新高考物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤訓(xùn)練第72講 光電效應(yīng) 波粒二象性（解析版）

第72講光電效應(yīng)波粒二象性（模擬精練+真題演練）1．（2023·吉林白山·統(tǒng)考一模）用甲、乙兩種單色光分別照射鋅板，都能發(fā)生光電效應(yīng)。已知乙光的頻率是甲光頻率的2倍，用甲光照射鋅板逸出的光電子的最大初動能為SKIPIF1<0，用乙光照射鋅板逸出的光電子的最大初動能為SKIPIF1<0，則鋅板的逸出功為（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】A【詳解】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有SKIPIF1<0；SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故選A。2．（2023·河北唐山·開灤第一中學(xué)校考模擬預(yù)測）金屬鈦由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿，以及高強(qiáng)度、低密度，被美譽為“太空金屬”。用頻率為2.5×1015Hz的單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng)。從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖所示。普朗克常數(shù)h=6.63×10?34J·s，則下列說法正確的是（）

A．鈦的極限頻率為2.5×1015HzB．鈦的逸出功為6.63×10-19JC．隨著入射光頻率的升高，鈦的逸出功增大D．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比【答案】B【詳解】AB．由題圖可知，當(dāng)最大初動能等于零時，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則有SKIPIF1<0，可知鈦的逸出功SKIPIF1<0，A錯誤，B正確；C．逸出功由金屬本身的性質(zhì)決定，與入射光頻率無關(guān)，C錯誤；D．由題圖可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，D錯誤。故選B。3．（2023·吉林通化·梅河口市第五中學(xué)?？寄M預(yù)測）某探究小組在實驗室用相同雙縫干涉實驗裝置測量甲、乙兩種單色光的波長時，發(fā)現(xiàn)甲光的相鄰亮條紋間距大，乙光的相鄰亮條紋間距小，若用這兩種光分別照射同一金屬板，且都能發(fā)生光電效應(yīng)，以下說法正確的時（）

A．甲種單色光對應(yīng)圖2中的曲線BB．乙種單色光光子的動量小C．若想通過圖1裝置測得圖2中的SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，需使A極接電源正極，K極接電源的負(fù)極D．若用甲乙兩種單色光，對同一裝置做單縫衍射實驗，則甲種光更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象【答案】D【詳解】AB．甲光干涉條紋間距大說明甲光波長較長，頻率低，使同一金屬板發(fā)生光電效應(yīng)時，甲光對應(yīng)的最大初動能小，所以遏止電壓小，甲光應(yīng)對應(yīng)曲線C，據(jù)SKIPIF1<0可知甲光的動量小，故AB錯誤；C．圖2中所示電壓為遇止電壓，在光電管兩端應(yīng)加反向電壓，A極板應(yīng)接電源負(fù)極，K極板應(yīng)接正極，故C錯誤；D．波長越長的光，對同一障礙物衍射現(xiàn)象越明顯，甲光的更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故D正確。故選D。4．（2023·湖南·模擬預(yù)測）某實驗小組研究光電效應(yīng)規(guī)律時，用不同頻率的光照射同一光電管并記錄數(shù)據(jù)，得到遏止電壓與頻率的關(guān)系圖線如圖甲所示，當(dāng)采用綠色強(qiáng)光、綠色弱光、紫色弱光三種光照射同一光電管時，得到的光電流與電壓的關(guān)系如圖乙所示。已知電子的電荷量為SKIPIF1<0，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知（）

A．普朗克常量SKIPIF1<0 B．光電管的SKIPIF1<0極材料的逸出功為SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0光為紫色弱光 D．SKIPIF1<0光為綠色強(qiáng)光【答案】A【詳解】A．根據(jù)光電效應(yīng)方程有SKIPIF1<0根據(jù)動能定理可得SKIPIF1<0聯(lián)立可得SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0圖像的斜率為SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故A正確；B．根據(jù)SKIPIF1<0由SKIPIF1<0圖像可知當(dāng)SKIPIF1<0時SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0解得該實驗所用光電管的SKIPIF1<0極材料的逸出功為SKIPIF1<0故B錯誤；CD．入射光頻率越大，遏止電壓越大，所以SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為同一種光，且SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的頻率小于SKIPIF1<0的頻率，則SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為綠光，SKIPIF1<0為紫光。而入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，所以SKIPIF1<0為強(qiáng)綠光，故C、D錯誤。故選A。5．（2023·河南鄭州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）用光電管探究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗中，當(dāng)用不同頻率的光照射兩種光電管的陰極時，得到的遏止電壓SKIPIF1<0與入射光的頻率SKIPIF1<0的關(guān)系分別為圖中a、b圖線所示。由圖中數(shù)據(jù)可知（）

