【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

光电效应波粒二象性一、选择题1.(2011年高考广东综合理科)光电效应实验，以下说法是正确的()A.照射时间越长，光电流越大入射光足够强，可以产生光电流抑制电压与入射光的频率有关D.只有当入射光频率大于极限频率时，才能产生光电子分析：光电子只能在入射光频率大于极限频率时产生，其大小与光强有关，而与照射时间长短无关。甲和乙错了。根据爱因斯坦的光电效应方程，euc=Ek=h-W0(其中uc是停止电压，Ek是光电子的最大初始动能，W0是功函数，是入射光频率)。c和d是正确的。答：光盘2.关于物质的波粒二象性，以下陈述是不正确的()不仅光子具有波粒二象性，所有运动的粒子也具有波粒二象性移动的微观粒子，像光子，当它们穿过一个小洞时，没有特定的轨道。波动性和粒子性质在宏观现象中是矛盾对立的，但在高速运动的微观现象中是统一的物理物体有特定的轨道，所以物理物体不具有波粒二象性。分析：光的波粒二象性是微观世界中的一个特殊规律。大量光子的运动显示了光的波动，而单个光子的运动显示了光的粒子性质。光的波长越长，波动越明显，光的频率越高，粒子的性质越明显。然而，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际上无法观察到波动，并非没有波粒二象性。应选择项目D。回答：d3.根据爱因斯坦光子理论，光子能量E等于(H是普朗克常数，C和是光速和真空中的波长) ()英国广播公司C.h D分析：光子能量e=h ，=，所以e=h，a是正确的。答：答4.(2012年江苏高考)光子的能量比为2: 1。它们能使金属产生光电效应，产生的光电子的最大初始动能分别是电子能量和电子能量。计算光子的动量比和金属的功函数。分析：光子能量=h ，动量p=，=如果p=，则pa: Pb=2: 1当a辐照时，光电子的最大初始动能ea=a-w0。类似地，EB= b-w0给出w0=ea-2eb。回答：2: 1ea-2eb(时间：45分钟，满分100分)命题报告教师使用独特的书籍知识点标题号光电效应的条件1、2、4图像处理在光电效应中的应用3、5光电管的原理及应用6、8、9光电效应方程7、10光电效应综合分析11、12首先，多项选择题(10项，每项7分，每项70分。每项中至少有一项是正确的。将字母放在问题后括号中正确的项目之前)1.(2012年上海高考)在光电效应实验中，单色光被用来照射某个金属表面。当光电子逃逸时，光电子的最大初始动能取决于入射光()A.频率b .强度C.照射时间d光子数分析：从ek=h-w0，选项a是正确的。答：答2.金属表面的入射光产生光电效应。如果入射光的强度减弱，而频率保持不变，以下陈述是正确的()A.光照射到金属表面和金属发射光电子之间的时间间隔将显著增加B.逃逸光电子的最大初始动能降低每单位时间从金属表面逸出的光电子数量将会减少D.光电效应可能不发生分析：光电效应瞬间发生(10-9s)，与光强无关，误差为；光电效应是否会发生仅取决于入射光的频率是否大于极限频率，这与光强和D误差无关。光电子的最大初始动能只与入射光的频率有关，入射光的频率不变，最大初始动能不变，误差b不变。光电子的数量与3.利用不同频率的紫外线分别照射钨和锌表面产生光电效应，可以获得光电子最大初始动能随入射光频率变化的Ek 图像。已知钨的功函数为3.28电子伏，锌的功函数为3.34电子伏。如果钨和锌的图形在同一个Ek坐标系中绘制，如图所示，钨用实线表示，锌用虚线表示，它正确地反映了这个过程()分析：根据光电效应方程Ek=h-W0，Ek图的斜率代表普朗克常数h，因此钨和锌的Ek图应该是平行的。图中的横向截距代表极限频率c，而c=，所以钨的c较小。总而言之，A图是正确的。答：答4.(2011年上海高考)当一种金属被紫外线照射时，它不会产生光电效应。可能导致金属产生光电效应的措施有()A.切换到不太频繁的紫外线辐射B.切换到x射线照射C.切换到更强的原始紫外线辐射D.延长原始紫外线的照射时间分析：金属的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。回答：b5.如图所示是金属在光电子照射下的最大初始动能Ek和入射光频率的关系图。从图像()A.金属的功函数等于e。B.金属的功函数等于h c。C.