2018届高三物理二轮复习练习：近代物理初步夯基保分练(一)含解析

夯基保分练(一)光电效应波粒二象性
[A级——保分练]
天津六校联考)关于光电效应，下列说法正确的是() 1．(多选)(2017·
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．从金属表面逸出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数
就越多
解析：选AD由逸出功W＝hν0知，极限频率越大，逸出功越大，故A正确；光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度和光的照射时间无关，故B错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0得，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故C 错误；在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内逸出光电子的数目越多，
故D正确。

2．(2017·昆明模拟)关于光电效应，下列说法中正确的是()
A．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大
B．不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的
C．金属内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
能发生光电效应
D．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
解析：选D根据光电效应方程E k＝hν－W0，光子的能量与光照强度无关，A错误；每种金属都有自己的极限频率，B错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，C错误；当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，D正确。

大庆模拟)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是() 3．(多选)(2017·
A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正
确性
B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性
解析：选CD选项A解释光电效应现象，不能说明粒子的波动性；选项B是康普顿效应，说明X射线具有粒子性；选项C干涉现象说明电子具有波动性；选项D衍射现象说明电子具有波动性。

故C、D正确。

4．(2017·龙海联考)关于光的理解，下列说法正确的是()
A．光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．德布罗意是历史上第一个实验验证了物质波存在的人
D．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
解析：选A金属在光的照射下逸出电子的现象叫光电效应，根据爱因斯坦光子说的理论可知，光电效应说明了光具有粒子性，康普顿效应也揭示了光具有粒子性，A正确；光具有波粒二象性，B错误；德布罗意是历史上第一个提出物质波的人，C错误；牛顿认为光是一种实物，是一些硬的小球，是按照牛顿运动定律运动的；爱因斯坦的光子说认为，光子是
一种不连续的，分离的粒子状的波动，两者本质不同，D错误。

5．(多选)(2017·
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核式结构模型，故A正确；根
据λ＝h
p
，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。

6. (多选)(2017·
琼海模拟)如图所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外线灯照
射锌板，验电器金属箔张开。

下列说法正确的是()
A．紫外线是不连续的
B．验电器金属箔带正电
C．从锌板逸出电子的动能都相等
D．改用红外线灯照射，验电器金属箔一定张开
解析：选AB根据普朗克量子理论，在空间传播的光是一份一份的、不连续的，选项
A正确；发生光电效应时从锌板中逸出电子，故锌板带正电，所以验电器金属箔带正电，选
项B正确；从锌板逸出电子的动能不都是相等的，选项C错误；因红外线的频率小于紫外
线的频率，而且已经小于锌板的截止频率，故改用红外线灯照射不会发生光电效应，验电器
金属箔不会张开，选项D错误。

7．下表给出了一些金属材料的逸出功。

现用波长为400 nm的单色光照射下述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.00×108 m/s)()
材料铯钙镁铍钛
逸出功
(10－19 J)
3.0
4.3
5.9
6.2 6.6
A.2种B．3种C．4种D．5种
解析：选A光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，入射光的能量
大于金属的逸出功，光子的能量为ε＝hν＝h c
λ
，代入计算得ε＝6.6×10－34×
3.00×108
400×10－9
J＝
4.95×10－19J，可以看出光子能量大于两种金属材料的逸出功，所以A项正确；B、C、D 项错误。

8. (多选)如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像，由图像可知()
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
D．入射光的频率为ν0
2
时，产生的光电子的最大初动能为
E
2
解析：选AB根据爱因斯坦光电效应方程，结合题给光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像知，该金属的逸出功等于E，等于hν0，选项A、B正确；入射光的频率为2ν0
时，产生的光电子的最大初动能为E，入射光的频率为ν0
2
时，不能产生光电效应，选项C、
D错误。

9．(2017·海南文昌中学模拟)如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 5 eV 的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示。

则光电子的最大初动能为__________ J，金属的逸出功为________ J。

解析：由题图乙可知，光电子的截止电压为 2 V，由动能定理可知光电子的最大初动能
为E km＝Ue＝2×1.6×10－19 J＝3.2×10－19 J；金属的逸出功为W＝hν－E km＝3 eV＝4.8×10－
19
J。

答案：3.2×10－19 4.8×10－19
[B级——拔高练]
云南部分名校联考)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确10．(多选)(2017·
的是()
A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫光子
B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率
C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关
D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效
应
解析：选BD光电效应中，金属板向外发射的光电子是电子，A错误；入射光的频率只有大于金属的截止频率才能发生光电效应，B正确；对于同种金属而言，入射光的频率越高，遏止电压越大，C错误；石墨对X射线散射时，散射光中除了有原波长λ0的X光外，还产生了波长λ>λ0的X光，其波长的增量随散射角的不同而变化，这种现象称为康普顿效
应，D正确。

11．(2017·西工大附中模拟)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规
律，因此而获得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
解析：选D金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，A错误；光电子的最大初动能E km与入射光的强度无关，B错误；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，C错误；根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知E km-ν图线的斜率与普朗克常量有关，D正确。

12．(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA。

移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于
0.7 V时，电流表读数为0。

则()
A．光电管阴极的逸出功为 1.8 eV
B．开关K断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为0.7 eV
D．改用能量为 1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
解析：选AC题图所示装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 V 时，电流表示数为0，则知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程E km＝hν－W0，得逸出功W0＝1.8 eV，故A、C正确；用光子能量为 2.5 eV的光照射到光电管上时，发生
了光电效应，有光电子逸出，则当开关K断开后，有电流流过电流表，故B错误；改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，D 错误。

13．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。

已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。

(1)图甲中电极A为光电管的____________(填“阴极”或“阳极”)。

(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频
率νc＝________ Hz，逸出功W0＝________ J。

(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________ J。

解析：(1)题图甲为利用光电管产生光电流的实验电路，光电子从K极发射出来，故K 为光电管的阴极，A为光电管的阳极。

(2)遏止电压对光电子做负功，根据爱因斯坦光电效应方程有eU c＝E k＝hν－W0。

结合题图乙可知，当U c＝0时，ν＝5.15×1014 Hz，故铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc≈3.41×10－19 J。

(3)若入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝hν－W0≈1.23×10－19 J。

答案：(1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19
(3)1.23×10－19
14．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。

用波长λ＝0.50 μｍ的绿光照射阴极K，实验测得流过?表的电流I与AK之间的电势差U AK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·
s。

结合图像，求：(结果保留两位有效数字)
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长。

解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的
光电子的个数
n＝I m
e
＝
0.64×10－6
1.6×10－19
(个)＝4.0×1012(个)
光电子的最大初动能为：
E km＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。

(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：E km＝h c
λ
－h
c
λ0
，代入数据
得λ0≈0.66 μｍ。

答案：(1)4.0×1012个9.6×10－20 J
(2)0.66 μｍ。