第2讲 光电效应 波粒二象性
一、选择题
1. (2014·金陵中学改编)入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则 ( )
A. 从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B. 逸出的光电子的最大初动能减小
C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D. 有可能不发生光电效应
2. (2014·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的 ( ) A. 波长 B. 频率 C. 能量 D. 动量
3. (2014·盐城中学)频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm,则 ( ) A. 若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为2Ekm B. 若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+hν C. 若改用频率为ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm +hν D. 若改用频率为ν的光照射,该金属可能不发生光电效应 4. 关于物质的波粒二象性,下列说法中错误的是
( )
A. 不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性
B. 运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道
C. 波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的 D. 实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
5. (2016·金陵中学)在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示.则可判断出( )
1
A. 甲光的频率大于乙光的频率 B. 乙光的波长大于丙光的波长
C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 6. 下表给出了一些金属材料的逸出功.
材料 逸出功(10-19J)
铯 3.0
钙 4.3
镁 5.9
铍 6.2
钛 6.6
现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.6×10
—34
J·s,光速c=3.0×108m/s) ( )
A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种
7. (2017·南京一中)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率.从图中可
以确定的是 ( ) A. 逸出功与ν有关
B. Ekm与入射光强度成正比 C. ν<ν0时,会逸出光电子
D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关
8. (2015·常州一中)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么
( )
2
A. a光的频率一定大于b光的频率
B. 只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 C. 增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
D. 用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c 二、填空题
9. (2016·苏锡常镇三模)光电效应是光具有粒子性的有力证据.如图所示,是测定最大初动能和阴极材料的逸出功的实验装置.当开关S断开时,用光子能量为3.11 eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1.21 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1.21 V时,电流表读数为零.从上述实验数据可知,此时光电子的最大初动能为 eV,该阴极材料的逸出功为 eV.
10. (2016·南京、盐城、连云港二模)用频率ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,Uc为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,则光电子的最大初动能为 ,该光电管发生光电效应的极限频率为 . 11. (2014·南淮盐二模)如图所示,某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成,光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U,普朗克常量为h,电子的电荷量为e,用频率为ν的紫外线照射阴极,有光电子逸出,光电子到达阳极的最大动能是 ;若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为 .
3
三、计算题
12. (2016·南京、盐城一模)铝的极限频率为1.1×1015 Hz,现用频率为1.5×1015 Hz的光照射铝的表面,有光电子逸出.已知普朗克常量为h=6.6×10-34 J·s.求光电子的最大初动能.
13. (2014·宿扬泰南二模)用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,Uc为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,求: (1) 光电子的最大初动能Ekm.
(2) 该光电管发生光电效应的极限频率ν0.
14. 紫光在真空中的波长为4.5×10-7 m,问: (1) 紫光光子的能量是多少?
(2) 用它照射极限频率为νc=4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应?
(3) 若能产生,则光电子的最大初动能为多少?(h=6.63×10-34 J·s,结果保留三位有效数字)
第2讲 光电效应 波粒二象性
1. C 【解析】 光电效应瞬时(10-9 s)发生,与光的强度无关,A错误;能否发生光电效应只决定于入射光的频率是否大于极限频率,与光的强度无关,D错误;光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,入射光的频率越大,最大初动能越大,B错误;光电效应现象中,单位时间发出的光电子数目多少与入射光的强度有关,可理解为一个光子能打出一个光电子,光的强度减弱,逸出的光电子数目减少,C正确.
2. A 【解析】 由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,金属钙的逸出功大,则逸出的光电子的最大初动能小,即能量小,频率低,波长长,动量小,选项A正确.
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3. BD 【解析】 由爱因斯坦光电效应方程hν=W+Ekm,用频率为2ν 的光照射时h·2ν=W+E'km,联立可得E'km=Ekm+hν,所以A错误,B正确;若改用频率为ν的光照射,可能发生光电效应,也可能不发生光电效应,若发生则有h·ν=W+E″km,可得E″km= Ekm -hν,所以C错误,D正确.
4. D 【解析】 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律,大量光子运动的规律表现出光的波动性,而单个光子的运动表现出光的粒子性.光的波长越长,波动性越明显,光的频率越高,粒子性越明显.而宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,并不是不具有波粒二象性.选D.
5. B 【解析】 由图象知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由eUc=Ek和hν=W0+Ek得甲、乙光频率相等,A错误;丙光的频率大于乙光的频率,则丙光的波长小于乙光的波长,B正确;由hνc=W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同,C错误;由光电效应方程知,甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,D错误.
6. A 【解析】 光子能量E=h=4.95×10-19J,故铯和钙能发生光电效应.故A正确.
7. D 【解析】 金属的逸出功是由金属自身决定的,与入射光频率无关,其大小W=hν,故A错误.根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W,可知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关,但入射光越强,光电流越大,只要入射光的频率不变,光电子的最大初动能就不变,故B错误.要有光电子逸出,则光电子的最大初动能Ekm>0,即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν>ν0时才会有光电子逸出,故C错误.根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W,可知=h,故D正确. 8. AB 【解析】 由光电效应实验规律知A正确;在发生光电效应时,光电流大小与入射光的强度成正比,故B正确;能否发生光电效应,由入射光的频率决定,故C错误;用a光照射光电管时,光电子从阴极K射出,光电子从d流过电流表G到c的,所以电流方向是c流向d,故D错误. 9. 1.21 1.90
【解析】 由题意知光电管的反向遏止电压为1.21V,则光电子的最大初动能为1.21eV.根据光电效应方程有W=hν-Ek=(3.11-1.21)eV=1.90eV. 10. eUc ν-
【解析】 由遏止电压为Uc得出-Uce=0-Ekm,得出Ekm=Uce;再由光电效应方程得出Ekm=Uce=hν-hν0,得出ν0=ν-. 11. eU+hν-hν0
【解析】 K极飞出的光电子受到电场力向左,所以光电子出来以后,从右向左电场是对电子加速的,首先由光电效应方程得到最大初动能Ek=hν-W=hν-hν0,因此反向电压为eU
反
=hν-W=hν-hν0,U反=,而到达阳极的最大动能,是在最大初动能的基础上再加上电场力做的功,即为eU+hν-hν0.
5
12. hν=W+Ekm,
Ekm=hν-hν0=2.64×10-19 J. 13. (1) eUc (2) ν-
【解析】 (1) E(2) 由光电效应方程有km=eUc.
Ekm=hν-W, 其中W=hν0,解得ν0=ν-.
14. (1) 4.42×10-19 J (2) 能 (3) 1.36×10-19 J 【解析】 (1) E=hν=h=4.42×10-19 J.
(2) ν==6.67×1014 Hz,因为ν>νc,所以能产生光电效应. (3) 光电子的最大初动能为Ek=hν-W0=h(ν-νc)=1.36×10-19 J. 6
高考物理大一轮复习配套检测：第十四章 选修3-5 第2讲 光电效应 波粒二象性 Word版含答案
