高考物理一轮复习 专题50 光电效应 波粒二象性（测）（含解析）.doc

专题50 光电效应 波粒二象性【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是： （ ）a有的光是波，有的光是粒子b光子与电子是同样的一种粒子c光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著d大量光子的行为往往显示出粒子性【答案】c【解析】光具有波粒二象性，故a错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速；光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故b错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故c正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故d错误；【名师点睛】光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著。2关于光电效应，下列表述正确的是： （ ）a光照时间越长，光电流越大b入射光频率大于极限频率时就能产生光电子c入射光足够强，就可以有光电流d不同的金属逸出功都是一样的【答案】b【名师点睛】解决本题关键掌握光电效应的条件和规律；发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光的频率越大，最大初动能越大光的强度大不一定能发生光电效应，不一定有光电流，在发生光电效应时，入射光的强度影响光电流的大小。3用蓝光照射某种金属表面，发生光电效应。现将该蓝光的强度减弱，则： （ ）a单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少b逸出的光电子的最大初动能将减小c从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加d有可能不发生光电效应【答案】a【解析】光照强度减弱，单位时间内照射到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，故a正确；发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：ek=hv-w，w为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度强弱，及光照时间长短无关，故bc错误；能否发生光电效应与光照强度无关，故d错误故选a【名师点睛】理解光电效应产生的条件，以及光电流大小的决定因素；每种金属都有发生光电效应的最小频率即极限频率，当光子的频率大于极限频率时，才发生光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，光照强度与单位时间内产生的光电子数目有关。4下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是： （ ）【答案】a【名师点睛】要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短；顺利解决本题，一定要熟练记忆本深刻理解教材的基本的内容，这是我们学好物理的捷径。5在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是： （ ）a减小入射光的强度，光电效应现象消失b增大入射光的强度，光电流增大c改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应d光电子的最大初动能与入射光的频率成正比【答案】b【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，并能灵活运用明确发生光电效应时，入射光的频率会影响光电子的最大初动能；入射光的强度会影响光电流的大小。6红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每一道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为p，所发射的每个光脉冲持续的时间为，波长为，则每个光脉冲中含有的光子数是： （ ）a b c d【答案】d【解析】每列光脉冲的长度，由光速公式，能量子公式及能量关系得，故选项d正确。【名师点睛】光脉冲的能量是所有光子能量的总和；光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离。7如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的是 ： （ ）a速度 b动能 c动量 d总能量【答案】c【解析】根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量p也相等，故c正确， abd错误故答案为c。【名师点睛】本题主要考查德布罗意波长公式和玻尔原子理论，在考纲中属于基本要求，该题是2013年江苏高考题，作为高考真题难度不是很大。8用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流i与光电管两极间所加电压u的关系如图下列说法中正确的是： （ ）aa光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度；ba光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度；c如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小；d另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流。【答案】d【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的逸出功由金属本身决定。9如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=3的激发态，下列说法正确的是： （ ）a由n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最高b这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光c用0.68ev的光子入射能使氢原子跃迁到n=4的激发态d用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34ev的金属能发生光电效应【答案】bd【解析】n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2ev，而n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为12.09ev，故由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量小于由n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量，所以由n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率小，a错误；根据可得这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光，b正确；0.68ev小于1.51，故不能使得n=3能级上的氢原子电离，c错误；n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2ev，故可以使得逸出功为6.34ev的金属能发生光电效应，d正确；【名师点睛】本题涉及氢原子的能级公式和跃迁，光子的发射，光子能量的计算，光电效应等知识点，涉及面较广只有入射光子的能量大于金属的逸出功才会发生光电效应10强度不同的两束绿光分别去照射两种不同的金属，结果均发生了光电效应，则： （ ）a强度大的绿光照射的金属，逸出的光电子的初动能一定大b两种金属逸出光电子的最大初动能一定相同c改为用蓝光照射这两种金属肯定还可以发生光电效应现象d在相同时间内，强度较大的绿光照射的金属逸出的光电子数较多【答案】cd【名师点睛】根据光电效应方程，分析光电子的最大初动能光电子的数目、光电流的强度与入射光的强度有关。11某半导体激光器发射波长为1.510-6m，功率为5.010-3w的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h6.6310-34js，该激光器发出的是： （ ）a是紫外线 b是红外线 c光子能量约为1.310-18j d光子数约为每秒3.81016个【答案】bd【解析】波长的大小大于可见光的波长，属于红外线故a错误，b正确光子能量故c错误每秒钟发出的光子数故d正确故选bd。【名师点睛】解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系。12某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象当用某单色光照射光电管的阴极k时，会发生光电效应现象闭合开关s，在阳极a和阴极k之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值u称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能ekm现分别用频率为1和2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为u1和u2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是： （ ）a用频率为1的光照射时，光电子的最大初速度vb阴极k金属的逸出功w0h1eu1c阴极k金属的极限频率cd普朗克常数【答案】abc【名师点睛】根据动能定理求光电子的最大初速度；根据爱因斯坦光电效应方程求金属的逸出功和普朗克常量h；由求金属的极限频率。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）分别用波长为和的单色光照射同一金属板，发出光电子的最大初动能之比为 12，以 h 表示普朗克常量c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 【答案】【解析】设此金属的逸出功为w，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为的光照射时：，当用波长为的光照射时：，又，解组成的方程组得：。【名师点睛】本题比较简单，但是涉及物理量比较多，在应用公式的同时要理清物理量之间的关系，同时要熟练应用爱因斯坦光电效应方程。14（10分）一群氢原子处于量子数n4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：(1)氢原子由量子数n4的能级跃迁到n2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？(2)用(1)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？金属铯钙镁钛逸出功w/ev1.92.73.74.1【答案】(1)2.55ev(2)铯；0.65ev【名师点睛】正确根据氢原子的能级公式和跃迁进行有关问题的计算，是原子物理部分的重点知识，要注意加强训练15（15分）如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，k为阴极(用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9ev)，a为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极k，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1 v时，电流表的示数刚好减小到零。求：(已知普朗克常量h=6.6310-34js)(1)a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向。(2)从阴极k发出的光电子的最大初动能ek是多少焦?(3)入射单色光的频率是多少?(最终结果保留3位有效数字)【答案】(1)向上；(2) 3.3610-19j；(3) 9.651015hz【解析】(1)向上(2)对初动能最大的电子应用动能定理：0-ekm =-eucekm=2.1ev=3. 3610-19j 根据ekm