2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)和原子核 基礎(chǔ)課1 波粒二象性學(xué)案

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1、 基礎(chǔ)課1　波粒二象性 [高考導(dǎo)航] 考點(diǎn)內(nèi)容 要求 高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析 2015 2016 2017 光電效應(yīng) Ⅰ Ⅰ卷·T35(1)：光電效應(yīng) Ⅱ卷·T35(1)：光電效應(yīng)和波粒二象性 Ⅰ卷·T35(1)：光電效應(yīng) Ⅱ卷·T35(1)：核反應(yīng) Ⅲ卷·T35(1)：核反應(yīng)和質(zhì)能關(guān)系 Ⅰ卷·T17：質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算 Ⅱ卷·T15：動(dòng)量守恒、衰變、質(zhì)量虧損 Ⅲ卷·T19：光電效應(yīng)方程 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 Ⅰ 氫原子光譜 Ⅰ 氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式 Ⅰ 原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 Ⅰ 放射性同位素

2、Ⅰ 核力、核反應(yīng)方程 Ⅰ 結(jié)合能、質(zhì)量虧損 Ⅰ 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 Ⅰ 射線的危害和防護(hù) Ⅰ 知識(shí)排查 光電效應(yīng) 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，稱(chēng)為光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子稱(chēng)為光電子。 2.光電效應(yīng)的四個(gè)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率。 (2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。 (3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的。 (4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。 3.遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc。 (2)截止頻率：能使某種

3、金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)。不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率。 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1.光子說(shuō) 在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱(chēng)光子，光子的能量ε＝hν。其中h＝6.63×10－34J·s。(稱(chēng)為普朗克常量) 2.逸出功W0 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)所具有的動(dòng)能的最大值。 4.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：Ek＝hν－W0。 (2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分

4、用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek＝mev2。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(chēng)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)λ＝，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量。 小題速練 1.[人教版選修3

5、－5·P30·演示實(shí)驗(yàn)改編](多選)如圖1所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) 圖1 A.有光子從鋅板逸出 B.有電子從鋅板逸出 C.驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度 D.鋅板帶負(fù)電 解析　用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱(chēng)之為光電子，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案　BC 2.[人教版選修3－5·P36·T2改編](多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光

6、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ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大 解析　增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(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)生取決于入射光的頻率，而與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率小于ν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)hν－W逸＝mv2可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)

7、D正確。 答案　AD 3.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.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 B.康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子既有能量又有動(dòng)量 C.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，單個(gè)光子不具有波粒二象性 D.宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，極易觀察到它的波動(dòng) 解析　由德布羅意理論知，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，但仍具有波粒二象性，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子除了具有能量之外還有動(dòng)量，選項(xiàng)B正確；波粒二象性是光子的特性，單個(gè)光子也具有波粒二象性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案　B 　光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 1.對(duì)光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒 (1)能否發(fā)生光

8、電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。 (2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見(jiàn)光，也包括不可見(jiàn)光。 (3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)。 (4)光電子不是光子，而是電子。 2.定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式 (1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。 (2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。 (3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hν0。 3.區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念 (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。 (2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能。 (3)光電流和飽和

9、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。 1.(2018·江西省五校模擬)下列有關(guān)光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的是(　　) A.光電效應(yīng)現(xiàn)象證明了光是電磁波 B.普朗克為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說(shuō) C.只要增大入射光的強(qiáng)度，就可以產(chǎn)生光電效應(yīng) D.入射光的頻率低于金屬的截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng) 解析　光電效應(yīng)顯示了光的粒子性，但不能證明光是電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；愛(ài)

10、因斯坦為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說(shuō)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，只有當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率(或截止頻率)時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案　D 2.(2017·北京理綜，18)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(取普朗克常

11、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　根據(jù)ε＝hν及c＝λν，得ε＝h＝6.6×10－34× J≈2×10－18 J，故選項(xiàng)B正確。 答案　B 3.(2017·全國(guó)卷Ⅲ，19)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb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νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，則一定有Eka＞E

