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)(10－9 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

2、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．(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

3、，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

4、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．(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 nm＝10－9 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

5、普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 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，E＝hν＝h≈2×10－18 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

6、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E＝hν＝h，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)．

7、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示．用頻率為ν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ν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)逐漸減小；當(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為電子電荷量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 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： －Ue＝0－mv ① 由光電效應(yīng)方程得： nhν＝mv＋W(n

8、＝2，3，4，…) ② 由①②式解得：U＝－(n＝2，3，4，…)， 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(　　)

9、 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，它們的德布羅意波長(zhǎng)

10、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λ＝和p2＝2mEk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)

11、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. (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eU＝

12、mv，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． 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

13、 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，Ek＝hν－W0，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Ek＝hν－W0＝h－W0可知Ek與λ并非成反比關(guān)系，B錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0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 B．a(chǎn)光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電 C．a(chǎn)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

14、氫原子從n＝4的能級(jí)向n＝1的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級(jí)向n＝2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n＝4的能級(jí)向n＝1的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n＝5的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的光子能量，D正確． 7