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能力训练•紧跟高考第47课时光电效应、波粒二象性1．(2017·北京朝阳模拟)(多选)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以()A．改用红光照射B．改用紫光照射C．改用蓝光照射D．增加绿光照射时间解析光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，D错误；最大初动能与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能，A错误，B、C正确。2．(2018·天津红桥区期末)(多选)下列说法正确的是()A．动量相同的电子和质子，其德布罗意波长相同B．光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量C．康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量D．黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的解析根据物质波波长公式λ＝hp可知，当质子和电子动量相同时，则德布罗意波长相同，A正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量ε＝hν，B正确；康普顿效应说明光具有粒子性和光子具有动量，光子的动量p＝hλ，C正确；黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是分立的，D错误。3．(2017·陕西宝鸡中学高三质检)(多选)下列说法正确的是()A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫能量子B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从ν＝εh和λ＝hpC．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性D．X射线是处于激发态的原子核辐射出的解析普朗克把最小的能量单位叫能量子，故A正确；德布罗意提出了实物粒子具有波动性的规律，故B正确；在康普顿效应中，也揭示了光具有粒子性，故C错误；X射线是处于激发态的原子内层电子受到激发辐射出的，故D错误。4．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()A．Ekm－hνB．2EkmC．Ekm＋hνD．Ekm＋2hν解析根据爱因斯坦光电效应方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故选C。5．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等的关系，A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知()A．单色光a和c的频率相同，但a更强些B．单色光a和c的频率相同，但a更弱些C．单色光b的频率小于a的频率D．改变电源的极性不可能有光电流产生解析由题图乙可知，单色光a、c的遏止电压相同，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0又Ek＝eUc，所以单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明a光的强度大，A正确、B错误；单色光b的遏止电压大于单色光a、c的遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，C错误；光的频率不变，改变电源的极性，只要所加反向电压没达到遏止电压，可能有光电流产生，D错误。6．(2018·湖北武汉联考)(多选)在X射线管中，由阴极发射的电子(不计初速度)被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的()A．最短波长为hceUB．最长波长为cheUC．最小频率为eUhD．最大频率为eUh解析根据动能定理eU＝12mv2、光速与波长和频率的关系公式c＝λν、光子能量E＝hν，依题意有eU≥E，则可得λ≥hceU，ν≤eUh，故A、D正确。7．(多选)某半导体激光器发射波长为1.5×10－6m，功率为5.0×10－3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，该激光器发出的是()A．是紫外线B．是红外线C．光子能量约为1.3×10－18JD．光子数约为每秒3.8×1016个解析波长的大小大于可见光的波长，属于红外线，故A错误、B正确；光子能量E＝hcλ＝6.63×10－34×3×1081.5×10－6J＝1.326×10－19J，故C错误；每秒钟发出的光子数n＝PtE≈3.8×1016，故D正确。8．(多选)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应，从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图，则下列说法正确的是()A．钛的逸出功为6.67×10－19JB．钛的极限频率为1.0×1015HzC．光电子的最大初动能为1.0×10－18JD．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34J·sE．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，图线的斜率等于普朗克常量，则h＝1×10－181.5×1015≈6.67×10－34J·s，故D正确；当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则ν0＝1.0×1015Hz，可知逸出功W0＝hν0＝6.67×10－34×1×1015J＝6.67×10－19J，故A、B正确；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，根据该图无法得出光电子的最大初动能，故C错误；由图可知，光电子的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E错误。9．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确。饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错误。由Ek＝hν－W0，可知C正确。当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错误。由eUc＝12mv2＝hν－W0得eUc＝hν－W0，可见，遏止电压Uc随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确。10．(2016·广东广州二模)(多选)如图所示是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极。下列说法正确的是()A．图中a端应是电源的正极B．只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引C．只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引D．只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引解析电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯磁化，将衔铁吸住，A正确。根据光电效应产生的条件可知，只有照射K的光频率大于金属的极限频率时，才能产生光电效应，产生光电效应时，衔铁才被电磁铁吸引，B错误、D正确。根据光电效应方程知，能否发生光电效应与入射光的强度无关，由金属的逸出功和入射光的频率决定，故C错误。11．(2015·全国卷Ⅱ)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是()A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析衍射和干涉是波特有的现象，A、C正确；光电效应体现了光的粒子性，E错误；射线在云室中穿过，留下的径迹是粒子的轨迹，B错误；电子显微镜利用了电子的波动性来观测物质的微观结构，D正确。12．(2017·河北定州质检)(多选)三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λAλBλC，则()A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象B．用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象C．用入射光C照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应现象D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象解析恰能使金属逸出光电子，说明入射光的频率恰好等于金属的截止频率，由题意知入射光的频率νAνBνC，A的频率最小，用入射光A照射金属b和c，金属b和c均不能发生光电效应，A错误；A、B光的频率都小于C的频率，用入射光A和B照射金属c，金属c不能发生光电效应，B错误；C的频率比A、B的频率都大，所以用入射光C照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应，C正确；A的频率小于B、C的频率，所以用入射光B、C照射金属a，均可使金属a发生光电效应，D正确。13．(2015·全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_______，所用材料的逸出功可表示为________。ek－eb解析由光电效应方程，光电子的最大初动能12mv2＝hν－W0。根据动能定理，eUc＝12mv2，联立解得：Uc＝heν－W0e。对照题图可知：图象斜率k＝he，解得普朗克常量h＝ek。图象在纵轴上的截距b＝－W0e，解得所用材料的逸出功W0＝－eb。14．(2017·辽宁庄河期中)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50μm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UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s。结合图象，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。答案(1)4.0×1012个9.6×10－20J(2)0.66μm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＝Ime＝0.64×10－61.6×10－19(个)＝4.0×1012(个)。内部文件，请勿外传光电子的最大初动能为：Ekm＝eUc＝1.6×10－19×0.6J＝9.6×10－20J。(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：Ekm＝hν－W0＝hcλ－hcλ0，代入数据得λ0≈0.66μm。34高考一轮总复习·物理（创新版）内部文件，请勿外传