12、kb C.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb 解析　由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0，由動(dòng)能定理得，Ekm＝eU，若用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同。當(dāng)νa＞νb時(shí)，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　BC 4.如圖2甲所示，合上開(kāi)關(guān)，用光子能量為2.5 eV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0.60 V

13、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0.60 V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2 V時(shí)，則逸出功及電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能為(　　) 圖2 A.1.5 eV　0.6 eV B.1.7 eV　1.9 eV C.1.9 eV　2.6 eV D.3.1 eV　4.5 eV 解析　光子能量hν＝2.5 eV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0.6 V 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＝mv知，最大初動(dòng)能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光電效應(yīng)方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV，對(duì)圖乙，當(dāng)

14、電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV。故選項(xiàng)C正確。 答案　C 　光電效應(yīng)的圖象分析 1.由Ek－ν圖象可以得到的信息 (1)極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc。 (2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值E＝W0。 (3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h。 2.由I－U圖象可以得到的信息 (1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的絕對(duì)值。 (2)飽和光電流Im：電流的最大值。 (3)最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc。 3.由Uc－ν圖象可以得到的信息 (1)截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)。 (2)

15、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荷量的乘積，即h＝ke。(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓) 1.(多選)某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖3所示。已知該金屬的逸出功為W0，普朗克常量為h。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A.入射光的頻率越高，金屬的逸出功越大 B.Ek與入射光的頻率成正比 C.圖中圖線的斜率為h D.圖線在橫軸上的截距為 解析　金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無(wú)關(guān)，其大小W0＝hνc，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射

16、光的頻率成線性關(guān)系，不是成正比，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知斜率k＝h，故選項(xiàng)C正確；由圖可知，圖線在橫軸上的截距為，故選項(xiàng)D正確。 答案　CD 2.研究光電效應(yīng)的電路如圖4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(　　) 圖4 解析　雖然入射光強(qiáng)度不同，但光的頻率相同，所以遏止電壓相同；又因當(dāng)入射光強(qiáng)度大時(shí)，單位時(shí)間逸出的光電子多，飽和光電流大，所以選項(xiàng)C正確。 答案　C 3.(2018·重慶萬(wàn)州月考)(

17、多選)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象如圖5所示。則由圖象可知(　　) 圖5 A.該金屬的逸出功等于hν0 B.遏止電壓是確定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān) 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hν0 D.入射光的頻率為3ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0 解析　當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，最大初動(dòng)能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hν0，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0和－eUc＝0－Ekm得，Uc＝ν－，可知當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，遏止電壓與入射光的頻率成線性關(guān)系，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從圖象上可知， 逸

18、出功W0＝hν0。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝h·2ν0－W0＝hν0，故選項(xiàng)C正確；Ekm＝h·3ν0－W0＝2hν0，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AC 　光的波粒二象性、物質(zhì)波 光的波粒二象性的規(guī)律 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，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象。 3.從傳播與作用上看：光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(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E＝hν、光子的動(dòng)量表達(dá)式p＝也可

19、以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)λ。 1.(多選)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，在屏上先后出現(xiàn)如圖6(a)(b)(c)所示的圖象，則(　　) 圖6 A.圖象(a)表明光具有粒子性 B.圖象(c)表明光具有波動(dòng)性 C.用紫外光觀察不到類(lèi)似的圖象 D.實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波 解析　圖象(a)只有分散的亮點(diǎn)，表明光具有粒子性；圖象(c)呈現(xiàn)干涉條紋，表明光具有波動(dòng)性；用紫外光也可以觀察到類(lèi)似的圖象，實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波，選項(xiàng)A、B、D正確。 答案　ABD 2.(多選)實(shí)物粒子和

20、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.β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.人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 解析　電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，可以說(shuō)明電子是一種波，故選項(xiàng)A正確；β射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡，可以說(shuō)明β射線是一種粒子，故選項(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)，中子衍射說(shuō)明中子是一種波，故選項(xiàng)C正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說(shuō)明電子束是一種波，故選項(xiàng)D正確。 答案　ACD 3.(多選)

