2024高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練35光電效應(yīng)波粒二象性含解析

PAGE7-課時規(guī)范練35光電效應(yīng)波粒二象性1.(光子能量的計算)(2024山東高三二模)激光在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。在一次手術(shù)中,所用激光的波長λ=6.6×10-7m,每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2J。則每個脈沖中的光子數(shù)目是(已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,光速c=3×108m/s)()A.3×1016 B.3×1012 C.5×1016 D.5×10122.(光電效應(yīng)方程的理解)(2024山東威海高三二模)用波長200nm的光照耀鋁的表面發(fā)生光電效應(yīng),已知鋁的逸出功是4.2eV,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,電子電荷量e=1.6×10-19C,則光電子的最大初動能約為()A.0.2eV B.2eV C.20eV D.200eV3.(多選)(光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng))(2024全國高三專題練習(xí))關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律,下列說法正確的是()A.光電效應(yīng)中,金屬板向外放射的光電子又可以叫做光子B.用光照耀金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率C.對于同種金屬而言,遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D.石墨對X射線散射時,部分X射線的散射光波長會變長,這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)4.(波粒二象性)(2024北京高三三模)關(guān)于波粒二象性,下列說法正確的是()A.圖甲中紫光照耀到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng),則其他可見光照耀到鋅板上也確定可以發(fā)生光電效應(yīng)B.圖乙中入射光的強(qiáng)度越大,則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大C.圖丙說明光子既有粒子性也有波動性D.戴維孫和湯姆孫利用圖丁證明白電子具有波動性5.(光電效應(yīng)規(guī)律)(2024四川宜賓第四中學(xué)高三三模)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中,某試驗(yàn)小組用同種頻率的單色光,先后照耀鋅和銀的表面,都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。對這兩個過程,下列四個物理量中,可能相同的是()A.飽和光電流 B.遏止電壓C.光電子的最大初動能 D.逸出功6.(光電效應(yīng)的圖像)(2024山東青島高三二模)圖甲為某試驗(yàn)小組探究光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)裝置,運(yùn)用a、b、c三束單色光在同一光電管中試驗(yàn),得到光電流與對應(yīng)電壓之間的關(guān)系圖像如圖乙所示,下列說法正確的是()A.a光頻率最大,c光頻率最小B.a光與c光為同種色光,但a光強(qiáng)度大C.a光波長小于b光波長D.a光與c光照耀同一金屬,逸出光電子的初動能都相等素養(yǎng)綜合練7.(2024江蘇卷)“測溫槍”(學(xué)名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作便利等優(yōu)點(diǎn)。它是依據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計出來的,能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度上升,則人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對應(yīng)的波長λ的改變狀況是()A.I增大,λ增大 B.I增大,λ減小C.I減小,λ增大 D.I減小,λ減小8.(2024河北唐山高三下學(xué)期第一次模擬)用金屬銣為陰極的光電管,觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象,試驗(yàn)裝置示意如圖甲所示,試驗(yàn)中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。則下列說法中正確的是()A.欲測遏止電壓,應(yīng)選擇電源左端為正極B.當(dāng)電源左端為正極時,滑動變阻器的滑片向右滑動,電流表的示數(shù)持續(xù)增大C.增大照耀光的強(qiáng)度,產(chǎn)生的光電子的最大初動能確定增大D.