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

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物理选修3-5之光电效应(含答案)

3-5之光电效应一．选择题（共30小题）1．（2013•上海）某半导体激光器发射波长为1.5×10﹣6m，功率为5.0×10﹣3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10﹣7m，普朗克常量h=6.63×10﹣34J•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1.3×10﹣18J D．光子数约为每秒3.8×1016个2．（2012•上海）在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（）A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目3．（2012•上海）根据爱因斯坦的“光子说”可知（）A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性4．（2012•海南）（模块3﹣5）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是（）A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成正比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系．5．（2010•天津）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U 的关系如图．则这两种光（）A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大6．（2010•四川）用波长为2.0×10﹣7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10﹣19J．由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s），光速c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字）（）A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz7．（2010•上海）根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（）A．B．C．hλD．8．（2007•重庆）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板面积为S，间距为d．现用波长为λ（λ1＜λ＜λ2）的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量成正比（） A．B．C．D．9．（2007•汕头模拟）图中为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源．要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，则（）A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出10．（2006•四川）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A．a光束照射时，不能发生光电效应B． c光束照射时，不能发生光电效应C． a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小11．（2006•上海）人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（）A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性性12．（2006•甘肃）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0（）A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍13．（2005•天津）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10﹣7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10﹣19C，普朗克常量为6.63×10﹣34J•s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别（）A． 5.3×1014Hz，2.2J B．5.3×1014Hz，4.4×10﹣19JC． 3.3×1033Hz，2.2J D．3.3×1033Hz，4.4×10﹣19J14．（2005•江苏）为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是（）A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B．光既具有波动性，又具有粒子性C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系15．（2005•江苏）在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m=1.67x10﹣27kg，普朗克常量h=6.63x10﹣34J•s，可以估算德布罗意波长λ=1.82x10﹣10m的热中子动能的数量级为（）A．10﹣17J B．10﹣19J C．10﹣21J D．10﹣24J16．（2004•江苏）下列说法正确的是（）A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变17．（2003•天津）如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为（）A．1.9eV B．0.6eV C．2.5eV D．3.1eV18．（2003•上海）爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说．从科学研究的方法来说，这属于（）A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳19．（2001•上海）光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的是（）A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷20．（2000•上海）下列关于光的说法中正确的是（）A．在真空中红光波长比紫光波长短B．红光光子能量比紫光光子能量小C．红光和紫光相遇时能产生干涉现象D．红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射21．（2013•镇江二模）如图是研究光电效应的电路，则下列关于光电流与电压的关系图象正确的是（）A．B．C．D．22．（2013•漳州模拟）某种颜色的单色光照射到金属表面时，有光电子逸出，如果照射光的颜色不变，而光的强度增强，那么将会出现（）A．该金属材料的逸出功增大B．逸出光电子的时间间隔将增加C．光电子的最大初动能增大D．单位时间内逸出的光电子数目增加23．（2013•闸北区二模）“约索夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν=kU．已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（）A．2e/h B．h/2e C．2he D．1/2he24．（2013•闸北区二模）入射光照射到某一金属表面而发生了光电效应．将入射光的强度减弱而保持其频率不变，则（）A．从光照射至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．电子所能够吸收到的光子能量将明显减小C．可能难以产生光电效应D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小25．（2013•扬州模拟）在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管，若实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是（）A．a光频率大于b光频率B． a光波长大于b光波长C． a光强度高于b光强度D．a光照射光电管时产生光电子的最大初动能较大26．（2013•徐汇区二模）四种颜色的光分别通过同一双缝产生的双缝干涉图案如图中各选项所示，用这四种颜色的光分别照射某金属板，只有两种光能产生光电效应，则能产生光电效应的光线中，光子能量较小的光对应的双缝干涉图案是（）A．B．C．D．27．（2013•西城区一模）用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子．为了增大光电子的最大初动能，下列措施可行的是（）A．增大入射光的强度B．增加入射光的照射时间C．换用频率更高的入射光照射锌板D．换用波长更长的入射光照射锌板28．（2013•石景山区一模）对于同种金属，产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是（）A． E k与照射光的强度成正比B．E k与照射光的波长成正比C． E k与照射光的频率成线性关系D．E k与光照射的时间成线性关系29．（2013•汕头二模）如图是研究光电效应的装置，用一定频率的光束照射金属板K，有粒子逸出，则（）A．逸出的粒子是电子B．改变光束的频率，金属的逸出功随之改变C．减少光束的光强，逸出的粒子初动能减少D．减小光束的频率，金属板K可能没有粒子逸出30．（2013•南开区一模）2005年是“世界物理年”，100年前的1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属时可能发生光电效应3-5之光电效应参考答案与试题解析一．选择题（共30小题）1．（2013•上海）某半导体激光器发射波长为1.5×10﹣6m，功率为5.0×10﹣3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10﹣7m，普朗克常量h=6.63×10﹣34J•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1.3×10﹣18J D．光子数约为每秒3.8×1016个考点：光子；电磁波谱．分析：根据波长的大小判断激光器发射的是哪种电磁波．根据E=h求出光子能量，根据E=Pt=nh求出单位时间内发生的光子数．解答：解：A、波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．C、光子能量E==1.326×10﹣19J．故C错误．D、每秒钟发出的光子数n=．故D正确．故选BD．点评：解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系．2．（2012•上海）在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（）A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率．解答：解：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，由公式E K=hf﹣W知，W为逸出功不变，所以光电子的最大初动能取决于入射光的频率，A正确．故选A点评：本题考查了发生光电效应的条件和光电效应方程的应用．3．（2012•上海）根据爱因斯坦的“光子说”可知（）A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性考点：光子．分析：爱因斯坦的“光子说”提出在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与频率成正比，即E=hv（h=6.626×10﹣34 J．S）解答：解：A、“光子说”提出光子即有波长又有动量，是波动说和粒子说的统一，故A错误；B、光的波长越大，根据，频率越大，故能量E=hv越小，故B正确；C、爱因斯坦的“光子说”提出在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为E=hv，故光的能量是不连续的，故C错误；D、当光子数很少时，显示粒子性；大量光子显示波动性，故D错误；故选B．点评：爱因斯坦的“光子说”很好地将光的粒子性和波动性统一起来，即单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性．4．（2012•海南）（模块3﹣5）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是（）A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成正比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系．考点：爱因斯坦光电效应方程；光电效应．专题：压轴题；光电效应专题．分析：根据光电效应方程E km=hv﹣W0进行分析．