当入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初始动能为e当入射光的频率为时，产生的光电子的最大初始动能为分析：图表中的Ek=h-e与ek=h-w0相结合。所以功函数W0=E，所以选项A对；当ek=0，= c，所以e=h c，所以选项b对；当=2 c时，可以获得ek=e，因此选项c是正确的；当入射光的频率为时，不会发生光电效应，因此选项D是错误的。答：美国广播公司6.如图所示是光电池的示意图。众所周知，当波长0的光照射阴极K时，电路中有光电流，于是()A.如果用波长 1 ( 1 0)的光照射阴极k，电路中一定没有光电流如果用波长 2 ( 2 0，根据=可以看出波长1的光的频率不一定大于金属的极限频率，所以光电效应现象可能不会发生，A是错误的。同样，可以判断B是正确的。光电流的大小与入射光的强度有关。在一定频率和强度的光照射下，光电流与电压的关系如下：开始时，光电流随电压U的增大而增大，当U达到一定程度时，光电流达到饱和值。此时，即使U再次增加，更多的光电子也不能在单位时间内定向移动，光电流也不会再次增加。也就是说，饱和光电流是在一定频率和强度的光照射下，增加电源电压的最大光电流。如果光电流达到饱和值，光电流将不会增加，并产生误差；如果电源的极性颠倒，如果光电子的最大初始动能大于光电池两极之间静电力所做的功，光电流仍会出现在电路中，并出现D误差。回答：b7.(2012年海南高考)当光电效应发生时，逃逸光电子的最大初始动能Ek为()对于同一种金属，Ek与照射光的强度无关对于相同的金属，Ek与照射光的波长成反比C8.在光电效应实验中，菲菲同学用相同的光电池在不同的实验条件下得到三条光电流和电压的关系曲线(a光、b光、c光)，如图所示。可以判断()光a的频率大于光b的频率光b的波长大于光c的波长C.对应于光b的截止频率大于对应于光c的截止频率d、光电子对应的最大初始动能大于光电子对应的最大初始动能分析：从图像可知，光A和光B对应的抑制电压相等，光A和光B的频率在EUC=Ek和H =W0 Ek时相等，A是错误的；如果C光的频率大于B光的频率，则C光的波长小于B光的波长，B是正确的。从h c=w0开始，对应于光a、b和c的截止频率是相同的，c是错误的。根据光电效应方程，光A对应的光电子的最大初始动能小于光C对应的光电子的最大初始动能，D是错误的。回答：b9.研究光电效应的电路如图(A)所示。用相同频率和不同强度的光分别照射密封真空管的钠板(阴极K)。钠板发出的光电子被阳极吸收，在电路中形成光电流。在图(B)中光电流I和电压UAK之间的关系图中，正确的是()分析：频率相同，功函数相同，最大初始动能与h =w0 ek已知的相同，停止电压与ek=euc已知的相同，因此可以排除选项a和b；强光有许多光子和很大的光电流，所以C是正确的，D是错误的。答：c10.下表给出了一些金属材料的功函数。材料铯钙镁铍钛功函数(10-19J)3.04.35.96.26.6目前，波长为400纳米的单色光照射上述材料，最多有几种材料能产生光电效应(普朗克常数h=6.6310-34js，光速c=3.0108米/秒) ()A.2 b.3C.4 d.5分析：为了产生光电效应，入射光的能量必须大于金属的功函数。根据这个问题，可以计算出波长为400纳米的光的能量为e=h=h=6.6310-34j=4.9710-19j，大于铯和钙的功函数。因此，选项A是正确的。答：答二、非多项选择题(本题共2项，共30分，答案应写必要的书面说明、方程式和计算步骤，数值计算要注明单位)11.(15分)真空中紫外光的波长为4.510-7m，q:(1)紫光光子的能量是多少？(2)用极限频率 C=4.621014赫兹照射金属钾，能产生光电效应吗？(3)如果能产生，光电子的最大初始动能是多少？(h=6.6310-34 Js)分析：(1) e=h=h=4.4210-19j(2) = 6.671014 Hz，因为 c，可以产生光电效应。(3)光电子的最大初始动能为ek=h-w0=h (- c) 1.3610-19j。答：(1) 4.4210-19 j (2)能量(3)1.3610-19 J12.(15分)使用功率P0=1 W的光源照射距离光源3米处的薄金属片。众所周知，光源发射波长=663纳米的单色光。尝试计算：(1)在1)1 s内撞击金属板1 m2面积的光子数；(2)如果金属原子的半径R1取为0.510-10米，金属表面上的每个原子平均需要多长时间接收一个光子？分析：(1)金属板在距离光源3米处每平方米1秒内接收到的光能E0=P0t/(4r2)=8.8510-3