假如試驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=1.2×10-19J9.(2024山東高三模擬)某愛好小組用如圖甲所示的電路探究光電效應(yīng)的規(guī)律。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),小剛同學(xué)作出了光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖乙所示,小娜同學(xué)作出了遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖丙所示。已知光電子的電荷量為e,則下列說法正確的是()A.假如圖乙、圖丙中探討的是同一金屬的光電效應(yīng)規(guī)律,則a=cB.假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,在圖乙中將得到經(jīng)過(b,0)點(diǎn)的一系列直線C.假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,在圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線D.普朗克常量h=a10.(2024山東濰坊高三二模)如圖所示,分別用頻率為ν、2ν的光照耀某光電管,對應(yīng)的遏止電壓之比為1∶3,普朗克常量用h表示,則()A.用頻率為13ν的光照耀B.該光電管的逸出功為12C.對于這兩種頻率的光,用2ν的光照耀時逸出光電子的初動能確定較大D.對于這兩種頻率的光,加正向電壓時,用2ν的光照耀時飽和光電流確定較大11.(2024山東高三二模)如圖甲所示,這是某學(xué)校科技活動小組設(shè)計的光電煙霧探測器,當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測器時,來自光源S的光會被煙霧散射進(jìn)入光電管C如圖乙所示。煙霧濃度越大,進(jìn)入光電管C中的光就越強(qiáng),光射到光電管中的鈉表面時會產(chǎn)生光電流,當(dāng)光電流大于10-8A時,便會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。已知鈉的極限頻率為6.0×1014Hz,光速c=3.0×108m/s,元電荷e=1.6×10-19C。下列說法正確的是()A.要使探測器正常工作,光源S發(fā)出的光的波長不能小于5.0×10-7mB.探測器正常工作時,提高光源發(fā)出光的頻率,就能讓報警器在煙霧濃度較低時報警C.光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了全反射D.當(dāng)報警器報警時,鈉表面每秒釋放的光電子數(shù)最少是6.25×1010個12.(2024山東濟(jì)南高三二模)圖甲為利用光電管探討光電效應(yīng)的電路圖,其中光電管陰極K的材料是鉀,鉀的逸出功為W0=3.6×10-19J。圖乙為試驗(yàn)中用某一頻率的光照耀光電管時,測量得到的光電管伏安特性曲線,當(dāng)U=-2.5V時,光電流剛好截止。已知h=6.6×10-34J·s,e=1.6×10-19C。求:(1)本次試驗(yàn)入射光的頻率是多少?(2)當(dāng)U'=2.5V時,光電子到達(dá)陽極A的最大動能是多少?參考答案課時規(guī)范練35光電效應(yīng)波粒二象性1.C每個光子的能量為E0=hν=hcλ,每個激光脈沖的能量為E,則每個脈沖中的光子數(shù)目n=EE0,代入數(shù)據(jù),解得n=5×1016,故A、B、D2.B依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0=hcλ-W0,代入數(shù)據(jù)得,Ek=3.2×10-19J=2eV,A、C、D錯誤,B3.BD金屬板向外放射的電子叫光電子,光子是光量子的簡稱,A錯誤;用光照耀金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率,B正確;依據(jù)光電效應(yīng)方程hν=W0+eUc可知,對于同種金屬而言(逸出功一樣),入射光的頻率越大,遏止電壓也越大,即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),C錯誤;在石墨對X射線散射時,部分X射線的散射光波長會變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng),康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性,D正確。4.D由光電效應(yīng)可知,當(dāng)入射光的頻率大于金屬極限頻率時,能發(fā)生光電效應(yīng),由于紫光照耀到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng),但其他的光的頻率不確定比金屬極限頻率大,所以其他可見光照耀到鋅板上不確定可以發(fā)生光電效應(yīng),故A錯誤;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能與光照強(qiáng)度無關(guān),故B錯誤;圖丙說明光子具有粒子性,故C錯誤;戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的試驗(yàn),得到了圖丁的衍射圖樣,從而證明電子具有波動性,故D正確。