21、1927年戴維遜和湯姆孫分別完成了電子衍射實(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7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(　　) 圖7 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 答案　ABD 活頁(yè)作業(yè) (時(shí)間：30分鐘) A級(jí)：保分練 1.(多選)下列對(duì)光的波粒二象性的說(shuō)法正確的是(　　) A.光子不僅具有能量，也具有動(dòng)量 B.光的波粒二象性指光有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)為粒子性 C.運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子也有波動(dòng)性，波長(zhǎng)與粒子動(dòng)量的關(guān)系為λ＝ D.光波和

22、物質(zhì)波，本質(zhì)上都是概率波 解析　光電效應(yīng)表明光子具有能量，康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量，選項(xiàng)A正確；波粒二象性指光有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)為粒子性，選項(xiàng)B正確；物質(zhì)波的波長(zhǎng)與粒子動(dòng)量的關(guān)系應(yīng)為λ＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光波中的光子和物質(zhì)波中的實(shí)物粒子在空間出現(xiàn)的概率滿足波動(dòng)規(guī)律，因此二者均為概率波，選項(xiàng)D正確。 答案　ABD 2.(2017·上海單科)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　由E＝hν、c＝λν得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，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由于任意能量

23、的光子在真空中傳播的速度都是相同的，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案　A 3.頻率為ν的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)(　　) A.Ekm－h(huán)ν B.2Ekm C.Ekm＋hν D.Ekm＋2hν 解析　根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選項(xiàng)C正確。 答案　C 4.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，下列四個(gè)物理過(guò)程中，一定相同的

24、是(　　) A.遏止電壓 B.飽和光電流 C.光電子的最大初動(dòng)能 D.逸出功 解析　同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量一定相同，金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強(qiáng)度相同，所以飽和光電流相同。故選項(xiàng)B正確。 答案　B 5.已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 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　由愛(ài)

25、因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W0＋mv，又由W0＝hν0，可得光電子的最大初動(dòng)能mv＝hν－h(huán)ν0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動(dòng)量，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤；又由c＝λν可知光電子頻率較小時(shí)，波長(zhǎng)較大，選項(xiàng)A正確。 答案　A 6.(2017·渭南質(zhì)檢)(多選)分別用波長(zhǎng)為λ和2λ的光照射同一種金屬，產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說(shuō)法正確的有(　　) A.該種金屬的逸出功為 B.該種金屬的逸出功為 C.波長(zhǎng)超過(guò)2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D.波長(zhǎng)超過(guò)4λ的光

26、都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 解析　由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得W0＝，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)小于或等于3λ時(shí)都能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案　AD 7.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圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.34 eV，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　依據(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

27、Ek－ν圖線應(yīng)該平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，選項(xiàng)A圖正確。 答案　A 8.(多選)現(xiàn)用某一光電管進(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，光電子的最大初動(dòng)能變大 C.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 D.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān) 解析　在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來(lái)決定，與頻率無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此選項(xiàng)A正確；根據(jù)Ekm＝h

28、ν－W0可知，對(duì)于同一光電管，逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高，最大初動(dòng)能Ekm變大，因此選項(xiàng)B正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無(wú)論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流產(chǎn)生，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由Ekm＝eUc和Ekm＝hν－W0，得hν－W0＝eUc，遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)，因此選項(xiàng)D正確。 答案　ABD 9.如圖1所示為用某金屬研究光電效應(yīng)規(guī)律得到的光電流隨電壓變化關(guān)系的圖象，用單色光1和單色光2分別照射該金屬時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能分別為Ek1和Ek2，普朗克常量為h，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A.Ek1>Ek2 B.單色光1的頻率比單色光2的頻

