2023版高考物理總復(fù)習(xí)之加練半小時(shí)-第十六章-微專題91-光電效應(yīng)-波粒二象性

第十六章近代物理微專題91光電效應(yīng)波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性.2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0.其中Ek＝eUc，Uc為遏止電壓．W0＝hνc，νc為截止頻率．1．2015年中國(guó)發(fā)射衛(wèi)星“悟空”，用來探測(cè)暗物質(zhì)粒子和黑洞．黑洞是黑體的一種，關(guān)于黑體，下列說法正確的是()A．外表面涂成黑色的物體就是黑體B．黑體能夠反射各種波長(zhǎng)的電磁波，但不會(huì)輻射電磁波C．空腔壁上開很小的孔，射入孔的電磁波最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成了黑體D．玻爾為得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，提出了能量子的假說答案C解析黑體是能吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體，故A、B錯(cuò)誤；空腔壁上開很小的孔，射入孔的電磁波在空腔內(nèi)表面發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成了黑體，故C正確；普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元，故D錯(cuò)誤．2．(多選)下列說法正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體的熱輻射實(shí)質(zhì)上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說答案ACD解析一切物體都在輻射電磁波，故A正確；一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤；普朗克在研究黑體輻射時(shí)最早提出了能量子假說，他認(rèn)為能量是一份一份的，每一份是一個(gè)能量子，黑體輻射本質(zhì)上是電磁輻射，故C、D正確．3．(多選)如圖，將潔凈的鋅板用導(dǎo)線連接在驗(yàn)電器上，用紫外線燈照射鋅板時(shí)，觀察到驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是()A．有正離子從鋅板逸出B．驗(yàn)電器的指針上帶正電荷C．若換用可見光照射鋅板時(shí)驗(yàn)電器指針一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．若換用倫琴射線照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器指針一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)答案BD解析用紫外線燈照射鋅板時(shí)，觀察到驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子從鋅板逸出，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與金屬相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針均帶正電，故B正確，A錯(cuò)誤；可見光的頻率比紫外線的頻率低，所以若換用可見光照射鋅板時(shí)不一定發(fā)生光電效應(yīng)，則驗(yàn)電器指針不一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；倫琴射線的頻率比紫外線的頻率高，若換用倫琴射線照射鋅板時(shí)，一定會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，則驗(yàn)電器指針一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D正確．4．用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的關(guān)系．圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)，分別用a、b、c三束單色光照射，調(diào)節(jié)A、K間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示，由圖可知()A．單色光a和c的頻率相同，且a光更弱些，b光頻率最高B．單色光a和c的頻率相同，且a光更強(qiáng)些，b光頻率最高C．單色光a和c的頻率不同，且a光更弱些，a光頻率最高D．單色光a和c的頻率不同，且a光更強(qiáng)些，c光頻率最低答案B解析由動(dòng)能定理及光電效應(yīng)方程可得eUc＝eq\f(1,2)mv02＝hν－W0，單色光a和c的遏止電壓相同且小于單色光b的遏制電壓，即a、c光的頻率相同，b光的頻率最高，a光對(duì)應(yīng)的飽和光電流最大，故a光更強(qiáng)些．故選B.5．(多選)1931年中國(guó)留美學(xué)生葉企孫利用X射線測(cè)算出普朗克常量的值，這一結(jié)果隨后在科學(xué)界延用16年之久．利用光電效應(yīng)也可以測(cè)定普朗克常量，圖甲為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理圖，實(shí)驗(yàn)中可調(diào)節(jié)光電管兩端的反向電壓U使電流表示數(shù)恰好為零．通過改變?nèi)肷涔獾念l率ν重復(fù)上述操作，獲取若干對(duì)ν、U數(shù)據(jù)，依數(shù)據(jù)作U－ν圖像如圖乙所示，已知電子電荷量大小為e.則下列說法正確的是()A．普朗克常量可表示為eq\f(eU1,ν1)B．普朗克常量可表示為eq\f(eU1,ν1－ν0)C．陰極K的逸出功為eU2D．陰極K的逸出功為eq\f(eU1－U2ν0,ν1)答案BC解析根據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ue＝Ek＝hν－h(huán)ν0，即U＝eq\f(h,e)ν－eq\f(hν0,e)，由圖像可知eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－ν0)，解得h＝eq\f(eU1,ν1－ν0)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；陰極K的逸出功為W＝hν0＝eq\f(eU1ν0,ν1－ν0)，或者由于eq\f(h,e)＝eq\f(U2,ν0)，則陰極K的逸出功為W＝hν0＝eU2，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．6．(多選)新冠肺炎疫情防控工作中，體溫槍被廣泛使用．其工作原理是：利用光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而顯示出物體的溫度．已知人的體溫正常時(shí)能輻射波長(zhǎng)為10μm的紅外線，如圖甲所示，用該紅外光線照射光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，另一種金屬銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖丙所示，已知光在真空中傳播的速度為3×108m/s.則()A．波長(zhǎng)為10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1013HzB．將陰極K換成金屬銣，體溫槍仍然能正常使用C．由圖乙可知，該光電管的遏止電壓為2×10－2VD．當(dāng)人體溫度升高時(shí)，輻射紅外線的強(qiáng)度將增大，飽和光電流減小答案AC解析根據(jù)c＝λν可得紅外線的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,10×10－6)Hz＝3×1013Hz，A正確；根據(jù)題圖丙可知金屬銣的截止頻率5.1×1014Hz，紅外線的頻率小于金屬銣的截止頻率不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，體溫槍不能正常使用，B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，該光電管的遏止電壓為2×10－2V，C正確；若人體溫度升高，輻射紅外線的強(qiáng)度增大，飽和光電流將增大，D錯(cuò)誤．7．(多選)如圖所示是利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理圖，用一定強(qiáng)度的某頻率的可見光照射光電管的陰極K，電流表中有電流通過，則()A．若將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，電流表中一定有電流通過B．若改用紫外線照射陰極K，電流表中一定有電流通過C．若將電源反接，光電管中可能有電流通過D．若減小可見光的光照強(qiáng)度，電流表中一定無電流通過答案ABC解析將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，光電管兩端電壓增大，電流表中一定有電流通過，選項(xiàng)A正確；改用紫外線照射陰極K，入射光頻率增大，光子能量增大，光電子的最大初動(dòng)能增大，電流表中一定有電流通過，選項(xiàng)B正確；用某頻率的可見光照射光電管的陰極K，光電子從陰極K射出，具有的最大初動(dòng)能Ekm≥0，若將電源反接，且光電子的最大初動(dòng)能滿足Ekm≥eUc，則光電子仍可到達(dá)A，光電管中仍可能有電流通過，選項(xiàng)C正確；光電管中場(chǎng)強(qiáng)的方向是由A到K，光電子逸出后被加速，所以電流表中有電流通過，若只減小可見光的光照強(qiáng)度，仍有光電子從陰極K射出，電流表中一定有電流通過，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D．實(shí)物粒子沒有波動(dòng)性答案C解析一切光都具有波粒二象性，光的有些現(xiàn)象(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的有些現(xiàn)象(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，A錯(cuò)誤；電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，B錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，粒子性就越顯著，C正確；運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤．9．(多選)關(guān)于波粒二象性，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)證明了光具有粒子性B．與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波被稱為物質(zhì)波C．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波