A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．普朗克常量SKIPIF1<0 D．a(chǎn)圖線對應(yīng)的陰極材料的逸出功為SKIPIF1<0【答案】C【詳解】AB．由光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0，可得SKIPIF1<0結(jié)合圖像可知圖像的斜率SKIPIF1<0故AB錯誤；C．由SKIPIF1<0，可得普朗克常量SKIPIF1<0故C正確；D．a(chǎn)圖線對應(yīng)的陰極材料的逸出功為SKIPIF1<0故D錯誤。故選C。6．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示是探究光電效應(yīng)的實驗裝置，陰極K由金屬鉀制成，金屬鉀的截止頻率為SKIPIF1<0，不同色光的光子能量如表所示。已知普朗克常量為SKIPIF1<0，電子的電荷量為SKIPIF1<0。以下說法正確的是（

）

色光紅橙黃綠藍(lán)靛紫光子能量范圍SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0A．用紅光照射陰極K時，只要時間足夠長，則就能發(fā)生光電效應(yīng)B．用紅光照射陰極K時，只要照射強(qiáng)度足夠大，則就能發(fā)生光電效應(yīng)C．用紫光照射陰極K時，若直流電源的左側(cè)為電源的正極，則增大K、A間的電壓時，電流表的示數(shù)先增大，后減小D．用紫光照射陰極K時，若直流電源的左側(cè)為電源的正極，則增大K、A間的電壓時，電流表的示數(shù)可以減小到0【答案】D【詳解】AB．金屬鉀的逸出功為SKIPIF1<0而紅光光子能量范圍為SKIPIF1<0，所以紅光照射時不能發(fā)生光電效應(yīng)，故AB錯誤；CD．紫光光子能量范圍為SKIPIF1<0，用紫光照射時，可以發(fā)生光電效應(yīng)；紫光照射時，若直流電源的左側(cè)為電源的正極，光電管內(nèi)加反向電壓，則增大SKIPIF1<0間的電壓時，靈敏電流計的示數(shù)可以減小到0，故C錯誤，D正確。故選D。7．（2023·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實驗中，分別利用a、b兩束光照射到M、N兩種材料調(diào)成的陰極SKIPIF1<0上，發(fā)生電效應(yīng)。已知SKIPIF1<0光是氫原子從SKIPIF1<0的能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光，b光是氫原子從SKIPIF1<0的能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光，M是金屬鎢（逸出功為SKIPIF1<0），N是金屬鈣（逸出功為SKIPIF1<0）。已知氫原子第n能級的能量為SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）

A．SKIPIF1<0光的波長大于SKIPIF1<0光波長B．SKIPIF1<0光光子的動量大于SKIPIF1<0光光子的動量C．從M逸出的電子最大初動能大于從N逸出的電子最大初動能D．從M逸出的電子的物質(zhì)波最小波長比從N逸出的短【答案】B【詳解】C．SKIPIF1<0光、SKIPIF1<0光的能量為SKIPIF1<0；SKIPIF1<0根據(jù)光電效應(yīng)SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0；SKIPIF1<0故從M逸出的電子最大初動能小于于從N逸出的電子最大初動能，故C錯誤；A．根據(jù)氫原子能級可知SKIPIF1<0光的頻率比SKIPIF1<0光大，根據(jù)波長公式SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0光的波長小于SKIPIF1<0光波長，A錯誤；B．根據(jù)光子動量公式SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0光光子的動量大于SKIPIF1<0光光子的動量，故B正確；D．根據(jù)光電效應(yīng)SKIPIF1<0可知從M逸出的電子的物質(zhì)波最小波長比從N逸出的長，故D錯誤。故選B。8．（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級中學(xué)校聯(lián)考三模）激光冷卻中性原子的原理如圖所示，質(zhì)量為m、速度為SKIPIF1<0的原子連續(xù)吸收多個迎面射來的頻率為SKIPIF1<0的光子后，速度減小。不考慮原子質(zhì)量的變化，光速為c。下列說法正確的是（）