解答：解：A、光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A正确．B、根据光电效应方程E km=hv﹣W0=，对于同种金属，逸出功相同，知最大初动能与入射光的波长不成正比．故B错误．C、最大初动能与照射光的时间无关．故C错误．D、根据光电效应方程E km=hv﹣W0知，同种金属，逸出功相等，则最大初动能与入射光的频率成线性关系．故D正确．E、对于不同的金属，逸出功不同，若照射光的频率不变，根据光电效应方程E km=hv﹣W0知，E k与金属的逸出功成线性关系．故E正确．故选ADE点评：解决本题的关键掌握光电效应方程E km=hv﹣W0，知道最大初动能与入射光的强度和照射时间无关．5．（2010•天津）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光（）A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大考点：爱因斯坦光电效应方程；全反射；双缝干涉的条纹间距与波长的关系．专题：压轴题．分析：要明确各种单色光的折射率和波长、频率之间的关系：折射率越大则频率越大，波长越小．对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的．解答：解：A、由光电效应方程，由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大，b光的频率大，波长小，故A错误；B、b光的频率大，在玻璃中的折射率n b大，由可知：从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光大，故B正确；C、发生双缝干涉时，，b光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大，故C正确；D、在玻璃中的折射率n b＞n a，b光的偏折程度大，故D错误．故选BC．点评：要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关．6．（2010•四川）用波长为2.0×10﹣7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10﹣19J．由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s），光速c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字）（）A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz考点：爱因斯坦光电效应方程．专题：计算题．分析：本题中根据波长、光速、频率关系可以求出紫外线的频率，知道了所释放电子的最大初动能，利用光电效应方程即可求出钨的极限频率．解答：解：由光电效应方程E km=hv﹣W0①紫外线的频率为：②逸出功为：W0=hv0③由①②③可得：故选项ACD错误，B正确．故选B．点评：本题比较简单，但是涉及物理较多，要明确各物理量之间的关系，同时注意计算要准确．7．（2010•上海）根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（）A．B．C．hλD．考点：光子．专题：物理光学综合专题．分析：本题比较简单，直接根据光子能量公式即可求解．解答：解：光子能量为：E=hv ①光子频率、波长、光速之间关系为：②联立①②得光子的能量为：，故BCD错误，A正确．故选A．点评：本题考查了光子能量的表达式，比较简单，要明确光子能量、波长、频率、光速等之间关系．8．（2007•重庆）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板面积为S，间距为d．现用波长为λ（λ1＜λ＜λ2）的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量成正比（）A．B．C．D．考点：爱因斯坦光电效应方程；电容．分析：解决本题的关键是：首先利用光电效应方程求出电子的初动能，然后理解电容器最终带电量的含义：即电子不能再运动到负极板，其临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零．解决本题最简单的方法是：排除法．根据λ1＜λ＜λ2可知，该光不能使铂发生光电效应，故含有λ1的选项不对，只有D正确．解答：解：铂的极限波长为λ1，钾的极限波长为λ2，因为λ1＜λ＜λ2．由公式v=c/λ，极限波长短的极限频率高．所以，当以波长λ的光入射到两金属板内表面上时，只能使钾金属板发生光电效应．钾失去电子而成为电容器的正极板，光电子运动到铂金属板上后使铂金属板成为电容器的负极板．电子从钾金属板飞出时的动能为：E k=hv﹣W2=﹣=，公式中W2为钾金属的逸出功．光电子不断从钾极板发出，又不断到达铂极板，使电容器带电不断增加，电压也不断增大，这个电压是使光电子减速的反向电压．当某时刻，光电子恰好到达铂极板时其速度减为零，则电容器的电量达到最大值Q=CU（这里的电压U相当于反向截止电压．）由动能定理可以得到：eU=E k=，平行板电容器的电容：C∝Q=CU∝××∝，故选项ABC错误，D正确．故选D．点评：本题难度较大，将光电效应和电容器、带电粒子在电场中的运动联系起来．解决本题时可用排除法：根据λ1＜λ＜λ2可知，该光不能使铂发生光电效应，故含有λ1的选项不对，只有D正确．9．（2007•汕头模拟）图中为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源．要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，则（）A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度是很小的，要使电子到达阴极A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线．因此，K、A之间应有使电子加速的电场．解答：解：E为灯丝电源，对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度是很小的，要使电子到达阴极A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线．因此，K、A之间应有使电子加速的电场，故Q应接高压电源正极．D正确．故选D点评：本题考查了X射线管的结构和工作原理，难度不大，要弄清电子射出的方向和X射线射出的地方．10．（2006•四川）现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A． a光束照射时，不能发生光电效应B． c光束照射时，不能发生光电效应C． a光束照射时，释放出的光电子数目最多D． c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小考点：光电效应．分析：根据光电效应的条件：γ＞γ0，而，判断出a光、c光照射该金属，能否发生光电效应．放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定．光电子的最大初动能可由光电效应方程去比较．解答：解：A、波长关系为λa＞λb＞λc，则γa＜γb＜γc．b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应．故A正确，B错误．C、放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定．故C错误．D、根据光电效应方程：，知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大．故D错误．故选A．点评：解决本题的关键掌握光电效应的条件，光电效应方程及单位时间内放出光电子的数目由入射光的强度决定．11．（2006•上海）人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（）A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性性考点：光的本性学说的发展简史．专题：光的衍射、偏振和电磁本性专题．分析：牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质．光既具有波动性又具有粒子性，光是一种电磁波，干涉是波特有的现象．解答：解：A、牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质．故A错误．B、干涉是波特有的现象，故光的双缝干涉实验显示了光具有波动性，故B正确．C、麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在．故C正确．D、光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性，故D正确．故选BCD．点评：多读教材，加强基础知识积累就能顺利解决此类题目．12．（2006•甘肃）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0（）A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：逸出功与极限频率的关系为W=hv0，每种金属都有自己固定的极限频率，即每种金属的光电子的逸出功是固定的；根据光电效应方程可以判断光电子最大初动能的变化情况．解答：解：金属中电子的逸出功W是一定的，等于恰好能产生光电效应的光的能量hν0，ν0称为金属的极限频率，故C错误；只要入射光的频率大于极限频率，该金属即可发生光电效应，故A正确；根据光电效应方程E km=hν﹣W，其中W=hν0，可判断B正确，D错误．故选AB．点评：对于光电效应现象要正确理解极限频率、入射光频率、逸出功、最大初动能、光照强度、光电流大小等之间的关系．13．（2005•天津）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10﹣7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10﹣19C，普朗克常量为6.63×10﹣34J•s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别（）A． 5.3×1014Hz，2.2J B． 5.3×1014Hz，4.4×10﹣19JC． 3.3×1033Hz，2.2J D． 3.3×1033Hz，4.4×10﹣19J考点：爱因斯坦光电效应方程．专题：计算题．分析：题目比较简单，根据逸出功W0=hv0，和光电效应方程：E K=hv﹣W0直接进行求解．解答：解：根据据逸出功W0=hv0，得：根据光电效应方程：E K=hv﹣W0①光速、波长、频率之间关系为：②由①②解得：，故选项ACD错误，B正确．故选：B．点评：本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，同时注意计算的准确性．14．（2005•江苏）为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是（）A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B．光既具有波动性，又具有粒子性C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系考点：光的波粒二象性；布朗运动；光电效应；爱因斯坦质能方程．专题：布朗运动专题；光的衍射、偏振和电磁本性专题；光电效应专题；爱因斯坦的质能方程应用专题．分析：布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的运动；光既具有波动性，又具有粒子性；光电效应方程有E Km=hγ﹣w；爱因斯坦质能方程E=mC2．解答：解：A、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的运动，反映了液体分子的无规则运动，故A错误．B、光既具有波动性，又具有粒子性，大量光子表现出光的波动性，单个光子表现出光的粒子性，频率越高粒子性越明显，频率越低波动性越明显．故B正确．C、根据光电效应方程有E Km=hγ﹣w，故光电子的最大初动能与入射光强度无关，故C错误．D、根据爱因斯坦质能方程E=mC2，可知物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系．故D正确．故选BD．点评：这种题目是识记性质，只要记住力这些相关的基础知识即可解决此类题目．15．（2005•江苏）在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m=1.67x10﹣27kg，普朗克常量h=6.63x10﹣34J•s，可以估算德布罗意波长λ=1.82x10﹣10m的热中子动能的数量级为（）A．10﹣17J B．10﹣19J C．10﹣21J D．10﹣24J考点：物质波．分析：热中子的动能由热中子的质量与速度求出，然而速度则是由λ=与P=mv算出．解答：解：由德布罗意波公式λ=得P=而P=mv，则v==m/s=2.18×103m/s 所以E==J=3.97×10﹣21J因此热中子的动能的数量级10﹣21J故选：C点评：任何物体均有物质波，不过质量很小时物质具有波的特性体现显著．16．（2004•江苏）下列说法正确的是（）A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变考点：光的电磁本性；波长、频率和波速的关系；概率波．专题：光的波粒二象性和物质波专题．。

