课时跟踪检测（三十六） 光电效应 波粒二象性

PAGE第1页共7页课时跟踪检测（三十六）光电效应波粒二象性一、立足主干知识，注重基础性和综合性1．(2021·南昌模拟)普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论。下列关于黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()解析：选D由于黑体辐射强度峰值随温度的升高向短波段移动，所以符合黑体辐射实验规律的是图D。2．(2021·浙江1月选考)2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是()A．是计算机运算的一种程序B．表示运算速度的一个单位C．表示微观世界的不连续性观念D．类似于质子、中子的微观粒子解析：选C量子是微观世界中的不连续的观念，并不是类似质子、中子等微观粒子，也不是运算程序或运算速度，选项A、B、D错误，选项C正确。3．(2020·浙江7月选考)下列说法正确的是()A．质子的德布罗意波长与其动能成正比B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α射线C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性解析：选D由德布罗意波长λ＝eq\f(h,p)可知，质子的波长与动量成反比，而动量与动能关系为p＝eq\r(2mEk)，所以A项错误；天然放射的三种射线，穿透能力最强的是γ射线，B项错误；光电效应实验中的截止频率是指使金属恰好发生光电效应时入射光的频率，即hν＝W，只与金属的逸出功W有关，C项错误；衍射是波的特性，所以电子束穿过铝箔的衍射图样说明电子具有波动性，D项正确。4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A．波长 B．频率C．能量 D．动量解析：选A由爱因斯坦光电效应方程eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0，又由W0＝hν0，可得光电子的最大初动能eq\f(1,2)mvm2＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B、C、D错误；又由c＝λf可知光电子频率较小时，波长较大，A正确。5．(2019·北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组14.0弱290.924.0中430.934.0强600.9第二组46.0弱272.956.0中402.966.0强552.9由表中数据得出的论断中不正确的是()A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eVD．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大解析：选B由光子的能量E＝hν，可知若入射光子的能量不同，则入射光子的频率不同，A正确。由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验的逸出功W均为3.1eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误。由hν＝W＋Ek，W＝3.1eV，当hν＝5.0eV时，Ek＝1.9eV，C正确。相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。6．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()A．1.5eV0.6eV B．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eV D．3.1eV4.5eV解析：选C由题图甲，用光子能量hν＝2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则说明能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，则说明电子不能到达阳极，则电子刚逸出时的最大初动能Ek＝eU＝0.6eV，由光电效应方程hν＝Ek＋W0知，W0＝1.9eV，对题图乙，当电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能Ek′＝Ek＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV，故C正确。7.如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零。已知电容器的电容为C，带电量为Q，极板间距为d，普朗克常量为h，电子电量的绝对值为e，不计电子的重力。关于电容器右侧极板的带电情况和入射光的频率ν，以下判断正确的是()A．带正电，ν0＋eq\f(Qe,Ch) B．带正电，ν0＋eq\f(Qe,Chd)C．带负电，ν0＋eq\f(Qe,Ch) D．带负电，ν0＋eq\f(Qe,Chd)解析：选C以最大初动能入射至电容器的电子经板间电场到达右侧极板速度刚好为0，说明电场力做负功，电场强度方向向右，右侧极板所带电荷为负电荷，且－eU＝0－Ek0，其中由电容器电压与电荷量的关系知U＝eq\f(Q,C)。由最大初动能与单色光入射频率的关系知Ek0＝hν－hν0，代入化简可得ν＝ν0＋eq\f(Qe,Ch)。8.(2021·菏泽联考)如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则()A．若将滑动触头P向B端移动，电流表读数有可能不变B．若将滑动触头P向A端移动，电流表读数一定增大C．若用红外线照射阴极K，电流表中一定没有电流通过D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K，电流表读数不变解析：选A所加的电压，使光电子加速到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，B错误。若用红外线照射阴极K，因红外线频率小于黄光的频率，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故C错误。若用一束强度相同的紫外线照射阴极K，因紫外线的频率大于黄光的频率，则光子数目减少，电流表读数减小，故D错误。二、强化迁移能力，突出创新性和应用性9．在光电效应实验中，某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：选B由图像知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故D项错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，故A错误、B正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C错误。10．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图所示。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场；逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U的大小可能为(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()A.eq\f(hν,e)－eq\f(W,e) B.eq\f(2hν,e)－eq\f(W,e)C．2hν－W D.eq\f(5hν,2e)－eq\f(W,e)解析：选B同频率的光照射K极，普通光不能使其发生光电效应，而强激光能使其发生光电效应，说明一个电子吸收了多个光子。设吸收的光子个数为n。光电子逸出的最大初动能为Ek，由光电效应方程知：Ek＝nhν－W(n≥2)①；光电子逸出后克服减速电场做功，由动能定理知Ek＝eU②，联立上述两式得U＝eq\f(nhν,e)－eq\f(W,e)，当n＝2时，即为B选项，其他选项均不可能。11.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()材料钠铜铂极限波长/nm541268196A.仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子解析：选D根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的最小波长小于100nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。12.如图所示为光电管的工作电路图，分别用波长为λ0、λ1、λ2的单色光做实验，已知λ2<λ0<λ1。当开关闭合后，用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是()A．光电管阴极材料的逸出功与入射光有关B．若用波长为λ1的单色光进行实验，则电流表的示数一定为零C．若仅增大电源的电动势，则电流表的示数一定增大D．若仅将电源的正负极对调，则电流表的示数可能为零解析：选D光电管阴极材料的逸出功只与材料有关，而与入射光的频率、入射光的强度无关，A错误。用波长为λ0的光照射阴极K时，电路中有光电流，可知波长为λ0的光照射阴极K时，发生了光电效应；若用波长为λ1(λ1＞λ0)的光照射阴极K，虽然入射光的频率变小，但仍可能大于阴极的极限频率，仍可能发生光电效应，因此电流表的示数可能不为零，B错误。仅增大电路中电源的电动势，光电管两端电压增大，当达到饱和电流后，电流表的示数不再增大，C错误。将电路中电源的正负极对调，光电子做减速运动，若电子到达不了阳极，则此时电流表的示数为零，D正确。13.用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得电流随电压变化的图像如图所示，U0为遏止电压。已知电子的带电荷量为e，普朗克常量为h，则阴极K的极限频率为()A．ν＋eq\f(eU0,h) B．ν－eq\f(eU0,h)C.eq\f(eU0,h) D．ν解析：选B根据光电效应方程Ek＝hν－W0，得eU0＝hν－hν0，整理得ν0＝ν－eq\f(eU0,h)，B正确。14．(2021·怀化模拟)研究光电效应现象的实验装置如图(a)所示，对调电源的正负极，用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图(b)所示，已知电子的质量为m，电荷量为e，黄光和蓝光的频率分别为ν1和ν2，且ν1<ν2。则下列判断正确的是()A．U1>U2B．图(b)中的乙线是对应黄光照射C．用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU2D．根据题述条件无法算出阴极K金属的截止频率解析：选C遏止电压Uc与入射光的频率ν，逸出功间的关系为Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，因ν1<ν2，所以U1<U2，A、B均错误；用蓝光照射时，由Ek＝hν－W0和能的转化与守恒，可知eU2＝Ek，C正确；由U1＝eq\f(h,e)ν1－eq\f(W0,e)和U2＝eq\f(h,e)ν2－eq\f(W0,e)，能求出阴极K金属的逸出功W0，再由W0＝hνc可求出K金属的截止频率νc，D错误。15．如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备(如夜亮昼熄的路灯)用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。当