2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理 第1講 光電效應(yīng)學(xué)案.doc

第1講光電效應(yīng)【基礎(chǔ)梳理】一、光電效應(yīng)1定義：在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象(發(fā)射出的電子稱為光電子)2產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于極限頻率3光電效應(yīng)規(guī)律(1)存在著飽和電流：對(duì)于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多(2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)(3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：當(dāng)頻率超過(guò)截止頻率時(shí)，無(wú)論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時(shí)立即產(chǎn)生光電流，時(shí)間不超過(guò)109 s.二、光電效應(yīng)方程1基本物理量(1)光子的能量h，其中h6.6261034 Js(稱為普朗克常量)(2)逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值(3)最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有動(dòng)能的最大值2光電效應(yīng)方程：EkhW0三、光的波粒二象性與物質(zhì)波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性(2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性2物質(zhì)波(1)概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量【自我診斷】判一判(1)只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)()(2)光電子就是光子()(3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大()(4)從金屬表面出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小()(5)入射光的頻率越大，逸出功越大()提示：(1)(2)(3)(4)(5)做一做(多選)(高考廣東卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大提示：選AD.增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hW逸mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解學(xué)生用書P230【知識(shí)提煉】1與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果(2)光電子的初動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的全部能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能光電子的初動(dòng)能小于等于光電子的最大初動(dòng)能(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系2光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：光強(qiáng)大光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大；光子頻率高光子能量大光電子的最大初動(dòng)能大【典題例析】(多選)(2016高考全國(guó)卷改編)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生下列說(shuō)法正確的是()A保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項(xiàng)A正確由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強(qiáng)都有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí)，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案AC(多選)1905年是愛(ài)因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時(shí)代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是 ()A當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比C光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度成正比D某單色光照射一金屬時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長(zhǎng)較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)解析：選AD.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D正確根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動(dòng)能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤光電效應(yīng)方程學(xué)生用書P230【知識(shí)提煉】1三個(gè)關(guān)系(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0.(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即EkeUc，其中Uc是遏止電壓(3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是W0hc.2四類圖象圖象名稱圖象形狀由圖象直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象(1)極限頻率：圖象與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c(2)逸出功：圖象與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0|E|E(3)普朗克常量：圖象的斜率kh顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc：圖象與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)的絕對(duì)值(2)飽和光電流Im：電流的最大值是強(qiáng)光大于弱光(3)最大初動(dòng)能：EkmeUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1、Uc2(2)最大初動(dòng)能：Ek1eUc1、Ek2eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖線(1)截止頻率c：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)；(2)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大；(3)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即hke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)【典題例析】(多選)(2017高考全國(guó)卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量下列說(shuō)法正確的是()A若ab，則一定有UaUbB若ab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有EkaEkbD若ab，則一定有haEkahbEkb解析設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有EkhW，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨的增大而增大，B項(xiàng)正確；又EkeU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eUhW，遏止電壓U隨增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hEkW，W相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤答案BC1應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng)(1)每種金屬都有一個(gè)截止頻率，光頻率大于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)(2)截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率，對(duì)應(yīng)著光的極限波長(zhǎng)和金屬的逸出功，即h0hW0.(3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程EkhW0時(shí)，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV1.61019 J)(4)作為能量守恒的一種表達(dá)式可以定性理解方程hW0mv2的意義：即入射光子的能量一部分相當(dāng)于轉(zhuǎn)換在金屬的逸出功上，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的動(dòng)能對(duì)某種金屬來(lái)說(shuō)W0為定值，因而光子頻率決定了能否發(fā)生光電效應(yīng)及光電子的初動(dòng)能大小每個(gè)光子的一份能量h與一個(gè)光電子的動(dòng)能mv2對(duì)應(yīng)2光電效應(yīng)中有關(guān)圖象問(wèn)題的解題方法(1)明確圖象中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所表示的物理量(2)明確圖象所表示的物理意義及所對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)還要知道截距、交點(diǎn)等特殊點(diǎn)的意義例如，Ekm圖象，表示了光電子的最大初動(dòng)能Ekm隨入射光頻率的變化曲線，圖甲中橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率，縱軸上的截距表示了陰極金屬的逸出功負(fù)值，直線的斜率為普朗克常量，圖象的函數(shù)式：EkhW0.