光电效应波粒二象性(含答案)

图1第2课时光电效应波粒二象性导学目标 1.能认识光电效应现象，理解光电效应的实验规律，会用光子说解释光电效应.2.掌握光电效应方程，会计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量．一、黑体辐射与能量子 [基础导引]判断下列说法的正误：(1)一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 ( ) (2)黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射 ( ) (3)带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 ( ) (4)普朗克最先提出了能量子的概念 ( ) [知识梳理] 1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体． (2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图1所示．a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动． 2．能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.626×10－34J·s(一般取h ＝6.63×10－34J·s)．特别提醒在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．二、光电效应 [基础导引]已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，则 ( ) A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大D ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 [知识梳理] 1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做____________．2．光电效应规律(1)每种金属都有一个____________．(2)光子的最大初动能与入射光的________无关，只随入射光的________增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是________的．(4)光电流的强度与入射光的________成正比．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝________，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.(2)光电效应方程：____________其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．4．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的________频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的__________，叫做该金属的逸出功．三、光的波粒二象性、物质波[基础导引]判断下列说法的正误：(1)光电效应反映了光的粒子性()(2)大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性()(3)光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性()(4)只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的() [知识梳理]1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的____________性．2．物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率____的地方，暗条纹是光子到达概率____的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝________，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.图2考点一对光电效应规律的理解考点解读1．爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0. hν：光子的能量． W 0：逸出功．E k ：光电子的最大初动能． 2特别提醒光电效应方程研究的对象是从金属表面逸出的光电子，其列式依据为能量守恒定律．3．由E k —ν图象可以得到的物理量(如图2所示) (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc . (2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值W 0＝E . (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h . 典例剖析例1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么 ( ) A ．从光照至金属表面上到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将减小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图3图4图5跟踪训练1 (2011·福建理综·29(1))爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图3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 ．E km 与入射光强度成正比 C ．当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考点二波粒二象性考点解读1．粒子的波动性：实物粒子也具有波动性，满足如下关系：ν＝εh 和λ＝hp ，这种波称为德布罗意波，也叫物质波． 2．光的波粒二象性光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为： (1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性． (2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性．典例剖析例2 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( ) 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跟踪训练2 如图4所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为亮条纹，Q 处为暗条纹．不改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某一光子 ( ) A ．一定到达P 处 B ．一定到达Q 处 C ．可能到达Q 处 D ．都不正确考点三光电效应方程的应用典例剖析例3 如图5所示，当开关S 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，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0.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零． (1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功．思维导图跟踪训练3 (2010·四川理综·18)用波长为2.0×10－7m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字) ( )A ．5.5×1014 HzB ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz16.用光电管研究光电效应例4 (2010·江苏单科·12C)研究光电效应的电路如图6所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与 A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是________．建模感悟1．常见电路(如图所示)2．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． (2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 3．概念辨析⎩⎨⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量E ＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧ 每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能跟踪训练4 如图7是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用可见光照射光电管的阴极K ，电流表中有电流通过，则图7图8( )A ．滑动变阻器的滑动触头由a 端向b 端滑动的过程中，电流表中一定无电流通过B ．滑动变阻器的滑动触头由a 端向b 端滑动的过程中，电流表的示数一定会持续增大C ．将滑动变阻器的滑动触头置于b 端，改用紫外线照射阴极K ，电流表中一定有电流通过 D ．将滑动变阻器的滑动触头置于b 端，改用红外线照射阴极K ，电流表中一定有电流通过A 组光电效应规律的理解1．光电效应的实验结论是：对于某种金属 ( ) A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大2．对光电效应的理解正确的是 ( ) A ．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同B 组光电效应方程的应用3．(2010·浙江理综·16)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8所示．则可判断出( ) 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4．(2011·课标·35(1))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 .C组光的波粒二象性5．下列表述正确的是() A．β衰变的实质在于原子核内某个中子转化成了一个质子和一个电子B．光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的C．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核结构模型D．德布罗意的“物质波”假设否定了光具有波动性6．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子() A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大图1课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于 ( ) A ．等效替代 B ．控制变量 C ．科学假说 D ．数学归纳2．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C ．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D ．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应3．(2009·宁夏、辽宁理综)关于光电效应，下列说法正确的是 ( ) A ．极限频率越大的金属材料逸出功越大B ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D ．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多4．(2011·上海单科·2)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 ．改用频率更小的紫外线照射 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5．以下说法正确的是 ( ) A ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究发现了原子的核式结构 B ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C ．用绿光照射一光电管，能够发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，可改用紫光照射D ．已知能使某金属发生光电效应的单色光的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν06. 如图1是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知 ( ) A ．该金属的逸出功等于E B ．该金属的逸出功等于hνcC ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc 2时，产生的光电子的最大初动能为E27．如图2所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知 ( )图2A ．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB ．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5 eV8．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置(如图3a)在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图b 所示．则正确的是 ( )图3A ．乙光的频率小于甲光的频率B ．甲光的波长大于丙光的波长C ．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D ．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能 9现用波长为400 nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s) ( )A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种二、非选择题10．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是____，可能相同的是____，一定不同的是____． A ．光子的能量 B ．光电子的逸出功 C ．光电子动能 D ．光电子初动能 11．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)12．波长为λ＝0.17 μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B＝5.6×10－6 T·m，光电子质量m＝9.1×10－31 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C．求：(1)光电子的最大动能．(2)金属筒的逸出功．复习讲义基础再现一、基础导引 (1)× (2)√ (3)√ (4)√二、基础导引 AB知识梳理 1.光电子 2.(1)极限频率 (2)强度频率 (3)瞬时 (4)强度3．(1)hν (2)E k ＝hν－W 0 4.(2)最小 (3)最小值三、基础导引 (1)√ (2)× (3)√ (4)×知识梳理 1.(1)波动 (2)粒子 (3)波粒二象 2.(1)大小(2)h p 课堂探究例1 C跟踪训练1 D例2 D跟踪训练2 C例3 (1)0.6 eV (2)1.9 eV跟踪训练3 B例4 C跟踪训练4 C分组训练1．AD 2.BD 3.B4.hc λ0 hc (λ0－λ)eλ0λ5．AB 6.CD课时规范训练1．C2．AD3．A4．B5．BC6．ABC7．AC8．B9．A10．A CD B11．(1)4.42×10－19 J (2)能(3)1.36×10－19 J12．(1)4.41×10－19 J(2)7.29×10－19 J。

