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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級(jí)演練 強(qiáng)技提能 2波粒二象性 滬科版選修3-5 1.(多選)(xx哈爾濱模擬)用頻率為ν1的單色光照射某種金屬表面,發(fā)生了 光電效應(yīng)現(xiàn)象?，F(xiàn)改為頻率為ν2的另一單色光照射該金屬表面,下面說(shuō)法正確的是(　　) A.如果ν2>ν1,能夠發(fā)生光電效應(yīng) B.如果ν2<ν1,不能夠發(fā)生光電效應(yīng) C.如果ν2>ν1,逸出光電子的最大初動(dòng)能增大 D.如果ν2>ν1,逸出光電子的最大初動(dòng)能不受影響 2.(多選)(xx海南高考)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與光照射的時(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 E.對(duì)于不同種金屬,若照射光頻率不變,Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系 3.(多選)甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率間的函數(shù)關(guān)系分別如圖中的Ⅰ、Ⅱ所示。下列判斷正確的是(　　) A.Ⅰ與Ⅱ不一定平行 B.乙金屬的極限頻率大 C.圖像縱軸截距由入射光強(qiáng)度判定 D.Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值,與入射光和金屬材料均無(wú)關(guān)系 4.用波長(zhǎng)為2.010-7m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來(lái)的光電子中最大的動(dòng)能是4.710-19J。由此可知,鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.6310-34Js,光速c=3.0108m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)(　　) A.5.51014Hz　　　　　　　　 B.7.91014Hz C.9.81014Hz D.1.21015Hz 5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,飛飛同學(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)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 6.如圖甲,合上開(kāi)關(guān),用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為零,當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙,當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí),則逸出功及電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能為(　　) A.1.5eV　0.6eV B.1.7eV　1.9eV C.1.9eV　2.6eV D.3.1eV　4.5eV 7.(2011新課標(biāo)全國(guó)卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為 λ0,該金屬的逸出功為　　　　　　　。若用波長(zhǎng)為λ(λ<λ0)的單色光做實(shí)驗(yàn),則其遏止電壓為　　　　　。已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h。 8.(1)研究光電效應(yīng)的電路如圖所示,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)系圖像中,正確的是　　　。 (2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量,從金屬表面逸出,這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過(guò)程中,其動(dòng)量的大小　　　　(選填“增大”“減小”或“不變”),原因是 　。 9.圖示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖,A、K是光電管的兩個(gè)電極,已知該光電管陰極的極限頻率為ν0?，F(xiàn)將頻率為ν(大于ν0)的光照射在陰極上,則： (1)　　　　是陰極,陰極材料的逸出功等于　　　　。 (2)加在A、K間的正向電壓為U時(shí),到達(dá)陽(yáng)極的光電子的最大動(dòng)能為　　　　　　　　,將A、K間的正向電壓從零開(kāi)始逐漸增加,電流表的示數(shù)的變化情況是　　　　　　　　　　　　。 (3)為了阻止光電子到達(dá)陽(yáng)極,在A、K間應(yīng)加上U反=　　　的反向電壓。 (4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是　　　　。 A.照射光頻率不變,增加光強(qiáng) B.照射光強(qiáng)度不變,增加光的頻率 C.增加A、K電極間的電壓 D.減小A、K電極間的電壓 10.(xx武漢模擬)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= 0.50μm的綠光照射陰極K,實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過(guò)表電流I與AK之間電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.6310-34Js。結(jié)合圖像,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)。 答案解析 1.【解析】選A、C。對(duì)一定的金屬,入射光的頻率必須大于或等于某一頻率ν0時(shí)才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng),頻率ν0稱為極限頻率,如果入射光的頻率低于極限頻率ν,則不論光強(qiáng)多大,照射時(shí)間多長(zhǎng),都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng),不同的金屬有不同的極限頻率,所以當(dāng)ν2>ν1時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng),ν2<ν1時(shí)不一定能夠發(fā)生光電效應(yīng),但也有可能發(fā)生光電效應(yīng),A正確,B錯(cuò)誤;又光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增加而線性增加,所以當(dāng)ν2>ν1時(shí)逸出光電子的最大初動(dòng)能增大,C正確,D錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 (多選)(xx廣州模擬)如圖是某金屬在光的照射下,光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像,由圖像可知(　　) A.該金屬的逸出功等于E B.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2E 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A、B。由光電效應(yīng)方程hν=W+Ek得Ek=hν-W。若ν=0,則W=-Ek=-E,A對(duì)。由逸出功的意義知W=hν0,B對(duì)。由光電效應(yīng)方程得,當(dāng)ν加倍或減半時(shí),Ek不會(huì)加倍或減半,C、D均錯(cuò)。 2.【解析】選A、D、E。