【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3-5-2-1光电效应-波粒二象性.doc

光电效应波粒二象性一、选择题1(2011年高考广东理综)光电效应实验中，下列表述正确的是()A光照时间越长光电流越大B入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析：只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，其大小与光强有关，与光照时间长短无关，A、B错；由爱因斯坦光电效应方程知eUcEkhW0(其中Uc为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W0为逸出功，为入射光频率)C、D正确答案：CD2关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：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，光的频率越高，粒子性越明显而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性应选D项答案：D3根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、为真空中的光速和波长)()AhBhCh D.解析：光子的能量Eh，而，故Eh，A正确答案：A4(2012年高考江苏单科)A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功解析：光子能量h，动量p，且得p，则pApB21A照射时，光电子的最大初动能EAAW0，同理，EBBW0解得W0EA2EB.答案：21EA2EB(时间：45分钟，满分：100分)命题报告教师用书独具知识点题号光电效应的条件1、2、4应用图象处理光电效应问题3、5光电管的原理及应用6、8、9光电效应方程7、10光电效应问题的综合分析11、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1(2012年高考上海单科)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EkhW0可知选项A正确答案：A2入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应解析：光电效应瞬时(109s)发生，与光强无关，A错；能否发生光电效应，只决定于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错；光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率不变，最大初动能不变，B错；光电子数目多少与入射光强度有关，可理解为一个光子能打出一个光电子，光强减弱，逸出的光电子数目减少，C对答案：C3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图象，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坐标系中，如图所示中用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是()解析：依据光电效应方程EkhW0可知，Ek图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek图线应该平行图线的横截距代表极限频率c，而c，因此钨的c小些综上所述，A图正确答案：A4(2011年高考上海单科)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是()A改用频率更小的紫外线照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间解析：金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率答案：B5如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象由图象可知()A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于hcC入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为解析：由图并结合EkhW0得EkhE.故逸出功W0E，故选项A对；当Ek0时，c，故Ehc，故选项B对；2c时，可得出EkE，故选项C对；当入射光的频率为时，不发生光电效应，故选项D错答案：ABC6如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则()A若换用波长为1(10)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B若换用波长为2(20)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生解析：用波长为0的光照射阴极K，电路中有光电流，说明入射光的频率大于金属的极限频率，换用波长为1的光照射阴极K，因为10，根据可知，波长为1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A错误；同理可以判断，B正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间静电力做的功，电路中仍有光电流产生，D错误答案：B7(2012年高考海南单科)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，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D对于同种金属，Ek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，Ek与金属的逸出功成线性关系解析：由EkhW0知Ek与照射光的强度及照射时间无关，与成线性关系，故选项A、D正确，C错误由EkW0可知Ek与不成反比，故选项B错误在h不变的情况下，Ek与W0成线性关系，故选项E正确答案：ADE8在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断出()A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析：由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eUcEk和hW0Ek得甲、乙光频率相等，A错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B正确；由hcW0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误答案：B9研究光电效应的电路如图(甲)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图(乙)中光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是()解析：频率相同，逸出功相同，由hW0Ek知最大初动能相同，又由EkeUc可知它们的遏止电压相同，故可排除选项A、B；强光对应的光子数多，光电流大，故C正确，D错误答案：C10下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(1019J)3.04.35.96.26.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s)()A2种 B3种C4种 D5种解析：要发生光电效应，则入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm的光的能量为Ehh6.631034J4.971019J，大于铯和钙的逸出功所以A选项正确答案：A二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)紫光在真空中的波长为4.5107m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为c4.621014Hz的金属钾能否产生光电效应？(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h6.631034 Js)解析：(1)Ehh4.421019 J(2)6.671014Hz，因为c，所以能产生光电效应(3)光电子的最大初动能为EkhW0h(c)1.361019 J.答案：(1)4.421019 J(2)能(3)1.361019 J12(15分)用功率P01 W的光源，照射离光源r3 m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长663 nm的单色光，试计算：(1)1 s内打到金属板1 m2面积上的光子数；(2)若取该金属原子半径r10.51010 m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析：(1)离光源r3 m处的金属板每m2面积上1 s内