波料二象性光电效应原子结构例题讲解与练习配答案

波料二象性光电效应原子结构知识点梳理一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体表面发射出________的现象．2．规律(1)各种金属都存在一个极限频率ν0，只有入射光的频率______________ν0时才能发生光电效应；(2)瞬时性：光照射到金属，光电子的产生是________，光电子的产生时间不超过10－9s；(3)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，随着入射光的频率增大而________；(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成________比．3．解释依据(1)光子说：光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个________，光子的能量ε跟光的频率ν成正比，即ε＝________；(2)爱因斯坦光电效应方程：E K＝________，E K是光电子的最大初动能，W0是金属的________．二、玻尔理论1．三条假说(1)定态：原子只能处于一系列________的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量，这些状态叫做________；(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射(或吸收)一定的能量，即：ΔE＝________；(3)轨道量子化：原子的不同能量状态跟电子沿________绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是________的．2．氢原子模型(1)轨道量子化：r n＝________，r0＝0.53×10－10m，(n＝0,1,2,3，…)(2)能量量子化：E n＝________，E1＝－13.6 eV，(n＝0,1,2,3，…)(3)跃迁量子化：原子在两个能级之间跃迁时辐射或吸收光子的能量满足：hν＝________.3．氢原子能级分布(如图52－1所示)(1)吸收光子的条件：电子从______能级向______能级跃迁(如从基态向激发态跃迁)．(2)释放光子的条件：电子从______能级向______能级跃迁(如从激发态向基态跃迁)．(3)原子发生电离的条件：吸收大于或等于逸出功的能量．图52－1一光电效应1、电子2、大于或等于瞬时的增大正3、光子hv hv-w0 逸出功二、玻尔理论1 不连续定态E初－E终不同轨道不连续2 n2r0 E1/n2Em-En3 低高高低考点讲解考点一对光电效应的理解1．光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子对其的引力而逃逸出金属表面，成为光电子的现象．2．每个电子只能吸收一个光子的能量．3．光子说成功地解释了光电效应现象，光电效应现象表明光具有粒子性．4．逸出功W0与极限频率ν0的关系为：W0＝hν0.例1 [2010·浙江卷] 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52－2所示，则可判断出( )图52－2A.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例1 B[解析]本题考查有关光电效应的知识，中档题．根据光电流与电压之间的关系图可知，甲、乙两光的截止电压相同，则两光的频率相同，波长相等，A错．丙光的截止电压最大，所以丙光的频率最大，波长最小，B对．根据爱因斯坦的光电效应方程，对于同一个金属，截止频率是个定值，C错．逸出功是一样的，则频率大的光对应产生的光电子最大初动能大，D错．例1 [2010·四川卷] 用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz[解析] 本题考查的是光电效应．由光电效应可知，入射光子的能量等于逸出功与最大初动能的和，即hν＝W ＋E k 0，又有c ＝λν，W ＝hν0，由以上三式得钨的极限频率ν0＝c λ－E k 0h ＝3×1082×10－7Hz －4.7×10－196.63×10－34Hz ＝7.9×1014Hz ，故选择B . 变式题 [2010·郑州模拟] 如图55－3所示是光电管使用原理图，则( )图55－3A.光电管可以将光信号转变为电信号B ．如果用绿光照射阴极K 时电流表G 有读数，则用红光照射K 时电流表也一定有读数C ．如果把电源反接，电流表示数一定为零D ．如果断开开关S ，电流表示数不一定为零[解析] 本题考查光电效应，中档题．光电管的原理是光电效应，可以将光信号转变成电信号，A 对．绿光的频率大于红光的频率，如果绿光能发生光电效应，红光不一定能，B 错．把电源反接，如果达到截止电压，电流表读数才能为零，C 错．断开开关S ，光电子逸出形成光电流，电流表示数不一定为零，D 对．考点二波粒二象性1．光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量(E ＝hν)和动量(p ＝h λ)，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中．E ＝hν＝h c λ，p ＝hνc ＝hλ.事实上，不仅光具有波粒二象性，一切运动的物体都具有波粒二象性，其波长λ＝hp(德布罗意波长)．宏观物体的德布罗意波长非常小，很难观察到它们的波动性．2．要注意到：在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著，即我们观察到这对矛盾的主要方面．具体地说就是：光在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性．总之，频率越低的光，波动性越显著；频率越高的光，粒子性越显著．例2 [2010·海淀模拟] 下列说法中正确的是( ).在关于物质波的表达式E ＝hνp ＝hλ中，波长λ、频率ν都是描述物质波动性的物理．光的偏振现象说明光是纵波C．光的干涉和衍射现象说明光具有粒子性D．光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性[解析] 波长和频率都是波特有的，只能用来描述物质的波动性，A正确；光的偏振现象说明光是横波，纵波没有偏振现象，B错误；干涉和衍射都是波特有的，这两种现象说明光具有波动性，C错误；光电效应只说明光具有粒子性，D错误．该题属于容易题式题关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B．光在传播时往往表现出波动性，光跟物质相互作用时往往表现出粒子性C．频率高的光波动性显著，频率低的光粒子性显著D．光既有波动性又有粒子性，说明光既是波又是粒子[解析] 光在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著．大量光子的产生效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性，A对，B对．频率高的光波长短，波动性不明显，C错．不能将光的波粒二象性理解成光既是波又是粒子，它既不同于宏观概念中的波，也不同于宏观概念的粒子，D错考点三能级与能级跃迁1．氢原子受激发由低能级向高能级跃迁当光子作用使原子发生跃迁时，只有光子能量满足hν＝E m－E n的条件时，原子才能吸收光子的全部能量而发生跃迁．当用电子等实物粒子作用在原子上，只要入射粒子的动能大于或等于原子某两“定态”能量之差E m－E n，即可使原子受激发而向较高能级跃迁．如果光子或实物粒子与原子作用而使原子电离(绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”，即n＝∞的状态)时，不受跃迁条件限制，只不过入射光子能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大．2．氢原子自发辐射由高能级向低能级跃迁(1)当一群氢原子由某个能级向低能级跃迁时，可能产生的谱线条数为n n－12条．(2)当单个氢原子处于某个能级向低能级跃迁时，最多可能产生(n－1)个频率的光子．例2 [2010·山东卷] 大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV)．例2 2 －1.51[解析] E1＝－13.6 eV，E3＝－1.51 eV，由于hν＝E m－E n，所以这些原子分布在2个激发态能级上，最高能级的能量值为－1.51 eV.[2010·海淀模拟] 如图59－3所示为氢原子的能级图．用大量能量为12.76 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有几种不同波长的光波( )图59－3A．3种B．4种C．5种D．6种变式题 D[解析] 由图可知基态氢原子的能级值为－13.61 eV，吸收12.76 eV的能量后变为－0.85 eV，原子跃迁到了第4能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是n n－12＝6种，故D选项正确．例3氢原子部分能级示意图如图55－5所示，不同色光的光子能量如下表所示色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A．