波粒二象性
对点训练：光电效应现象及规律
1．(2020·茂名一模)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )
A．改用红光照射 B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间
解析：选B 根据光电效应的条件ν＞ν0，要产生光电效应，必须用能量更大，即频率更高的粒子。能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。X射线的频率大于紫外线的频率。故A、C、D错误，B正确。
2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )
A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s
D．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生
解析：选A 发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过10－9 s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生，选项D错误。
3．(2020·邢台模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是( )
A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大 B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高 C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短
D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大
解析：选D 同种金属的逸出功是相同的，A错误；同种金属的截止频率是相同的，B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由Ek＝hν－W知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。
对点训练：光的波粒二象性 物质波
4．(多选)(2020·唐山调研)下列说法正确的是( ) A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型 B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性 C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
解析：选ACD 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故Ah
正确。根据λ＝，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B
p错误。受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确。对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D正确。
5．(多选)(2020·上海高考)某半导体激光器发射波长为1.5×10 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的( )
A．是紫外线 B．是红外线
C．光子能量约为1.3×10－18 J
－6
D．光子数约为每秒3.8×10个
解析：选BD 由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A错误，B正确。光子能量E＝hν＝hP×1n＝≈3.8×1016个，D正确。
E
6．(2020·宁波期末)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( )
λ1λ2
A． λ1＋λ2λ1＋λ2C． 2
解析：选A 中子的动量p1＝
λ1λ2
B． λ1－λ2λ1－λ2D． 2
hh
，氘核的动量p2＝，同向正碰后形成的氚核λ1λ2
c
≈1.3×10－19 J，C错误。每秒发射的光子数λ
16
hλ1λ2
的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝＝，A正确。
p3λ1＋λ2
对点训练：光电效应方程的应用
7．(2020·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 C．能量
B．频率 D．动量
解析：选A 金属的逸出功W＝hν0，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W可知，从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能较金属钙的大，金属钙表面飞出的光电子能量E小，因λ＝正确。
8．(多选)(2020·渭南质检)分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有( )
hc
，所以从钙表面逸出的光电子具有较大的波长，选项AE
hc
A．该种金属的逸出功为
3λhc
B．该种金属的逸出功为
λ
C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应 D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应 解析：选AD 由hν＝W0＋Ek知h得W0＝
c1c1＝W0＋mv12，h＝W0＋mv22，又v1＝2v2，λ22λ2
hc
，A正确，B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错3λ
误，D正确。
9．(2020·北京高考)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图1。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应。换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)( )
图1 A．U＝
hνW
－ ee
B．U＝
2hνW
－ ee5hνW－ 2ee
C．U＝2hν－W D．U＝
解析：选B 用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。由题意知最大初动能Ek＝eU，根据光电效应方程有：nhν＝W＋Ek＝W＋eU(n≥2)，得：U＝项正确，其他选项错误。
10．如图2甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表计数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )
nhν－W
(n≥2)，则Be
图2
A．1.5 eV 0.6 eV C．1.9 eV 2.6 eV
B．1.7 eV 1.9 eV D．3.1 eV 4.5 eV
解析：选C 光子能量hν＝2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能1
到达阳极，由动能定理eU＝mvm2知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光电效应方
2程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV
对图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能 Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV。故C正确。
11．(2020·银川模拟)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________。
若用波长为λ(λ＜λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。
解析：金属的逸出功W0＝hν0＝h
c
。 λ0
(全国通用)2020届高三物理一轮复习 第十三章 动量 近代物理初步 第2节 波粒二象性课时跟踪检测(选修3-5
