（新課標(biāo)）2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理 第一節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練

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1、（新課標(biāo)）2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理 第一節(jié) 光電效應(yīng) 波粒二象性達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2018·茂名模擬)用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是(　　) A．改用紅光照射 B．改用X射線照射 C．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 D．延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間 解析：選B.根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件ν＞ν0，必須用能量更大，即頻率更高的粒子．能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無(wú)關(guān)．X射線的頻率大于紫外線的頻率．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確． 2．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，不改

2、變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多 B．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比 C．發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于10－7 s D．只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能發(fā)生 解析：選A.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)打到金屬上的光子個(gè)數(shù)增加，則從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，選項(xiàng)A正確；光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都不超過(guò)10－9 s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時(shí)，即入射光的波長(zhǎng)小于該金屬的極限波長(zhǎng)時(shí)，光電效應(yīng)

3、才能發(fā)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，用該光源發(fā)出的光照射表中材料(　　) 材料 鈉 銅 鉑 極限波長(zhǎng)(nm) 541 268 196 A.僅鈉能產(chǎn)生光電子　　　 B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子 C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D．都能產(chǎn)生光電子 解析：選D.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只有光源的波長(zhǎng)小于某金屬的極限波長(zhǎng)，才有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)有小于100 nm，小于鈉、銅、鉑三個(gè)的極限波長(zhǎng)，都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤． 4．(2018·湖北八校聯(lián)考)下表是按

4、照密立根的方法進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)． Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/×1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點(diǎn)連線，可得直線方程，如圖所示． 則這種金屬的截止頻率約為(　　) A．3.5×1014Hz B．4.3×1014Hz C．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz 解析：選B.遏止電壓為零時(shí)，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.397 3－1.702 4，當(dāng)Uc＝0時(shí)，解得ν

5、≈4.3×1014Hz，B正確． 5．(2017·高考北京卷)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用． 一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　) A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12

6、 J 解析：選B.光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈2×10－18 J，B項(xiàng)正確． 6．(2018·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)如圖所示為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，電路中所有元件完好，當(dāng)光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，可能的原因是(　　) A．入射光強(qiáng)度較弱 B．入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C．電源電壓太高 D．光照射時(shí)間太短 解析：選B.光的強(qiáng)度和光照時(shí)間都不能決定能否發(fā)生光電效應(yīng)；光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，則可能是沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，即入射光的頻率過(guò)小，波長(zhǎng)較大造成的； 電源電壓也不能決定光電管中能否有光電流；故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 7．19

7、27年戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一．如圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的 C．該實(shí)驗(yàn)再次說(shuō)明光子具有波動(dòng)性 D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 答案：C 二、多項(xiàng)選擇題 8．如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)小組利用100多個(gè)電子通過(guò)雙縫后的部分干涉圖樣，可以看出每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)；如圖乙所示為該小組利用70 000多個(gè)電子通過(guò)雙縫后的干涉圖樣，為明暗相間的條紋．則對(duì)本實(shí)驗(yàn)的理解正確的是(　　) A．圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性 B．圖乙體現(xiàn)了電子的粒子

8、性 C．單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌道是確定的 D．圖乙中暗條紋處仍有電子到達(dá)，只不過(guò)到達(dá)的概率小 解析：選AD.題圖甲中的每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)，說(shuō)明少數(shù)粒子體現(xiàn)粒子性，到達(dá)的位置不同，說(shuō)明單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道不確定，A正確，C錯(cuò)誤；題圖乙中明、暗相間的條紋說(shuō)明大量的粒子表現(xiàn)為波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；題圖乙中暗條紋處仍有電子到達(dá)，只不過(guò)到達(dá)的概率小，D正確． 9．(2018·黑龍江雙鴨山市一中模擬)用兩束頻率相同，光照強(qiáng)度不同的紫外線去照射兩種不同金屬板，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則(　　) A．金屬板帶正電，原因?yàn)橛须娮訌慕饘侔逡莩? B．用強(qiáng)度大的紫外線照射時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的初速度一定大 C．從極限頻率較小

9、的金屬中飛出的光電子的初動(dòng)能一定大 D．由光照強(qiáng)度大的紫外線所照射的金屬，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多 解析：選ACD.因?yàn)橛须娮訌慕饘侔逡莩?，故金屬板帶正電，選項(xiàng)A正確；光電子最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；由Ekmax＝hν－W逸出功＝hν－h(huán)ν0可知，從極限頻率較小的金屬中飛出的光電子的初動(dòng)能一定大，選項(xiàng)C正確；單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，故強(qiáng)度較大的紫外線照射的金屬，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多，故D正確． 10．如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象．由圖象可知(　　) A．該金屬的逸出功等于E B

10、．該金屬的逸出功等于hν0 C．入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E D．入射光的頻率為時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為 解析：選ABC.由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當(dāng)ν＝0時(shí)－W0＝Ek，故W0＝E，A項(xiàng)對(duì)；而Ek＝0時(shí)，hν＝W0即W0＝hν0，B項(xiàng)對(duì)；入射光的頻率為2ν0時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝2hν0－h(huán)ν0＝hν0＝E，C項(xiàng)對(duì)；入射光的頻率為時(shí)，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)． 11．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生．由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng)．光

11、電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓U由電壓表V測(cè)出．當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uc，在如圖乙所示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，正確的是(　　) 解析：選ACD.當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν一定時(shí)，光電流i與光強(qiáng)成正比，所以A圖正確；頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能為mev＝hν－W0，而截止電壓Uc與最大初動(dòng)能的關(guān)系為eUc＝mev，所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖象不過(guò)原點(diǎn)，所以B圖錯(cuò)誤；當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的，所形成的光電流強(qiáng)度會(huì)隨反向電壓的增大

12、而減少，所以C圖正確；根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律，不難確定D圖是正確的． 三、非選擇題 12．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長(zhǎng)λ＝0.50 μm的綠光照射陰極K，實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過(guò)G表的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34 J·s.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能． (2)該陰極材料的極限波長(zhǎng)． 解析：(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù) n＝＝(個(gè))＝4.0×1012(個(gè)) 光電子的最大初動(dòng)能為： Ekm＝eUc＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J. (2)設(shè)陰極材料的極限波長(zhǎng)為λ0，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝h－h(huán)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66 μm. 答案：(1)4.0×1012個(gè)　9.6×10－20 J　(2)0.66 μm