红、蓝靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝靛、紫[解析] 如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛光，所以选项A正确．变式题[2010·西城模拟] 氢原子的部分能级如图55－6所示．用单色光照射处于基态的氢原子，氢原子吸收光子后跃迁到n( )图55－6A．吸收光子的能量可以是任意值B．吸收光子的能量是某一确定值C．放出光子的能量可以是任意值D．放出光子的能量是某一确定值[解析] 根据跃迁假设——原子向外辐射(或吸收)光子的能量与发生跃迁的两个轨道有关，即hν＝E m－E n，一群氢原子从量子数为n＝3的激发态跃迁到基态时，可能辐射的光谱条数为N＝n n－1＝3，故B选项正确．本题难度中等．21．[2011·贵阳模拟] 用绿光照射一个光电管发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是()A．改用紫外线照射B．改用红外线照射C．改用强度较大的绿光照射D．改用强度较大的红光照射2．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，若这群氢原子向低能级跃迁，则( )A ．氢原子可能辐射6种频率的光B ．氢原子可能辐射8种频率的光C ．有3种频率的辐射光能使钙发生光电效应D ．有4种频率的辐射光能使钙发生光电效应[解析] AC 由n ＝4能级状态向低能能跃迁可以辐射C ＝6种频率的光子，选项A 正确、B 错误；在这6种频率的光子中，只有2→1、3→1、4→1三种跃迁辐射的光子能量大于钙金属的逸出功，可知选项C 正确、D 错误．智能演练场1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图15－1－5所示，这时锌板带________电，指针带________电．解析：在光电效应实验中，锌板因逸出电子带正电，验电器由于与锌板接触也带正电，其指针也带正电．答案：正正2．已知金属铯的逸出功为1.9 eV ，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV ，求入射光的波长应为多少？解析：根据光电效应方程E k ＝hν－W 0可得入射光的频率为ν＝E k ＋W 0h由c ＝νλ可得入射光的波长为 λ＝c ν＝hcE k ＋W 0＝6.63×10－34×3×108(1.0＋1.9)×1.6×10－19 m ≈4.3×10－7 m. 答案：4.3×10－7 m3．如图15－1－6所示，氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到 n ＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV 的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图15－1－6中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析：氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，满足hν＝E n －E 2＝2.55 eV E n ＝hν＋E 2＝－0.85 eV ，所以n ＝4. 基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应提供： ΔE ＝E 4－E 1＝12.75 eV 跃迁图见下图答案：12.75 eV 见解析图4．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现．(1)关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是 ( ) A ．证明了质子的存在B ．证明了原子核是由质子和中子组成的C ．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)在α粒子散射实验中，现有一个α粒子以2.0×107 m/s 的速度去轰击金箔后，若金原子的核电荷数为79.求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为E p ＝k q 1q 2r ，α粒子质量为6.64×10－27kg)．解析：(1)α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C 对，A 、B 错．玻尔发现了电子轨道量子化，D 错． (2)α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d ，12m v 2＝k q 1q 2dd ＝2kq 1q 2m v 2＝2×9.0×109×2×79×(1.6×10－19)26.64×10－27×(2.0×107)2 m ≈2.7×10－14 m. 答案：(1)C (2)2.7×10－14m5．在氢原子中，如果电子从r 1＝0.53×10－10m 的轨道上，由于获得能量而进入r 2＝2.12×10－10m 的轨道上做匀速圆周运动，求在该轨道上电子的动能是多少？(k ＝9.0×109 N·m 2/C 2) 解析：由于电子与原子核间的库仑力充当向心力，则k q e 2r 22＝m v 2r 2所以E k ＝12m v 2＝kq e 22r 2＝9.0×109×(1.6×10－19)22×2.12×10－10 J ≈5.4×10－19 J. 答案：5.4×10－19J6．氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1是基态能量，而n ＝1,2，…，若一氢原子发射能量为－316E 1的光子后处于比基态能量高出－34E 1的激发态，则氢原子发射光子前、后分别处于第几能级？解析：设氢原子发射光子前、后分别处于第l 与第m 能级，则依题意有 E 1l 2－E 1m 2＝－316E 1 E 1m 2－E 1＝－34E 1 解得：m ＝2，l ＝4. 答案：4 27．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n2)，当n ＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由c ＝λν得ν＝c λ＝3×1081.09×10－6Hz ≈2.75×1014Hz.答案：(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz8．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV 和10 eV ，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？(λ为未知量) 解析：设此种金属的逸出功为W 0，极限波长为λ0.由爱因斯坦光电效应方程： h c λ－W 0＝E k1，h c 2λ－W 0＝E k2，h cλ0＝W 0可得：λ0≈1.24×10－7 m. 答案：1.24×10－7 m9．一速度为v 的高速α粒子(24He)与同方向运动的氖核(1020Ne)发生弹性正碰，碰后α粒子恰好静止．求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)．解析：设α粒子与氖核的质量分别为m α与m Ne ，氖核在碰撞前后的速度分别为v Ne 与v Ne ′由动量守恒与机械能守恒定律，有m αv ＋m Ne v Ne ＝m Ne v Ne ′ ① 12m αv 2＋12m Ne v Ne 2＝12m Ne v Ne ′2 ② 解得v Ne ＝m Ne －m α2m Ne v ③v Ne ′＝m Ne ＋m α2m Ne v ④已知m αm Ne ＝15 ⑤将⑤式代入③④式得：v Ne ＝25v ，v Ne ′＝35v .答案：25v 35v10．(1)下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 ( )A ．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B ．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C ．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D ．光的频率越高，波动性越显著(2)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．解析：(1)光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A 选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B 选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C 选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D 选项错．故选B.(2)粒子的动量p ＝2mE k ，物质波的波长λ＝h p由m n ＞m e ，知p n ＞p e ，则λn ＜λe .答案：(1)B (2)λn ＜λe。