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),選項(xiàng)A正確;Ek與入射光的頻率ν成線性關(guān)系,與波長(zhǎng)不是成反比的關(guān)系,選項(xiàng)B錯(cuò)誤、D正確;由于電子一次性吸收光子的全部能量,Ek與光照射的時(shí)間無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)于不同金屬,若照射光的頻率不變,由光電效應(yīng)方程可知,Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系,選項(xiàng)E正確。 3.【解題指南】由Ek=hν-W0知：h為圖線斜率,-W0為截距。 【解析】選B、D。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知,圖線的斜率為普朗克常量h,故Ⅰ與Ⅱ一定平行,A錯(cuò)誤,D正確;圖線與橫軸的交點(diǎn)為極限頻率,B正確;圖線縱軸的截距表示逸出功的大小,逸出功的大小由金屬本身決定,C錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖像,已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功是3.34eV,若將二者的圖線畫(huà)在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)系中,如圖所示,用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅,則正確反映這一過(guò)程的是(　　) 【解析】選A。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν圖線的斜率代表普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)該平行,圖線的橫截距代表極限頻率ν0,而 ν0= ,因此鎢的ν0小些。故正確答案為A。 4.【解析】選B。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,在恰好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)最大初動(dòng)能為0,有hν0=W0,且c=λν,化簡(jiǎn)得ν0==-=7.91014Hz,故B正確。 5.【解析】選B。由圖像知甲光、乙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc2相等,且小于丙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc1,所以甲光和乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能相等且小于丙光的光電子最大初動(dòng)能,故D項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知甲光和乙光的頻率相等,且小于丙光的頻率,故A錯(cuò)誤、B正確;而截止頻率是由金屬?zèng)Q定的,與入射光無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤。 6.【解析】選C。用光子能量hν=2.5eV的光照射陰極,電流表讀數(shù)不為零,則能發(fā)生光電效應(yīng),當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)為零,則電子不能到達(dá)陽(yáng)極,由動(dòng)能定理-eU=0-m知,最大初動(dòng)能Ek=eU=0.6eV,由光電效應(yīng)方程hν=Ek+W0知W0=1.9eV,對(duì)題圖乙當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí),電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能Ek′=Ek+eU′=0.6eV+2eV=2.6eV。故C正確。 7.【解析】由W0=hν0=h,又eU=Ek, 且Ek=hν-W0,ν=, 所以U=(-)=。 答案：h　 8.【解析】(1)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0和動(dòng)能定理-eUc=0-Ek可得Uc= ν-,遏止電壓Uc與入射光的頻率有關(guān),與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。由發(fā)生光電效應(yīng)的規(guī)律可知,光電流與光的強(qiáng)度有關(guān),光越強(qiáng),光電流越強(qiáng),所以選項(xiàng)C正確。 (2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量,從金屬表面逸出,由于光電子在從金屬表面逸出的過(guò)程中,要受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功),所以在光電子從金屬表面逸出的過(guò)程中,其動(dòng)量減小。 答案：(1)C　(2)減小　光電子從金屬表面逸出的過(guò)程中要受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功) 9.【解析】(1)被光照射的金屬將有光電子逸出,故K是陰極,逸出功與極限頻率的關(guān)系為W0=hν0。 (2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,逸出的光電子的最大初能為hν-hν0,經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速獲得的能量為eU,所以到達(dá)陽(yáng)極的光電子的最大動(dòng)能為hν-hν0+eU,隨著電壓增加,單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)量將逐漸增多,但當(dāng)從陰極逸出的所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極時(shí),再增大電壓,也不可能使單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)量增多。所以,電流表的示數(shù)先是逐漸增大,直至保持不變。 (3)從陰極逸出的光電子在到達(dá)陽(yáng)極的過(guò)程中將被減速,被電場(chǎng)消耗的動(dòng)能為eUc,如果hν-hν0=eUc,就將沒(méi)有光電子能夠到達(dá)陽(yáng)極,所以Uc=。 (4)要增加單位時(shí)間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量,就需要增加照射光單位時(shí)間內(nèi)入射光子的個(gè)數(shù),所以只有A正確。 答案：(1)K　hν0　(2)hν-hν0+eU　逐漸增大,直至保持不變　(3)4)A 【總結(jié)提升】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hν0=h=W0。 (3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0時(shí),注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1eV=1.610-19J)。 (4)作為能量守恒的一種表達(dá)式可以定性理解方程hν=W0+mv2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ν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hν與一個(gè)光電子的動(dòng)能mv2對(duì)應(yīng)。 10.【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===4.01012(個(gè)) 光電子的最大初動(dòng)能為： Ekm=eU0=1.610-19C0.6V=9.610-20J (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 代入數(shù)據(jù)得λ0=0.6610-6m 答案：(1)4.01012個(gè)　9.610-20J　(2)0.6610-6m