《高考备考指南 物理 》课件-第1讲　光电效应　波粒二象性

第1讲光电效应波粒二象性(本栏目对应配套训练P111~112)知识巩固练习1.(多选)下列说法正确的是()A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上建立了光电效应方程B.康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型【答案】ACD【解析】爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，A正确.康普顿效应表明光子既有能量，又有动量，B错误.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，C正确.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，D正确.2.如图所示为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上某点.用光照射光电管阴极，电表无偏转.要使电表指针偏转，可采取的措施有()A.加大照射光的强度B.换用频率更高的光照射C.将P向a滑动D.将电源正、负极对调【答案】B【解析】由题意可知，电表没有偏转，是由于没有发生光电效应.发生光电效应的条件为ν>ν0.增加入射光的强度不能使电流计G的指针偏转，A错误.换用频率高的光照射，从而可能发生光电效应，导致电流表指针偏转，B正确.当没有发生光电效应时，P向a滑动减小电压更不会形成电流，C错误.电源正负极对调，若能发生光电效应，则出来的电子反而做减速运动，更不可能形成光电流，D错误.3.下图为黑体辐射的强度与波长的关系图像.从图像可以看出，随着温度的升高()A.各种波长的辐射强度都在减小B.只有波长短的辐射强度增加C.辐射电磁波的波长先增大后减小D.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【答案】D【解析】由图像可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，没有辐射强度减小的，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A、B、C错误，D正确.4.(2022年静安二模)根据爱因斯坦的“光子说”可知()A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B.只有光子数很多时，光才具有粒子性C.一束单色光的能量可以连续变化D.光的波长越长，光子的能量越小【答案】D【解析】“光子说”提出光子既有波长又有动量，是波动说和粒子说的统一，不同于牛顿的“微粒说”，A错误.当光子数很少时，显示粒子性；大量光子显示波动性，B错误.爱因斯坦的“光子说”提出在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光子，每个光子的能量E=hν，故光的能量是不连续的，C错误.根据ν=cλ，光的波长越长，频率越小，能量E=hν也越小，D正确5.研究光电效应时，用不同频率的紫外线照射金属锌得到的光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图像应是下列四个图中的()ABCD【答案】C【解析】根据光电效应方程有Ek=hν-W0，其中W0为金属的逸出功，W0=hν0.由此可知，Ek-ν图像是一条直线，横轴截距大于零.C正确，A、B、D错误.综合提升练习6.(2023年深圳一模)有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光.图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为5.09×1014Hz的黄光，可见光谱如图乙所示.锂原子从激发态跃迁回基态发光的颜色为()A.红色 B.橙色C.绿色 D.青色【答案】A【解析】由波尔理论结合普朗克的量子假说，即E=hν，根据图甲可得ENa=hνNa，ELi=hνLi，代入数据可得νLi≈4.48×1014Hz.对照图乙可知，锂原子从激发态跃迁回基态发光的颜色为红光.7.(多选)如图所示，光电管阴极K的极限频率为ν0.现用频率为ν(ν>ν0)的光照射阴极，下列说法正确的有()A.照射光强度越大，单位时间内产生的光电子数目越多B.阴极材料的逸出功等于hνC.当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为eUD.当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍【答案】AC【解析】光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率.当发生光电效应时，增大入射光的强度则单位时间内产生的光电子数目越多，光电流越大，A正确.根据光电效应方程知，Ek=hν-W0.光电管阴极K的极限频率为ν0，阴极材料的逸出功W0=hν0，B错误.当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为Ek=eU，C正确.根据光电效应方程知，Ek=hν-W0.当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能一定大于原来的2倍，D错误.8.(2022年全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个.普朗克常量为h=6.63×10-34J·s.R约为()A.1×102m B.3×102mC.6×102m D.9×102m【答案】B【解析】一个光子的能量为E=hν，ν为光子的频率.又c=λν，光源每秒发出的光子个数n=Phν=Pλhc，P为光源的功率.光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数有3×1014个，那么此处的球面的表面积S=4πR2，则nS=3×1014.联立以上各式解得R≈3×9.(2022年济南一模)光电管是一种利用光照产生电流的装置.当入射光照在管中金属板上时，可以形成光电流.下表记录了某同学进行光电管实验时的数据.由表中数据得出的以下论断正确的是()次入射光子能量/eV相对光强饱和光电流/mA逸出光电子的最大初动能/eV14.0弱290.824.0中430.834.0强600.8A.三次实验采用了不同频率的入射光B.三次实验光电管中的金属板材质不同C.若入射光子的能量为5.0eV，不论光强多大，饱和光电流一定大于60mAD.若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大初动能为1.8eV【答案】D【解析】入射光子的能量相同，根据ε=hν可知三次实验采用了频率相同的入射光，A错误.根据Ek=hν-W0可知，最大初动能相同，则逸出功相同，因此金属板材质相同，B错误.饱和光电流只与光照强度有关，C错误.根据Ek1=ε1-W0，Ek2=ε2-W0，代入数据得Ek2=1.8eV，D正确.10.(2022年北京朝阳二模)氖泡可用于指示和保护电路.在玻璃管中有两个相同的板状金属电极，并充入低压氖气，在两极间接入电压使氖气导电，如果金属电极发出的电子在电场作用下获得足够的能量，就能使氖气发光.将氖泡、保护电阻和电压可调的电源按如图所示的电路连接，氖泡用黑纸包住，黑纸上留出一条狭缝使光可以照射到氖泡.发现在没有光照的暗室中，当电源电压为U0时，氖泡恰能发光；当电源电压为U1(U1<U0)时，氖泡不发光，但用频率为ν1的紫光照射氖泡，氖泡也恰能发光.两次实验中，氖泡恰能发光时回路中的电流可认为相等.已知普朗克常量为h，电子电荷量为e.下列说法正确的是()A.若保持电压U1不变，用黄光照射氖泡，氖泡也能发光B.通过实验可知，紫光的光子能量hν1=eU0-eU1C.通过实验可知，电极中的电子脱离金属至少需要eU0的能量D.实验中必须使用直流电源才能观察到上述现象【答案】B【解析】如果金属电极发出的电子在电场作用下获得足够的能量就能使氖气发光.假设恰好能让氖气发光的电子动能为Ek，电极中的电子脱离金属至少需要的能量为W0，在没有光照的暗室中，当电源电压为U0时，氖泡恰能发光，发光时电路电流为I，保护电阻为R，则有e(U0-IR)=Ek+W0.当电源电压为U1(U1<U0)时，同时用频率为ν的紫光照射氖泡，氖泡也恰能发光，则