《创新设计》2016年高考物理一轮复习word版训练x3-5-2.doc

第 2 课时 光电效应 波粒二象性 基本技能练 1.如图 1 所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌 板相连的验电器铝箔有张角，则该实验 ( ) 图 1 A只能证明光具有波动性 B只能证明光具有粒子性 C只能证明光能够发生衍射 D证明光具有波粒二象性 解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射， 证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具 有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D 正确。 答案 D 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，则光电子的最大初动 能取决于入射光的 ( ) A频率 B强度 C照射时间 D光子数目 解析 由爱因斯坦光电效应方程 EkhW 0 可知，E k 只与频率 有关，故选项 B、C、D 错，选项 A 正确。 答案 A 3(多选) 产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能 Ek，下列说法正确的是 ( ) A对于同种金属，E k 与照射光的强度无关 B对于同种金属，E k 与照射光的波长成反比 C对于同种金属，E k 与光照射的时间成正比 D对于同种金属，E k 与照射光的频率成线性关系 E对于不同种金属，若照射光频率不变，E k 与金属的逸出功成线性关系 解析 根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW 0。可得：E k 与照射光的强度和照射时间 无关，与照射光的频率成线性关系，与波长不成反比，所以 A、D 正确，B 、C 错误； 对于不同种金属，金属的逸出功 W0 不同，若照射光频率不变，E k 与 W0 成线性关系， 所以 E 正确。 答案 ADE 4频率为 的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为 Ekm。改为频率为 2 的光照 射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( ) AE kmh B2E km C Ekmh DE km2h 解析 根据爱因斯坦光电效应方程得：E kmhW 0，若入射光频率变为 2，则 Ekmh2W 02h(hE km)hE km，故选 C。 答案 C 5. (多选)如图 2 所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电 流通过，其原因可能是 ( ) 图 2 A入射光太弱 B入射光波长太长 C光照时间短 D电源正、负极接反 解析 入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项 B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没 有光电流产生，故选项 D 正确。 答案 BD 6(多选) 如图 3 所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变 化图线(直线与横轴的交点坐标 4.27，与纵轴交点坐标 0.5)。由图可知 ( ) 图 3 A该金属的截止频率为 4.271014Hz B该金属的截止频率为 5.51014Hz C该图线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为 0.5 eV 解析 由光电效应方程 EkhW 0 可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项 A 正确、B 错误；图线的斜率表示普朗克常量 h，C 正确；该金属的逸出功 W0h 06.6310 34 4.271014J1.77 eV 或 W0h Ek6.6310 34 5.51014J0.5 eV1.78 eV，选项 D 错误。 答案 AC 7(多选) 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 ( ) 质量/kg 速度/(ms 1 ) 波长/m 弹子球 2102 1.0102 3.31030 电子(100 eV) 9.01031 5.0106 1.41010 无线电波(1 MHz) 3.0108 3.3102 A要检测弹子球的波动性几乎不可能 B无线电波通常情况下表现出波动性 C电子照射到金属晶体(大小约为 1010 m)上能观察到波动性 D只有可见光才有波动性 解析 弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A 正确；无线电波波 长较长，所以通常表现为波动性，B 正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能 利用金属晶体观察电子的波动性，C 正确；由物质波理论知，D 错误。 答案 ABC 8在光电效应实验中，某金属截止频率相应的波长为 0，该金属的逸出功为_。若 用波长为 (0)的单色光做该实验，则其遏止电压为 _。已知电子的电荷量、真 空中的光速和普朗克常量分别为 e、c 和 h。 解析 由波长、频率、波速的关系知，该金属的极限频率为 0 ，故该金属的逸出 c0 功为 h0 。设遏止电压为 Uc，则 eUc ，解得 Uc 。 hc0 hc hc0 hce0 0 答案 (写为 也可) hc0 hce0 0 hce 00 9如图 4 所示电路可研究光电效应的规律。图中标有 A 和 K 的为光电管，其中 K 为阴极， A 为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电 压。现接通电源，用光子能量为 10.5 eV 的光照射阴极 K，电流计中有示数，若将滑动 变阻器的滑片 P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的 读数恰好为零，读出此时电压表的示数为 6.0 V；现保持滑片 P 位置不变，光电管阴极 材料的逸出功为_，若增大入射光的强度，电流计的读数 _(填“为零” 或 “不为零”) 。 图 4 解析 根据爱因斯坦光电效应方程得：E khW，E kUe6 eV，解得逸出功 W10.5 eV6 eV4.5 eV，若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零。 答案 4.5 eV 为零 能力提高练 10(多选) 利用金属晶格( 大小约 1010 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子 通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质 量为 m，电荷量为 e，初速度为 0，加速电压为 U，普朗克常量为 h，则下列说法中正 确的是 ( ) A该实验说明了电子具有波动性 B实验中电子束的德布罗意波的波长为 h2meU C加速电压 U 越大，电子的衍射现象越明显 D若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 解析 能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A 正确；由德布罗意波的波长 公式 及动量 p ，可得 ，B 正确；由 可知，加 hp 2mEk 2meU h2meU h2meU 速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C 错误；用相同动能的质子替 代电子，质子的波长变小，衍射现象与电子相比不明显，故 D 错误。 答案 AB 11小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图 5 甲所示。已 知普朗克常量 h6.6310 34 Js。 图 5 (1)图甲中电极 A 为光电管的 _(填“阴极”或“ 阳极”)； (2)实验中测得铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频 率 c_Hz，逸出功 W0_J； (3)如果实验中入射光的频率 7.0010 14Hz，则产生的光电子的最大初动能 Ek_J。 解析 (1)由光电管的结构知，A 为阳极。 (2)Uc 图象中横轴的截距表示截止频率 c，逸出功 W0h c。 (3)由爱因斯坦的光电效应方程 EkhW 0，可求结果。 答案 (1)阳极 (2)(5.125.18)10 14 (3.393.43)10 19 (3)(1.211.25)10 19 12.用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压 Uc 与入射光频率 ，得 到 Uc 图象如图 6 所示，根据图象求出该金属的截止频率 c_Hz ，普朗克常 量 h_Js。( 已知电子电荷量 e1.610 19 C) 图 6 解析 由题图线可知 c5.010 14Hz，又 eUchW 0， 所以 Uc 。结合图线可得 he W0e k V/Hz， he 2.05.01014 h Js6.410 34 Js。 2.01.610 195.01014 答案 5.010 14 6.410 34 13. (1)研究光电效应的电路如图 7 所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管 的钠极板(阴极 K)，钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流。下列 光电流 I 与 A、K 之间的电压 UAK 的关系图象中，正确的是 ( ) 图 7 (2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子，光电子从金属 表面逸出的过程中，其动量的大小_( 选填“增大”、 “减小”或“不变”)，原因是 _。 (3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.4 eV 和1.51 eV，金属钠的截 止频率为 5.531014Hz，普朗克常量 h6.6310 34 Js，请通过计算判断，氢原子从第 二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。 解析 (1)设遏止电压为 UKA，由光电效应规律知 eUKA mv2hW 0，因都是频率 12 相同的光照射钠极板，即 、W 0 均相同，故强光和弱光的遏止电压相同；当 UAK0 时， 强光的光电流