高考物理总复习选考部分第3讲光电效应波粒二象性课时作业新人教版选修3_5

【与名师对话】高考物理总复习选考部分第3讲光电效应波粒二象性课时作
业新人教版选修3-5
1．下列实验现象中，哪一个实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难( )
A．光的干涉B．光的衍射
C．多普勒效应D．光电效应
解析：光的干涉、衍射现象和多普勒效应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．本题答案为D. 答案：D
2．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时
间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示
的图象，则( )
A．图象(a)表明光具有粒子性
B．图象(c)表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图象
D．实验表明光是一种概率波答案：ABD
3．(2013·镇江月考)如图所示，近年来数码相机已经进入千家万户，用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的
数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为( )
A．像素的多少，与光的本质无关
B．像素少，光的波动性显著
C．像素多，说明大量光子表现光具有粒子性
D．像素的多少能说明光具有波粒二象性，像素多光的波动性显著
解析：根据光的波粒二象性，当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质，少量或个别光子容易显示出光的粒子性；光在传播时，表现出波的性质，大量光子产生的效果往往显示出波动性．像素越多，光子与物质作用的个数越多，波动性越明显，照片越清晰，D正确．答案：D 4．(2013·孝感统考)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解析：按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生
光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，否则即使光的频率低，若照射时间足够长，也会产生光电效应现象．电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B 、D 正确．答案：BD
5．用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射到两种不同金属的表面上，均可发生光电效应，则下列说法中错误的是( )
A ．两束紫外线光子总能量相同
B ．从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能相同
C ．在单位时间内从不同的金属表面逸出的光电子数相同
D ．从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能不同
解析：因为紫外线的强度和频率都相同，所以光子总能量相同，A 正确；根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0知，两种金属逸出功不同，所以光电子最大初动能不同，B 错误，D 正确；由于强度和频率都相同，所以单位时间内从金属表面逸出的光电子数相同，C 正确．故选B.答案：B
6．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测
出了光电子的最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图
象可求出( )
A ．该金属的逸出功
B ．该金属的极限频率
C ．单位时间内逸出的光电子数
D ．普朗克常量
解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0，任何一种金属的逸出功W 0一定，说明E k 随入射光频率的变化而变化，且是线性关系(与y ＝ax ＋b 类似)，直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA 表示E k ＝0时的频率νc ，即为金属的极限频率．直线与纵轴截距大小表示金属的逸出功．答案：ABD
7．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：由W 0＝h ν0＝h c λ0
，又eU ＝E k ， 且E k ＝h ν－W 0，ν＝c λ，
所以U ＝hc e (1λ－1λ0)＝hc λ0－λe λλ0
.
答案：h c λ0 hc λ0－λe λλ0
8．(1)研究光电效应的电路如图所示，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________．
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_________________________________________．
解析：(1)由爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0和动能定理－eU c ＝0－E k 可得U c ＝h e ν－W 0e
，遏止电压U c 与入射光的频率有关，与光强无关．由发生光电效应的规律可知，光电流与光的强度有关，光越强，光电流越强，所以选项C 正确．
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量减小．
答案：(1)C (2)减小 光电子从金属表面逸出过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
9．如图(甲)，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．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( )
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：用光子能量h ν＝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0.60 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，
由动能定理eU ＝12
mv 2m 知， 最大初动能E k ＝eU ＝0.6 eV ，
由光电效应方程h ν＝E k ＋W 0知W 0＝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E k ′＝E k ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV.故C 正确．答案：C
10．(2013·山西太原模拟)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m ，电荷量
为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中正确的是( )
A ．该实验说明了电子具有波动性
B ．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝
h 2meU C ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显
D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
解析：能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A 正确；由德布罗意波的波长公式λ＝h p
及动量p ＝2mE k ＝2meU ，可得λ＝h 2meU ，B 正确；由λ＝h 2meU
可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C 错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象与电子相比不明显，故D 错误．答案：AB
11．太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转
换成电能．如图所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．
(1)说出电源和电流表的正、负极．
(2)入射光应照射在________极上．
(3)若电流表读数是10 μA ，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是
________个．
解析：(1)电源左边为正极，右边为负极，电流表是上边正极下边负极．
(2)入射光应照射到阴极板上，即题图中的B 极．
(3)q ＝It ＝10×10－6×1 C＝10－5 C
而n ＝q e ，所以每秒发射出6.25×1013个光电子．
答案：(1)电源左边为正极，右边为负极 电流表是上边正极下边负极 (2)B (3)6.25×1013
12．用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν，得到U c －ν图象如图，根据图象求出该金属的截止频率νc ＝______Hz ，普朗克常量h ＝______J·s.(已知电子电量e ＝1.6×10－19C)
答案：5.0×1014 6.4×10
－34。