光電效應(yīng)中的IU圖象，是光電流強(qiáng)度I隨兩極板間電壓U的變化曲線，圖乙中的Im是飽和光電流，Uc為遏止電壓【遷移題組】遷移1對(duì)Ek圖象的理解1(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5)由圖可知()A該金屬的截止頻率為4.271014 HzB該金屬的截止頻率為5.51014 HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為0.5 eV解析：選AC.圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程EkhW0，可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0h0 eV1.77 eV，D錯(cuò)誤遷移2對(duì)IU圖象的理解2在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示則可判斷出()A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能解析：選B.由圖象知，甲、乙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等，由eUcEk和hW0Ek得甲、乙光頻率相等，A錯(cuò)誤；丙光的頻率大于乙光的頻率，則丙光的波長(zhǎng)小于乙光的波長(zhǎng)，B正確；由hcW0得甲、乙、丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率相同，C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程知，甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能，D錯(cuò)誤遷移3對(duì)Uc圖象的理解3(2015高考全國(guó)卷)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為_(kāi)，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0及EkmeUc得Uc，故k，b，得hek，W0eb.答案：ekeb光的波粒二象性物質(zhì)波學(xué)生用書P232【知識(shí)提煉】光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：1從數(shù)量上看：個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性2從頻率上看：頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)3從傳播與作用上看：光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)為波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性4波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量Eh，光子的動(dòng)量p表達(dá)式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長(zhǎng).5理解光的波粒二象性時(shí)不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子【跟進(jìn)題組】1(多選)(2015高考全國(guó)卷改編)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)解析：選AC.電子束具有波動(dòng)性，通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，選項(xiàng)A正確；射線在云室中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動(dòng)性，選項(xiàng)C正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)的是波的粒子性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量已知某種紫光的波長(zhǎng)是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的1104倍求：(1)電子的動(dòng)量大小(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小(電子質(zhì)量m9.11031 kg，電子電荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字)解析：(1)由得p kgm/s1.51023 kgm/s.(2)eUEk，又聯(lián)立解得U，代入數(shù)據(jù)解得U8102 V.答案：(1)1.51023 kgm/s(2)U8102 V學(xué)生用書P2321(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)分子的能量等于照射分子的光子能量，Ehh21018 J，故選項(xiàng)B正確2(高考江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為 7.73 1014 Hz 和5.441014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A波長(zhǎng)B頻率C能量D動(dòng)量解析：選A.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程mvhW.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小根據(jù)p及p和c知，鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是：動(dòng)量較小、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較小選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤3(多選)(2018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4小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示已知普朗克常量h6.631034 Js.(1)圖甲中電極A為光電管的_(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)；(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek_J.解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽(yáng)極(2)由題圖可知，銣的截止頻率c為5.151014 Hz，逸出功W0hc6.6310345.151014 J3.411019 J.(3)當(dāng)入射光的頻率為7.001014Hz時(shí)，由Ekhhc得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek6.631034(7.005.15)1014 J1.231019 J.答案：(1)陽(yáng)極(2)5.151014(5.125.18)1014均視為正確3.411019(3.393.43)1019均視為正確(3)1.231019(1.211.25)1019均視為正確學(xué)生用書P353(單獨(dú)成冊(cè))(建議用時(shí)：60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率，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤2(2018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，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)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5(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皆錯(cuò)誤6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為普朗克常量，e為電子電量)()AUBUCU2hWDU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7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81927年戴維遜和革末完成了電子衍射實(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)法正確的是()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)性解析：選ABD.電子屬于實(shí)物粒子，電子衍射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動(dòng)性無(wú)關(guān)，B、D正確，C錯(cuò)誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確9用極微弱的可見(jiàn)光做雙縫干涉實(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也正確；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(2015高考江蘇卷)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，選項(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(2018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.(2018濟(jì)南模擬)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與入射光頻率的關(guān)系圖象由圖象可知()A該金屬的逸出功等于EB該金屬的逸出功等于h0C入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ED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EkhW0知，當(dāng)0時(shí)W0Ek，故W0E，A項(xiàng)正確；而Ek0時(shí)，hW0即W0h0，B項(xiàng)正確；入射光的頻率為20時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ekm2h0h0h0E，C項(xiàng)正確；入射光的頻率為時(shí)，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，D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，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(2018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