2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理 2 第一節(jié) 光電效應(yīng)課后達(dá)標(biāo)能力提升

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1、第一節(jié) 光電效應(yīng)(建議用時(shí)：40分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則下列說(shuō)法中正確的是()A從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D有可能不發(fā)生光電效應(yīng)解析：選C.光電效應(yīng)瞬時(shí)(109 s)發(fā)生，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率越大，最大初動(dòng)能越大，B錯(cuò)誤；光電子數(shù)目多少與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光強(qiáng)減弱，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少，C正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻

2、率，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤2(2019太原質(zhì)檢)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中不正確的是()A不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性解析：選D.光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，而單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出光的粒子性光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯而宏觀物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性，不是不具有波粒二象性，

3、D項(xiàng)錯(cuò)誤3在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是()A光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的B所有金屬都存在極限頻率C光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大D入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大解析：選C.按照光的波動(dòng)理論，電子吸收光子的能量需要時(shí)間，因此光電效應(yīng)不可能瞬時(shí)發(fā)生，這與光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性矛盾；按照光的波動(dòng)理論，只要有足夠長(zhǎng)的時(shí)間，電子會(huì)吸收足夠的能量，克服原子的束縛成為光電子，因此所有金屬均可以發(fā)生光電效應(yīng)，這與光電效應(yīng)有極限頻率矛盾；按照光的波動(dòng)理論，照射光越強(qiáng)，電子獲得的能量越大，打出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這與光電效應(yīng)中打出的光子的最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，而與照射光的頻率有關(guān)矛盾；按照光的波動(dòng)

4、理論也可以得到光越強(qiáng)打出的光電子越多，光電流越大，因此C項(xiàng)正確4(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 nm109 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h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 JB1018 JC1015 J D1012 J解析：選B.由題意知，電離一個(gè)分子的能

5、量等于照射分子的光子能量，Ehh21018 J，故選項(xiàng)B正確5研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路中形成光電流下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是()解析：選C.由于是強(qiáng)度不同的光照射同種鈉極板，則遏止電壓相同，強(qiáng)度不同，飽和光電流不同，選項(xiàng)C正確6(2017高考上海卷)光子的能量與其()A頻率成正比 B波長(zhǎng)成正比C速度成正比 D速度平方成正比解析：選A.由Ehh，可見(jiàn)光子的能量與其頻率成正比、與其波長(zhǎng)成反比，A正確，B錯(cuò)誤；由于任意能量的光子在真空中傳播的速度都是相同的，故C、D

6、錯(cuò)誤7以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示用頻率為的普通光源照射陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽(yáng)極A接電源負(fù)極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)逐漸增大U，光電流會(huì)逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克

7、常量，e為電子電荷量)()AU BUCU2hW DU解析：選B.以從陰極K逸出的且具有最大初動(dòng)能的光電子為研究對(duì)象，由動(dòng)能定理得：Ue0mv由光電效應(yīng)方程得：nhmvW(n2，3，4，)由式解得：U(n2，3，4，)，故選項(xiàng)B正確二、多項(xiàng)選擇題8如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，其原因可能是()A入射光太弱 B入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C光照時(shí)間短 D電源正、負(fù)極接反解析：選BD.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)，入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確；電路中電源反接，對(duì)光電管加了反向電壓，若該電壓超過(guò)了遏止電壓，也沒(méi)有光電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)D正確9用極微弱的可見(jiàn)光

8、做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，則()A圖象甲表明光具有粒子性B圖象乙表明光具有波動(dòng)性C用紫外線觀察不到類(lèi)似的圖象D實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波解析：選ABD.圖象甲曝光時(shí)間短，通過(guò)光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性圖象乙曝光時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)了大量光子，呈現(xiàn)波動(dòng)性，故A、B正確；同時(shí)也表明光波是一種概率波，故D正確；紫外線本質(zhì)和可見(jiàn)光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤10波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說(shuō)法正確的有()A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們

9、的德布羅意波長(zhǎng)也相等解析：選AB.光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋?zhuān)x項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式和p22mEk知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤11(2019北京朝陽(yáng)模擬)用綠光照射一個(gè)光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)欲使光電子從陰極逸出時(shí)最大初動(dòng)能增大，可以()A改用紅光照射 B改用紫光照射C改用藍(lán)光照射 D增加綠光照射時(shí)間解析：選BC.光電子的最大初動(dòng)能與照射時(shí)間或照射強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而與入射光子的能量有關(guān)，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時(shí)最大初動(dòng)能越大，所以本題中可以改用比

10、綠光光子能量更大的紫光、藍(lán)光照射，以增大光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能12. (2019河北保定模擬)如圖所示，這是一個(gè)研究光電效應(yīng)的電路圖，下列敘述中正確的是()A只調(diào)換電源的極性，移動(dòng)滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值B保持光照條件不變，滑片P向右滑動(dòng)的過(guò)程中，電流表示數(shù)將一直增大C不改變光束顏色和電路，增大入射光束強(qiáng)度，電流表示數(shù)會(huì)增大D陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時(shí)間才會(huì)有光電流解析：選AC.只調(diào)換電源的極性，移動(dòng)滑片P，電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，則有eUmv，那么電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值，故A項(xiàng)正確；當(dāng)其他條件不變，P向右滑動(dòng)，加在

11、光電管兩端的電壓增加，光電子運(yùn)動(dòng)更快，由I得電流表讀數(shù)變大，若電流達(dá)到飽和電流，則電流表示數(shù)不會(huì)增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；只增大入射光束強(qiáng)度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C項(xiàng)正確；因?yàn)楣怆娦?yīng)的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預(yù)熱，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤13產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說(shuō)法正確的是()A對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)B對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的波長(zhǎng)成反比C對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的時(shí)間成正比D對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系解析：選AD.發(fā)生光電效應(yīng)，一個(gè)電子獲得一個(gè)光子的能量，EkhW0，所以Ek與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與光照射的時(shí)間無(wú)關(guān)，A正確，

12、C錯(cuò)誤；由EkhW0hW0可知Ek與并非成反比關(guān)系，B錯(cuò)誤；由EkhW0可知，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系，D正確14(2019陜西師大附中檢測(cè))用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時(shí)指針未偏轉(zhuǎn)，以下說(shuō)法正確的是 ()A增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小Ba光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電Ca光在真空中的波長(zhǎng)小于b光在真空中的波長(zhǎng)D若a光是氫原子從n4的能級(jí)向n1的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n5的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的解析：選CD.增大a光的強(qiáng)度，從金屬板中打出的光電子數(shù)增多，驗(yàn)電器帶電荷量增大，指針偏角一定增大，A錯(cuò)誤；a光照射到金屬板時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，從金屬板中打出電子，金屬板帶正電，因此，驗(yàn)電器的金屬小球帶正電，B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，因此a光的頻率大于b光的頻率，a光在真空中的波長(zhǎng)小于b光在真空中的波長(zhǎng)，C正確；氫原子從n4的能級(jí)向n1的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n5的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量，D正確7