【步步高】2014高考物理大一轮复习 13.2 波粒二象性

1 13 213 2 波粒二象性波粒二象性 1 硅光电池是利用光电效应原理制成的器件 下列表述正确的是 A 硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 B 硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 C 逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关 D 任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应 解析 光电效应是光 包括不可见光 照射金属使其逸出电子的现象 因此硅光电池是把 光能转化为电能的一种装置 选项 A 正确 根据光电效应规律知 大于一定频率的光才 能被电子吸收而发生光电效应 电子的最大初动能与入射光的频率有关 答案 A 2 光电效应的实验结论是 对于某种金属 A 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应 C 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小 D 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 解析 根据光电效应规律可知 选项 A 正确 根据光电效应方程mvm2 h W0知 频 1 2 率 越高 初动能就越大 选项 D 正确 答案 AD 3 关于光电效应 下列说法正确的是 A 极限频率越大的金属材料逸出功越大 B 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应 C 从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小 D 入射光的光强一定时 频率越高 单位时间内逸出的光电子数就越多 解析 逸出功W0 h c W0 c 极限频率 A 正确 只有照射光的频率 大于金 属极 限频率 c 才能产生光电效应现象 B 错 由光电效应方程Ekm h W0知 因 不 确 定时 无法确定Ekm与W0的关系 C 错 光强E nh 越大 E一定 则光子数n 越 小 单位时间内逸出的光电子数就越少 D 错 答案 A 4 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 2 压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图 1 2 5 所示 则可判断出 图 1 2 5 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的截止频率 D 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 解析 由于是同一光电管 因而不论对哪种光 极限频率和金属的逸出功相同 对于甲 乙两种光 反向截止电压相同 因而频率相同 A 项错误 丙光对应的反向截止电压较 大 因而丙光的频率较高 波长较短 对应的光电子的最大初动能较大 故 C D 均错 只有 B 项正确 答案 B 5 研究光电效应的电路如图 1 2 6 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的关系图像中 正确的是 图 1 2 6 3 解析 虽然入射光强度不同 但光的频率相同 所以截止电压相同 又因当入射光强时 单位时间逸出的光电子多 饱和光电流大 所以选 C 答案 C 6 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 由爱因斯坦光电效应方程知 只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子 光电流几乎是瞬时产生的 其大小与光强有关 与光照时间长短无关 易知 eUc Ek h W0 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 由 以上分析知 A B 错误 C D 正确 答案 CD 7 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 B 8 如图所示 用导线将验电器与洁净锌板连接 触摸锌板使验 电器指针归零 用紫外线照射锌板 验电器指针发生明显偏转 接 着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板 发现验电器指针张角减小 此 现象说明锌板带 电 选填 正 或 负 若改用红外线 重复以上实验 结果发现验电器指针根本不会发生偏转 说明金属 锌的极限频率 红外线的频率 选填 大于 或 小于 解析 毛皮摩擦过的橡胶棒带负电 因锌板被紫外线照射后发生电效应射出电子而带正 4 电 故橡胶棒的负电荷与锌板正电荷中和一部分后 验电器指针偏角变小 用红外线照射 锌板 验电器指针偏角不变 说明锌板未发生光电效应 说明锌板的极限频率大于红外线 的频率 答案 正 大于 9 用功率P0 1 W 的光源 照射离光源r 3 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r1 0 5 10 10m 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 10 某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应 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 此时电压表的示数U称为反向遏止电压 根据 反向遏止电压 可以计算出光电子的最大初动能 现 分别用 1和 2的 单色光照射阴极 测量到反向遏止电压分别为U1和U2 设电子的比荷为 求 e m 1 阴极K所 用金属的极限频率 2 用题目中所给条件表示普朗克常量h