江苏省2019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

第2讲光电效应波粒二象性一、选择题1. (2018·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. (2018·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,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. (2018·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E km,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2E kmB. 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E km+hνC. 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E km +hνD. 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. (2018·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( )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.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—34J·s,光速c=3.0×108m/s) ( )A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种7. (2018·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E km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. E km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. (2018·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( )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. (2018·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. (2018·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,U c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. (2018·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.三、计算题12. (2018·南京、盐城一模)铝的极限频率为1.1×1015Hz,现用频率为1.5×1015Hz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. (2018·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,U c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E km.(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E k=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.3. BD 【解析】由爱因斯坦光电效应方程hν=W+E km,用频率为2ν的光照射时h·2ν=W+E'km,联立可得E'km=E km+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= E km -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eU c=E k和hν=W0+E k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E km=hν-W,可知光电子的最大初动能E km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E km>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E km=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-E k=(3.11-1.21)eV=1.90eV.10. eU cν-【解析】由遏止电压为U c得出-U c e=0-E km,得出E km=U c e;再由光电效应方程得出E km=U c e=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E k=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-hν0.12. hν=W+E km,E km=hν-hν0=2.64×10-19 J.13. (1) eU c(2) ν-【解析】 (1) E km=eU c.(2) 由光电效应方程有E km=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E k=hν-W0=h(ν-νc)=1.36×10-19 J.。

高考物理大一轮复习第十四章选修3_52光电效应波粒二象性课件

•
【答案】 2E
【答案】
E νc
【解析】 (1) 由光电效应方程 Ek＝hν－W0，结合图象可知金属的逸出功 W0＝E，极限频率为 νc，所以 hνc－W0＝0，解得 h＝νEc.
(2) E′k＝h×3νc－W0＝2E.
对概率波的理解
1. 光波是概率波，明条纹是光子到达的几率较大，暗条纹是光子到达的几率较小，这与经典波的振动叠加原理有所不同．
• D. 大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性
• 【解析】实物粒子的波动性指实物粒子是概率波，与经典的波不同，A错误；微观粒子落点位置不能确定，与经典粒子有确定轨迹不同，B正确；单缝衍射中，微观粒子通过狭缝，其位置的不确定量等于缝宽，其动量也有一定的不确定量，C错误；波动性和粒子性是微观粒子的固有特性，无论何时二者都同时存在，D正确．
落在各点的概率是不一样的，即光子落在亮处的概率不_____，而落在暗处的概率_____，这样的波称之
为概率波．
大
小
考点突破
光电效应的规律
• 1. 任何一种金属都有一个截止频率或极限频率ν 0，入射光的频率必须大于ν 0才能发生光电效应．
• 2. 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．
5. 理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．
• 典题演示4 (2016·扬州一模)某金属在光的照射下发生光电效应，光电
子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系如图所示．试求： • (1) 普朗克常量h(用图中字母表示)．
• (2) 入射光的频率为3ν c时，产生的光电子的最大初动能Ek′.
• 3. 光电效应的发生是瞬时的，不超过10－9 s. • 4. 发生光电效应时，入射光越强，饱和光电流越大，逸出的

高考物理一轮复习第14章近代物理初步第1节光电效应波粒二象性教案(含解析)

第1节光电效应波粒二象性一、光电效应1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。

2．光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个极限频率。

(2)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。

(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

3．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c。

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。

不同的金属对应着不同的极限频率。

二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。

其中h＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。

2．逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的最小值。

3．最大初动能发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。

4．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：E k ＝hν－W 0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。

三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。

(2)光电效应说明光具有粒子性。

(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。

2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。

(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长λ＝h p，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。

1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)光子说中的光子，指的是光电子。

2015届高三物理大一轮复习(选修3-5)：1-2 光电效应波粒二象性

时，产生了光电效应，这时
A．锌板带负电 B．有正离子从锌板逸出
(
)．
C．有电子从锌板逸出
D．锌板会吸附空气中的正离子解析误．锌板在紫外线的照射下产生了光电效应，说明锌板上有光电子飞出，所以锌板带正电，C正确，A、B、D错
答案
C
【跟踪短训】
1．光电效应的实验结论是：对某种金属
生光电效应
(
)．
答案 D
热点一
对光电效应规律的理解
1．用光子说解释光电效应及其规律 (1)光照射金属时，电子吸收一个光子 (形成光电子 )的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程． (2)电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功(逸出功 W)．要使入射光子的能量不小于 W，对应频 W 率 ν0＝ h 为极限频率．
(3)光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大． (4) 入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越
多，产生的光电子越多，射出的光电子做定向移动时形成
的光电流越大． 2．两条对应关系光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．
【典例 1】 (2013· 上海单科， 2) 当用一束紫外线照射锌板
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光
电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的
最大初动能就越大
解析
每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率
大于极限频率 ν0 时，才会发生光电效应，选项 A 正确、 B 错

2017年高考物理(人教版全国I)一轮复习习题选修3-5 基础课时2光电效应波粒二象性含答案

基础课时2光电效应波粒二象性一、单项选择题1.关于光电效应，下列说法中正确的是()A.光电子的最大初动能随着入射光强度的增大而增大B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光照射都不能发生光电效应解析由爱因斯坦光电效应方程易知选项A、B错误，D正确；针对选项C 的说法，正确的理解是这样的，饱和光电流的大小与光强有关，但不等于说与入射光频率无关，饱和光电流与光强成正比的结论应是在入射光频率一定的条件下才成立。

若入射光强度一定，入射光的光子数便取决于光子的能量了，根据光子说可知ε＝hν，频率越大的光子能量越大，则光子数目越少，入射光子数便越少，打出的光电子数就少，饱和光电流便小了，所以在光强一定时，入射光的频率越大，饱和光电流越小。

答案 D2.(2016·河北衡水模拟)现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。

当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为13E k，当改用c光束照射该金属板时()A.能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为1 6E kB.能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为1 9E kC.能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为1 12E kD.由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应答案 B3.爱因斯坦因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年诺贝尔物理学奖。

某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图1所示，其中ν0为极限频率。

从图中可以确定的是()图1A.逸出功与ν有关B.E km与入射光强度成正比C.当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解析由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属的逸出功)可得，E k＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错误；金属的逸出功只与金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错误；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误。

2023年高考物理热点复习：光电效应波粒二象性(附答案解析)

2023年高考物理热点复习：光电效应波粒二象性【2023高考课标解读】一、光电效应波粒二象性1．光电效应(1)定义：在光的照射下从金属表面发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)。

(2)产生条件：入射光的频率大于金属极限频率。

(3)光电效应规律①存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

②存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。

当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。

③光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9s。

2．光电效应方程(1)基本物理量①光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34J·s(称为普朗克常量)。

②逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。

③最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值。

(2)光电效应方程：E k＝hν－W0。

【知识拓展】与光电效应有关的五组概念对比1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。

光子是光电效应的因，光电子是果。

2．光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。

光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。

3．光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。

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(完整版)波粒二象性有答案

波粒二象性考点1 光电效应规律的理解1．光子与光电子光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。

2．光电子的最大初动能与光电子的动能当光照射金属时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动。

有的向金属内部运动，有的向金属表面运动，但因途径不同，运动途中消耗的能量也不同。

唯独在金属表面的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出而具有最大初动能。

根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为E k＝hν－W0(W0为金属的逸出功)。

而其他经过不同的路径射出的光电子，其动能一定小于最大初动能。

3．光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下产生光电效应，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增大而增大，当U比较大时，光电流达到饱和值I m。

这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增大，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流。

在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。

4．入射光强度和光子能量入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量，光子能量即每个光子的能量，光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。