29、率高 C.增大單色光1的強(qiáng)度，其遏止電壓會(huì)增大 D.單色光1和單色光2的頻率之差為 解析　由于Ek1＝e|Uc1|，Ek2＝e|Uc2|，所以Ek1

30、增大 B.若將電源極性反接，電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生 C.若換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流 D.若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流 解析　若光電流已經(jīng)達(dá)到飽和，增加電路中電源電壓，電路中光電流也不再增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將電源極性反接，若加在光電管上的電壓小于截止電壓，電路中仍然有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，即便光子的能量小，但若波長(zhǎng)小于極限波長(zhǎng)，仍然有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案　D 11.(2017·湖南長(zhǎng)沙市模擬)(多選)金屬鈣的逸出功為4.3×10－19 J，

31、普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，以下說(shuō)法正確的是(　　) A.用波長(zhǎng)為400 nm的單色光照射金屬鈣，其表面有光子逸出 B.用波長(zhǎng)為400 nm的單色光照射金屬鈣，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 C.若某波長(zhǎng)的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則增大光的強(qiáng)度將會(huì)使光電子的最大初動(dòng)能增大 D.若某波長(zhǎng)的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則減小光的強(qiáng)度將會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)減少 解析　波長(zhǎng)為400 nm的單色光的光子能量為E＝h＝4.95×10－19 J，大于鈣的逸出功，可以產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能決定于入射光的頻率而

32、與其強(qiáng)度無(wú)關(guān)，但強(qiáng)度決定了單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)的多少，選項(xiàng)A、D正確。 答案　AD 12.(多選)用如圖3所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為2.5 eV 的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的示數(shù)為0.2 mA。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時(shí)，電流表示數(shù)為0。則(　　) 圖3 A.光電管陰極的逸出功為1.8 eV B.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，沒(méi)有電流流過(guò)電流表G C.光電子的最大初動(dòng)能為0.7 eV D.改用能量為1.5 eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小 解析　該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時(shí)，電流表示數(shù)

33、為0，則知光電子的最大初動(dòng)能為0.7 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，得逸出功W0＝1.8 eV，故選項(xiàng)A、C正確；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，用光子能量為2.5 eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子逸出，則有電流流過(guò)電流表，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；改用能量為1.5 eV的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，無(wú)光電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AC 13.(2018·黃岡中學(xué)模擬)(多選)如圖4所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路，電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接。用一定頻率的單色光a照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)

34、G的指針不偏轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A.a光的頻率一定大于b光的頻率 B.電源正極可能與c接線柱連接 C.用b光照射光電管時(shí)，一定沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng) D.若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→f 解析　由于電源的接法不知道，所以有兩種情況：(1)c接負(fù)極，d接正極。用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光頻率大于金屬的極限頻率。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光的頻率小于金屬的極限頻率，所以a光的頻率一定大于b光的頻率。(2)c接正極，d接負(fù)極。用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流

35、計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光產(chǎn)生的光電子能到達(dá)負(fù)極d端。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)極d端，所以a光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大，所以a光的頻率一定大于b光的頻率，故選項(xiàng)A、B正確；由以上的分析可知，不能判斷出用b光照射光電管時(shí)，一定沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→f，故選項(xiàng)D正確。 答案　ABD 14.(2017·河南鶴壁模擬)利用如圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)光電效應(yīng)，已知實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某種金屬的遏止電壓Uc與入射頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為e＝1.6×10－19 C，則(　　) 圖5 A.普朗克常量為 B.該金屬的逸出功為eU1 C.電源的右端為正極 D.若電流表的示數(shù)為10 μA，則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為6.25×1012 解析　由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，Uc＝－，知題圖乙圖線的斜率＝，則普朗克常量h＝，該金屬的逸出功為W0＝hν1＝eU1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電源左端為正極，右端為負(fù)極，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；每秒內(nèi)發(fā)出的光電子的電荷量為q＝It＝10×10－6×1 C＝10－5 C，而n＝，故每秒內(nèi)至少發(fā)出6.25×1013個(gè)光電子，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 17