A．激光冷卻利用了光的波動性B．原子吸收第一個光子后速度的變化量為SKIPIF1<0C．原子每吸收一個光子后速度的變化量不同D．原子吸收SKIPIF1<0個光子后速度減小到原來的一半【答案】B【詳解】A．在激光制冷中體現(xiàn)了激光的粒子性，故A錯誤；B．根據(jù)德布羅意波長公式有SKIPIF1<0可得一個光子的動量為SKIPIF1<0根據(jù)動量守恒有SKIPIF1<0所以原子吸收第一個光子后速度的變化量為SKIPIF1<0故B正確；C．由動量守恒，每個光子的動量相同，所以原子每吸收一個光子后速度該變量相同，故C錯誤；D．原子吸收SKIPIF1<0個光子后，根據(jù)動量守恒有SKIPIF1<0即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D錯誤。故選B。9．（2023·湖南·模擬預(yù)測）汽車霧燈發(fā)出的是黃光，若每秒有N個黃光光子進(jìn)入瞳孔，正常人的眼睛就能察覺。已知人眼瞳孔直徑為d、黃光的波長SKIPIF1<0、普朗克常量為h、光速為c、那么功率為P的黃色點光源發(fā)出的光若能被正常人察覺，光源距離人眼的最大距離為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】C【詳解】設(shè)光源到人眼的最大距離為R，則根據(jù)能量守恒定律有SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0故選C。10．（2023·北京通州·潞河中學(xué)校考三模）為落實國家“雙碳”戰(zhàn)略，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，某區(qū)推進(jìn)新型綠色光伏發(fā)電，光伏發(fā)電的原理是光電效應(yīng)。假設(shè)太陽光子垂直射到發(fā)電板上并全部被吸收。已知光伏發(fā)電板面積為SKIPIF1<0，發(fā)電板單位面積上受到光子平均作用力為SKIPIF1<0，每個光子動量為SKIPIF1<0（其中SKIPIF1<0為普朗克常量，SKIPIF1<0為光子的頻率，SKIPIF1<0為真空中的光速），則下列說法正確的是（）A．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的強(qiáng)度越大遏止電壓越高B．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的頻率越高飽和光電流一定越大C．SKIPIF1<0秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為SKIPIF1<0D．t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為SKIPIF1<0【答案】C【詳解】A．對光電效應(yīng)的過程，根據(jù)能量守恒有SKIPIF1<0即入射光的頻率越大，遏止電壓越高，故A錯誤；B．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強(qiáng)，光含有的光子數(shù)越多，其飽和光電流一定越大，故B錯誤；CD．設(shè)t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子數(shù)為n，根據(jù)動量定理可得SKIPIF1<0已知光子的平均作用力為F，則有SKIPIF1<0聯(lián)立解得光伏發(fā)電板接收到的光子數(shù)為SKIPIF1<0則由SKIPIF1<0可得，t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為SKIPIF1<0故C正確，D錯誤。故選C。11．（2024·浙江·模擬預(yù)測）處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到Ⅰ態(tài)和Ⅱ態(tài)時分別產(chǎn)生a光和b光。用a、b光分別照射同一光電管陰極時都能發(fā)生光電效應(yīng)，且對應(yīng)的遏止電壓SKIPIF1<0，則（）A．I態(tài)和Ⅱ態(tài)對應(yīng)的能量SKIPIF1<0B．a(chǎn)光和b光的光子動量SKIPIF1<0C．a(chǎn)光和b光的光子能量SKIPIF1<0D．a(chǎn)和b光分別入射同一雙縫干涉裝置時相鄰亮紋間距SKIPIF1<0【答案】AD【詳解】B．遏止電壓SKIPIF1<0，說明a光子的能量大于b光子的能量，則a的波長小于b的波長，根據(jù)光子的動量公式SKIPIF1<0，可知光子動量SKIPIF1<0，故B錯誤；A．光子的能量等于原子躍遷前后兩個能級之間的能量差，由于a光子的能量大于b光子，說明能級SKIPIF1<0，故A正確；D．根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式SKIPIF1<0，可知波長較小的a光子，其光束的干涉條紋相鄰亮紋的間距更小，即SKIPIF1<0，故D正確；C．在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動能等于光子能量與逸出功之差，即SKIPIF1<0而遏止電壓與電子電荷量的乘積等于光電子的最大初動能，即SKIPIF1<0聯(lián)立兩式可得SKIPIF1<0由SKIPIF1<0，有SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0故C錯誤。故選AD。12．（2023·廣東深圳·深圳中學(xué)?？既＃┤鐖D為光電倍增管的原理圖，管內(nèi)由一個陰極K、一個陽極A和K、A間若干對倍增電極構(gòu)成。使用時在陰極K、各倍增電極和陽極A間加上電壓，使陰極K、各倍增電極到陽極A的電勢依次升高。當(dāng)滿足一定條件的光照射陰極K時，就會有光電子射出，在加速電場作用下，光電子以較大的動能撞擊到第一個倍增電極上，將動能轉(zhuǎn)移給其他電子，從而激發(fā)出更多電子，最后陽極A收集到的電子數(shù)比最初從陰極發(fā)射的光電子數(shù)增加了很多倍。下列說法正確的有（）