5．光的强度与饱和光电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。

1.[2017·黄冈中学模拟]如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。

用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。

下列说法正确的是()A．a光的频率一定大于b光的频率B．电源正极可能与c接线柱连接C．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G →f尝试解答选ABD。

《第十四章微观粒子的波粒二象性》试卷及答案_高中物理选择性必修第三册_2024-2025学年

《第十四章微观粒子的波粒二象性》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、关于光的波粒二象性，下列说法正确的是：A. 光在传播时表现为波动性，在与物质相互作用时表现出粒子性。

B. 光在所有情况下都只表现出波动性。

C. 光在所有情况下都只表现出粒子性。

D. 光的波动性和粒子性是完全独立的现象，互不影响。

2、根据德布罗意假设，下列哪个公式正确表达了微观粒子的波长与其动量的关系？A.(λ=ℎ/(2πp))B.(λ=ℎ/p)C.(λ=2πℎ/p)D.(λ=p/ℎ)3、根据德布罗意假说，下列哪个粒子的德布罗意波长最长？A、光子B、电子C、中子D、质子4、在双缝干涉实验中，若增大双缝间距，则下列哪个现象会发生变化？A、干涉条纹间距增大B、干涉条纹间距减小C、干涉条纹的明暗程度D、干涉条纹的分布形状5、下列关于微观粒子波粒二象性的描述正确的是（）。

A、只有电子表现出波粒二象性。

B、光子不具有波粒二象性。

C、波粒二象性只适用于高速运动的微观粒子。

D、所有微观粒子（如电子、光子等）均表现出波粒二象性。

6、在双缝干涉实验中，如果只射入单个电子，我们在荧光屏上看到的图像将是（）。

A、一条清晰的直线。

B、一条条不规则噪点。

C、逐渐累积形成干涉条纹。

D、一个稳定的亮斑。

7、根据德布罗意波长公式，一个电子的德布罗意波长短约为多少？（取电子质量为9.1×10-31kg，普朗克常数为6.63×10-34Js，光速为3.0×10^8m/s）A. 1.2×10^-10mB. 1.2×10^-9mC. 1.2×10^-8mD. 1.2×10^-7m二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列关于光的波粒二象性的描述中，正确的是：A、光的干涉现象证明了光具有波动性B、光的衍射现象证明了光具有波动性C、光的偏振现象证明了光具有粒子性D、光电效应现象证明了光具有粒子性2、以下关于微观粒子的波粒二象性的说法中，正确的是：A、电子束通过单缝时，产生的衍射现象表明电子具有波动性B、光子与电子碰撞时，表现出粒子性C、电子在原子轨道上的运动具有波动性和粒子性D、光子的能量与其频率成正比，说明光具有粒子性3、下列关于微观粒子波粒二象性的描述，哪些是正确的？（）A. 微观粒子的波长与它的动量成正比。

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

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7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,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E km,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2E kmB. 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E km+hνC. 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E km+hνD. 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()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.材料铯钙镁铍钛逸出功(10-19J) 3.0 4.3 5.9 6.2 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—34J·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E km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. E km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()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,U c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.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,U c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E km.(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E k=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.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=E km+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=E km-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eU c=E k和hν=W0+E k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E km=hν-W,可知光电子的最大初动能E km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E km>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E km=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-E k=(3.11-1.21)eV=1.90eV.10.eU cν-【解析】由遏止电压为U c得出-U c e=0-E km,得出E km=U c e;再由光电效应方程得出E km=U c e=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E k=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-hν0.12.hν=W+E km,E km=hν-hν0=2.64×10-19 J.13.(1)eU c(2)ν-【解析】(1)E km=eU c.(2)由光电效应方程有E km=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E k=hν-W0=h(ν-νc)=1.36×10-19 J.。

高考物理选修3-5(波粒二象性、原子物理)试题归类例析

高考物理选修3-5（波粒二象性、原子物理）试题归类例析【例1】（2014·广东卷）在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大【解析】增大入射光的强度，单位时间照射到单位面积的光电子数增加，则光电流增大，所以A正确；光电效应是否产生取决于照射光的频率而非照射光的强度，所以B错误；频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，改用频率小于ν的光照射，只要光的频率大于等于极限频率，也可能发生光电效应，所以C错误；根据光电效应方程可知，增加照射光的频率，光电子最大初动能也增大，选项D正确。

【答案】AD【例2】（2014·上海卷）在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大【解析】光具有波粒二象性，即既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性。

因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误。

【答案】C【例3】（2014·海南卷）在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。

对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是A．遏止电压 B．饱和光电流 C．光电子的最大初动能 D．逸出功【答案】ACD【例4】（2014·上海卷）不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内【解析】卢瑟福通过α粒子散射实验，发现绝大多数粒子没有发生明显偏转，少数发生了大角度的偏转，极少数反向运动，说明原子几乎全部质量集中在核内，且和α粒子具有斥力，所以正电荷集中在核内。

2022届高考一轮复习选修3-5 光电效应及波粒二象性课时精练(解析版)

