故 B、C 错误,D 正确。 8 1313.如图所示,真空中金属板M上方存在一垂直纸面向里的矩形有界匀强磁场,边界ON到M板的距离为d。用 频率为的紫外线照射M板(接地),只要磁感应强度不大于B0,就有电子越过边界ON。已知电子的电荷量为e,质 量为m,普朗克常量为h。以下说法正确的是( ) A.若增强紫外线,单位时间从M板逸出的电子增多 B.若减弱紫外线,电子从M板逸出的最大初动能减小 C.从M板逸出电子的最大初动能为 e2B02d2 2m D.该金属的逸出功为h- e2B02d2 8m 答案 AD 解析增强照射光,即单位时间射
14、到M板的光子数增多,则单位时间内逸出的光电子数增加,A 正确;根据光电效 应方程Ek=h-W0,可知光电子的最大初动能与照射光的强弱无关,B 错误;由题意可知,磁感应强度为B0时,沿 水平方向向左射出的电子运动轨迹会与ON相切,即r=,结合qvB0=m和Ek= mv2,联立可得Ek=,逸出功 d 2 v2 r 1 2 e2B02d2 8m W0=h-,C 错误,D 正确。 e2B02d2 8m 1414.下图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像。由图像可知( ) A.该金属的逸出功等于E B.该金属的逸出功等于h0 C.入射光的频率为 20时,产生的光电子的最
15、大初动能为E 9 D.由该图像可得出普朗克常量h= 0 E 答案 ABC 解析由爱因斯坦的光电效应方程可知,Ek=h-W,对应图线可得该金属的逸出功W=E=h0,A、B 均正确;若入射 光的频率为 20,则产生的光电子的最大初动能Ek=2h0-W=h0=E,故 C 正确;由E=h0可得h=,D 错误。 E 0 1515.研究光电效应规律的实验装置如图所示,以频率为的光照射光电管电极 K 时,有光电子产生。光电管 K、A 极间所加的电压U可由图中的电压表测出,光电流I由图中电流计测出,下列关于光电效应实验规律的说 法正确的是( ) A.降低入射光的频率光电管电极 K 上有可能无光电子放出 B.当
16、滑片P位于P右端时,电极 K、A 间所加电压使从电极 K 发出的光电子加速 C.保持入射光频率不变,当增大入射光光强时,图中电流计示数不变 D.保持入射光频率、光强不变,若只增大光电管 K、A 极间所加的加速电压,光电流会趋于一个饱和值 答案 AD 解析降低入射光的频率,有可能不发生光电效应,则光电管电极 K 上无光电子放出,故 A 正确。当滑片P位于 P右端时,电极 K、A 间所加电压,使从电极 K 发出的光电子减速,故 B 错误。保持入射光频率不变,当增大入射 光光强时,电流计示数增大,故 C 错误。保持入射光频率、光强不变,若只增大光电管 K、A 极间所加的加速电 压,光电流会达到最大值,即趋于一个饱和值,故 D 正确。