5.A飽和光電流和光的強(qiáng)度有關(guān),這個試驗(yàn)可以通過限制光的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)飽和光電流相同,A正確;不同的金屬其逸出功是不同的,依據(jù)光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W,用同種頻率的單色光,光子能量hν相同,光電子的最大初動能Ek不同,C、D錯誤;依據(jù)遏止電壓和最大初動能關(guān)系:U=Eke,可知光電子的最大初動能不同,遏止電壓也不同6.B依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0和依據(jù)動能定理eUc=Ek可得eUc=hν-W0,入射光的頻率越高,對應(yīng)的遏止電壓Uc越大,分析圖像可知a、c光的遏止電壓比b光的遏止電壓小,則a、c光的頻率小于b光的頻率,故A錯誤;分析圖像可知,a光與c光的遏止電壓相等,則a光與c光的頻率相等,所以a光與c光為同種色光,但a光的飽和光電流大,則a光內(nèi)含有的光子個數(shù)多,即a光的光強(qiáng)度大于c光的光強(qiáng)度,故B正確;由于a光的頻率小于b光的頻率,依據(jù)頻率和波長的關(guān)系c=λf可知,a光的波長大于b光的波長,故C錯誤;a光與c光的頻率相等,依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,a光與c光照耀同一金屬,a光產(chǎn)生的光電子的最大初動能等于c光產(chǎn)生的光電子的最大初動能,但并不是逸出光電子的初動能都相等,故D錯誤。7.B溫度上升,人體熱輻射強(qiáng)度I要變大,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動,故只有選項(xiàng)B正確。8.D題圖甲所示的試驗(yàn)裝置測量銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,因此光電管左端應(yīng)當(dāng)是陰極,則電源左端為負(fù)極,故A錯誤;當(dāng)電源左端為正極時,將滑動變阻器的滑片從圖示位置向右滑動的過程中,則電壓增大,光電流增大,當(dāng)電流達(dá)到飽和值,不再增大,即電流表讀數(shù)的改變是先增大,后不變,故選項(xiàng)B錯誤;光電子的最大初動能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故選項(xiàng)C錯誤;依據(jù)圖像可知,銣的截止頻率νc=5.15×1014Hz,依據(jù)hν=W0,則可求出該金屬的逸出功大小W0=6.63×10-34×5.15×1014J=3.41×10-19J依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,當(dāng)入射光的頻率為ν=7.00×1014Hz時,則最大初動能為Ekm=6.63×10-34×7.0×1014-3.41×10-19J=1.2×10-19J,故選項(xiàng)D正確。9.C假如題圖乙、題圖丙中探討的是同一金屬的光電效應(yīng)規(guī)律:則由題圖乙可得該金屬的逸出功W逸=a,由題圖丙可得該金屬的逸出功:W逸=ec,故有a=ec,故A錯誤;假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,則依據(jù)Ekm=hν-W逸可推斷不同的金屬W逸不同,故當(dāng)Ekm=0時,對應(yīng)的ν不同,故在題圖乙中將得不到經(jīng)過(b,0)點(diǎn)的一系列直線,故B錯誤;假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律,則依據(jù)eUc=hν-W逸可推斷直線的斜率k=he,故在題圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線,故C正確;由題圖乙可得普朗克常量h=k=ab,由題圖丙可得,直線斜率k=cd=he,所以聯(lián)立求得10.B依據(jù)光電效應(yīng)方程eUc1=hν-W,eUc2=h(2ν)-W,Uc1Uc2=13,聯(lián)立解得W=12hν,頻率為13ν的單色光光子能量h×13ν<W,故用頻率為13ν的光照耀該光電管時不能發(fā)生光電效應(yīng),即無光電子逸出,故A錯誤,B正確;依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W,可知,光子頻率越大,光電子的最大初動能越大,但是逸出光電子的初動能小于等于最大初動能,所以用2ν的光照耀時逸出光電子的初動能不確定大,故C錯誤;在發(fā)生光電效應(yīng)的前提下,飽和光電流的強(qiáng)度只與光照強(qiáng)度有關(guān),電壓只是提高光電子的動能11.D依據(jù)λ=cν=5×10-7m,可知要使探測器正常工作,光源S發(fā)出的光的波長不能大于5.0×10-7m,A錯誤;探測器正常工作時,要想使報警器在煙霧濃度較低時報警,應(yīng)提高光源發(fā)光的強(qiáng)度,B錯誤;光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了散射進(jìn)入