2022届高考一轮复习选修3-5光电效应及波粒二象性课时精练（解析版）1.黑体辐射的强度与波长的关系如图1所示，由图可知下列说法错误的是()图1A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加B.随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动C.任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波D.不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波答案D解析由题图可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，故A正确；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故C正确，D错误.2.关于光电效应，下列说法正确的是()A.截止频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多答案A解析逸出功W0＝hνc，W0∝νc，A正确；只有照射光的频率ν大于或等于金属的截止频率νc，才能产生光电效应，B错误；由光电效应方程E k＝hν－W0知，入射光频率ν不确定时，无法确定E k与W0的关系，C错误；频率一定，入射光的光强越大，单位时间内逸出的光电子数越多，D错误.3.(2020·河南洛阳市月考)下列有关波粒二象性的说法中，正确的是()A.大量光子的行为往往表现出光的粒子性B.光电效应现象说明了光具有波粒二象性C.康普顿效应现象说明光具有粒子性D.实物粒子不具有波粒二象性答案C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，而单个光子或少数光子的运动表现出光的粒子性，故A错误；光电效应说明光具有粒子性，故B错误；康普顿效应现象说明光具有粒子性，故C正确；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，不是不具有波粒二象性，故D错误.4.(2020·北京市人大附中高三质检)频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km.改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)() A.E km－hν B.2E kmC.E km＋hνD.E km＋2hν答案C解析根据爱因斯坦光电效应方程得E km＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则E km′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－E km)＝hν＋E km，故选项C正确.5.(多选)1927年，戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图2甲所示是该实验装置的简化图，如图乙所示为电子束的衍射图样，下列说法正确的是()图2A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性答案ABD解析电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确.6.(2021·广东高三调研试题)如图3所示，用a、b、c三种色光照射光电管阴极K进行光电效应的实验，a、c为红光且a光较强，b为蓝光且光强介于a光和c光之间，某次实验先用c光入射时，有光电流产生，下列说法错误的是()图3A.当换用a光入射时，入射光的光强变大，饱和光电流变大B.当换用b光入射时，光电子的最大初动能变大，饱和光电流变大C.若保持光的光强不变，不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生D.遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关答案C解析饱和光电流与入射光的强度成正比，当换用a光入射时，入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，当换用b光入射时，入射光的频率变大，光电子的最大初动能变大，光强变强(光子个数增大)，则饱和光电流变大，故B正确；如果入射光的频率小于截止频率将不会发生光电效应，不会有光流产生，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可得E k＝hν－W0＝eU c，分析可知遏止电压U c及最大初动能E k与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故D正确.7.(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是()A.若νa＞νb，则一定有U a＜U bB.若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC.若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD.若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得，E k＝hν－W0，由动能定理得，E k＝eU，用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当νa＞νb时，一定有E k a＞E k b，U a＞U b，故选项A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－E k a ＝hνb－E k b，故选项D错误.8.(2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J.已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1×1014 HzB.8×1014 HzC.2×1015 HzD.8×1015 Hz答案 B 解析设单色光的最低频率为νc ，由光电效应方程得：E k ＝hν1－W 0,0＝hνc －W 0，又知ν1＝c λ，整理得νc ＝c λ－E k h，解得νc ≈8×1014 Hz ，选B.9.(2020·安徽淮北市模拟)图4甲为研究光电效应的电路图，当用频率为ν的光照金属阴极K 时，通过调节光电管两端的电压U ，测量对应的光电流强度I ，绘制了如图乙所示的I －U 图象.已知电子所带电荷量为e ，图象中遏止电压U c 、饱和光电流I m 及入射光的频率ν、普朗克常量h 均为已知量.下列说法正确的是( )图4A.光电子的最大初动能为hν－eU cB.阴极金属的逸出功为eU cC.若增大原入射光的强度，则U c 和I m 均会变化D.阴极金属的截止频率为hν－eU c h答案 D解析光电子的最大初动能为E km ＝eU c ，选项A 错误；根据光电效应方程有E km ＝hν－W 0＝eU c ，则阴极金属的逸出功为W 0＝hν－eU c ，选项B 错误；若增大原入射光的强度，则最大初动能不变，则遏止电压U c 不变，但是饱和光电流I m 会变化，选项C 错误；根据W 0＝hνc＝hν－eU c 可得，阴极金属的截止频率为νc ＝hν－eU c h，选项D 正确. 10.(2020·新疆乌鲁木齐高三一模)我国99式主战坦克装有激光眩目系统，其激光发射功率为P ，若激光的波长为λ，则该系统每秒发射的光子数是( )A.h c λB.λP hcC.hλP cD.Phcλ 答案 B解析每个光子的能量E ＝hν＝hc λ，设每秒(t ＝1 s)激光器发出的光子数是n ，则Pt ＝nE ，即P ＝nh c λ，所以n ＝Pλhc，选B. 11.(2020·山东临沂市高三月考)如图5所示，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则下列说法不正确的是( )图5A.入射的单色光的频率必须大于阴极材料的截止频率B.增大单色光的强度，电流表的示数将增大C.滑片P 向左移，电流表的示数将增大D.滑片P 向左移，电流表的示数将减小，甚至为零答案 C解析单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数，说明发生了光电效应，因此入射的单色光的频率一定大于阴极材料的截止频率，故A 正确；增大单色光的强度，则产生的光电流增大，电流表的示数增大，故B 正确；当滑片P 向左移时，光电管上加的是反向电压，电流表的示数将减小，甚至为0，故C 错误，D 正确.12.(多选)如图6所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴交点的横坐标为4.27，与纵轴交点的纵坐标为0.5.普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，由图可知( )图6A.该金属的截止频率为4.27×1014 HzB.该金属的截止频率为5.5×1014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为0.5 eV答案 AC解析根据E k ＝hν－W 0，W 0＝hνc 知，E k －ν图线在横轴上的截距表示截止频率，斜率表示普朗克常量，A 、C 正确，B 错误；该金属的逸出功为：W 0＝hνc ＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ≈1.77 eV ，D 错误.13.(2020·山东青岛市二模)图7甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，分别使用a 、b 、c 三束单色光在同一光电管中实验，得到光电流与对应电压之间的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是( )图7A.a 光频率最大，c 光频率最小B.a 光与c 光为同种色光，但a 光强度大C.a 光波长小于b 光波长D.a 光与c 光照射同一金属，逸出光电子的初动能相等答案 B解析由题图乙可知a 、c 的遏止电压相同，小于b 的遏止电压，由U c ·e ＝E k ＝hν－W 0可知，νa ＝νc <νb ，所以λa ＝λc >λb ，故A 、C 错误；由νa ＝νc 知a 光与c 光为同种色光，但a 光比c 光饱和电流大，所以a 光强度大，故B 正确；a 、c 光照射同一金属，最大初动能相等，但并不是逸出光电子的初动能都相等，故D 错误.14.(多选)(2020·安徽六安市高三模拟)利用如图8甲所示的实验装置探究光电效应规律，已知实验中测得某种金属的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e ＝1.6×10－19 C ，则( )图8A.普朗克常量为eν1U 1B.该金属的逸出功为eU 1C.电源的右端为正极D.若电流表的示数为10 μA ，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012个答案 BC解析由爱因斯坦光电效应方程可知，U c ＝hνe －W 0e ，知题图乙图线的斜率U 1ν1＝h e，则普朗克常量h ＝eU 1ν1，该金属的逸出功为W 0＝hν1＝eU 1，选项A 错误，B 正确；测遏止电压时，电源的左端为负极，右端为正极，选项C 正确；每秒内发出的光电子的电荷量为q ＝It ＝10×10－6×1 C ＝10－5 C ，n ＝q e ＝10－51.6×10－19＝6.25×1013个，故每秒内至少发出6.25×1013个光电子，选项D 错误.。

物理选修3-5波粒二象性

波粒二象性一、知识点总结1、光电效应①光电效应现象：在弧光灯的照射下，锌板中有一部分电子吸收了光能，挣脱了原子核的束缚，飞离金属表面，使锌板带上正电。

②光电效应定义：物体在光（包括不可见光）的照射下发射电子的现象称为光电效应。

③光电子：物体在光的照射下发射出来的电子。

④当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比。

（光强即光电强度，简单来说就是电子个数多少）。

⑤锌板带正电，验电器指针带正电。

2、光电管：利用光电效应制成的一种常见的光电器件。

①用途：光电管应用在各种自动化装置及有声电影、无线电传真、光纤通信等技术装置里。

②原理：光电管的阴极表面敷有碱金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为光电流。

注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。

②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。

入射光的强度越大，光电流越大。

3、发生光电效应的条件：这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。

极限频率对于的波长称为极限波长。

波长则相反，要小于极限波长才可以产生光电效应。

4、最大初动能：光电效应中从金属出来的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从内部出来，沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量，因此电子速度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最大，其动能为最大初动能。

5、最大初动能的测定：①在强度和频率一定的光的照射下，回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压U 0 ②光电子出射时的最大初始动能：02max 21eU mv ③遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，随着入射光频率的增大而增大。

注意：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。

6、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。

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