A．光電倍增管適用于所有頻率的光B．保持入射光不變，增大各級間電壓，陽極收集到的電子數(shù)可能增多C．保持入射光頻率和各級間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)可能影響陽極收集到的電子數(shù)D．分別用藍(lán)光和紫光照射陰極，均逸出光電子，藍(lán)光和紫光照射逸出的光電子的動能可能相等【答案】BCD【詳解】A．光電倍增管工作時，入射光照射在陰極K上發(fā)生光電效應(yīng)，即要求入射光的頻率不低于陰極K的截止頻率，所以光電倍增管并不適用于所有頻率的光，故A錯誤；B．保持入射光不變，增大各級間電壓，撞擊各極的電子動能增大，從而可能激發(fā)出更多的電子，使陽極收集到的電子數(shù)增多，故B正確；C．保持入射光頻率和各級間電壓不變，增大入射光光強(qiáng)，陰極K單位時間內(nèi)發(fā)射的光電數(shù)增多，可能使第一倍增極被激發(fā)出的電子增多從而最終影響陽極收集到的電子數(shù)，故C正確；D．分別用藍(lán)光和紫光照射陰極，均逸出光電子，根據(jù)光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0可知，由于藍(lán)光和紫光頻率不同，所以逸出的光電子的最大初動能一定不等，但動能可能相等，故D正確。故選BCD。13．（2023·福建廈門·廈門一中校考三模）如圖所示，是研究光電效應(yīng)的電路圖。①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到I態(tài)和II態(tài)時產(chǎn)生的，若光束①通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置a時，電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?：光束②通過窗口照射到陰極K后，滑動變阻器的滑片P滑到位置b時，電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?，則下列說法正確的是（）

A．光束①產(chǎn)生的飽和電流一定小于光束②的飽和電流B．光束①產(chǎn)生的光電子初動能一定小于光束②產(chǎn)生的光電子初動能C．發(fā)生原子躍遷后對應(yīng)能級的能量SKIPIF1<0D．光束①和光束②通過同一狹縫后，光束①的中央亮紋更寬【答案】CD【詳解】B．光電子的初動能在0-SKIPIF1<0范圍之間，因此光束①產(chǎn)生的光電子的初動能不一定小于光束②產(chǎn)生的光電子的初動能，故B錯誤：C．根據(jù)圖像可知，滑動變阻器的滑片P滑到位置a時的減速電壓小于滑到位置b時的減速電壓，即光束①的遏止電壓小于光束②的遏止電壓，根據(jù)SKIPIF1<0可知，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，根據(jù)SKIPIF1<0由于①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到I態(tài)和II態(tài)時產(chǎn)生的，則發(fā)生原子躍遷后對應(yīng)能級的能量SKIPIF1<0，故C正確：A．根據(jù)上述，光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量，即光束①的光子的頻率小于光束②的光子的頻率，飽和電流與光照強(qiáng)度和光的頻率有關(guān)，由于兩種光的光照強(qiáng)度關(guān)系不確定，則光束①產(chǎn)生的飽和電流與光束②產(chǎn)生的飽和電流的關(guān)系也不確定，故A錯誤；D．光束①的光子的頻率小于光束②的光子的頻率，則光束①的光的波長大于光束②的光的波長，根據(jù)條紋間距公式SKIPIF1<0可知光束①和光束②通過同一狹縫后，光束①的中央亮紋更寬，故D正確。故選CD。14．（2024·廣西南寧·南寧三中校聯(lián)考模擬預(yù)測）氫原子能級如圖甲所示，一群處于n=5能級的氫原子，向低能級躍遷時發(fā)出多種頻率的光，分別用這些光照射圖乙電路的陰極K，其中3條光電流I隨電壓U變化的圖線如圖丙所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV到3.11eV之間。則（）

A．氫原子從n=5能級向低能級躍遷時能輻射出4種不同頻率的可見光B．圖乙中當(dāng)滑片P從a端移向c的過程中，光電流I不斷減小C．a(chǎn)光的頻率比b光大一些D．在a光和c光強(qiáng)度相同的情況下，電路中c光的飽和光電流值大一些【答案】CD【詳解】A．氫原子從n=5能級向低能級躍遷時能輻射出SKIPIF1<0=10種不同頻率的光，故A錯誤；B．由圖乙可知，當(dāng)滑片P從a端移向c端過程中，從a到c電壓負(fù)向減小，光電流不斷增大，故B錯誤；C．由圖丙可知a光的遏止電壓最大，由eU=Ek=SKIPIF1<0可知a光的能量最大，a光的頻率最大，c光的頻率最小，故C正確；D．c光的頻率最小，則在a光和c光強(qiáng)度相同的情況下，電路中c光的飽和光電流值大一些，故D正確。故選CD。15．（2023·河南開封·統(tǒng)考三模）用圖甲所示的裝置研究某金屬光電效應(yīng)的遏止電壓SKIPIF1<0與入射光頻率SKIPIF1<0的關(guān)系，圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的圖線。已知電子的電荷量SKIPIF1<0，則根據(jù)