全国版2021高考物理一轮复习专题十三原子物理考点1光电效应波粒二象性精练含解析.docx

光电效应、波粒二象性1.2020四川成都摸底在光电效应实验中,用频率为的光照射光电管阴极,发生了光电效应.下列说法正确的是()A.减小入射光的强度,一定不发生光电效应B.改用频率小于的光照射,一定不发生光电效应C.增大入射光的强度,光电子的最大初动能变大D.改用频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大2.2020湖北武汉质量检测19世纪末,科学家们发现了电子,从而认识到原子是可以分割的,是由更小的微粒组成的.下列与电子有关的说法正确的是()A.爱因斯坦光电效应方程表明,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.电子电荷的精确测定是由汤姆孙通过著名的“油滴实验”做出的C.卢瑟福认为电子的轨道是量子化的D.衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子3.2020湖南毕业班调研美国物理学家密立根通过测量金属的遏止电压Uc与入射光频率,算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较,以验证爱因斯坦方程的正确性,如图所示是某次试验中得到的两种金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系图象.两金属的逸出功分别为W甲、W乙,如果用频率为0的光照射两种金属,光电子的最大初动能分别为E甲、E乙,则下列关系正确的是()A.W甲<W乙,E甲>E乙B.W甲>W乙,E甲<E乙C.W甲>W乙,E甲>E乙D.W甲<W乙,E甲<E乙4.多选频率分别为1和2(1<2)的两种单色光a、b,先后照射同一种金属,均能发生光电效应.已知该金属的极限频率为0,测得两次照射时的遏止电压U2=2U1,则()A.两种光频率之间关系为2=21B.两种光频率之间关系为2=21-0C.该金属的遏止电压U1=he(1-0)D.a光照射产生的光电流小于b光照射产生的光电流5.名师原创,多选下列有关光电效应实验规律的说法正确的是()A.当入射到某种金属上的光的频率大于截止频率c时,光电效应就几乎同时发生B.当用蓝色光照射某金属表面时有光电子逸出,则改用更强的红光照射也一定会有光电子逸出C.根据光电效应的实验规律可知,当大于截止频率的入射光的强度一定时,则光的频率越大,所产生的饱和光电流就越大D.频率为的光照射到某种金属表面,金属表面有光电子逸出,增大光的强度,单位时间内逸出的光电子数增加6.2019贵州凯里开学检测,多选研究光电效应的实验装置如图1所示,阴极K和阳极A封闭在真空管中,光束通过小窗照射到阴极K上,在光的作用下,电子从阴极K逸出.把单刀双掷开关S分别接到1、2位置,移动滑动变阻器的滑片,得到如图2中甲、乙所示的电流随电压的变化关系图线,下列判断正确的是()A.图2中的乙图是开关S接1时的图线B.图2中的乙图是开关S接2时的图线C.光电子的最大初动能Ek=eU1D.入射光的频率越大,图2中的电压U2越大7.2019北京西城区模拟,9分可利用如图甲所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光的强弱、光的频率等物理量间的关系.K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K受到光照时能够发射电子.K与A之间的电压大小可以调整,电源的正、负极也可以对调.(1)a.电源按图甲所示的方式连接,且将滑动变阻器的滑片置于中央位置附近.试判断:光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动.b.现有一电子从K极板逸出,初动能忽略不计,已知电子的电荷量为e,电子经电压U0加速后到达A极板.求电子到达A极板时的动能Ek0.(2)在图甲所示的装置中,通过改变电源的正、负极,以及移动滑动变阻器的滑片,可以获得电流表示数I与电压表示数U之间的关系,如图乙所示,图中Uc1、Uc2为遏止电压.实验表明,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的.请写出爱因斯坦光电效应方程,并对“对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的”作出解释.(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性,设计实验并测量了某金属的遏止电压Uc与入射光的频率.根据他的方法获得的实验数据绘制成如图丙所示的图线.已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,求普朗克常量h.(运算结果保留2位有效数字)考点1光电效应、波粒二象性1.D只要入射光的频率大于阴极金属的极限频率就可以发生光电效应,A、B错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0可知,只有增大入射光的频率,光电子的最大初动能才变大,C错误,D正确.2.D根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率是一次函数关系而不是正比关系,选项A错误.电子的电荷量是由密立根通过“油滴实验”测出的,选项B错误.玻尔认为电子的轨道是量子化的,选项C错误.原子核内的中子转化为一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是衰变,选项D正确.3.B根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm=h-W0=h-hc,又Ekm=eUc,解得Uc=he-hec,则当Uc=0时,=c,由Uc-图象可知,金属甲的极限频率大于金属乙的,则金属甲的逸出功大于金属乙的,即W甲>W乙.如果用频率为0的光照射两种金属,根据爱因斯坦光电效应方程,可知逸出功越大的金属,其光电子的最大初动能越小,因此E甲<E乙,故B项正确,A、C、D三项错误.4.BC当遏止电压为U时,有Ek=eU,Ek=h-h0,又U2=2U1,得2=21-0,A错误,B正确;因为2=21-0,有2-1=1-0,所以Ek1=eU1,Ek1=h1-h0,联立解得U1=he(1-0),所以C正确;题中所讲的光电流是不是饱和光电流不知道,a、b光的强度不知道,故无法比较光电流的大小,D错误.5.AD光电效应具有瞬时性,当入射光的频率大于截止频率c时,光电效应就几乎同时发生,选项A正确.用蓝色光照射某金属表面时有光电子逸出,说明蓝光频率大于截止频率c;红光的频率小于蓝光的频率,不一定大于截止频率c,所以不一定会发生光电效应,B错误.频率大于截止频率的入射光的强度一定时,光的频率越大,光子数越少,所产生的饱和光电流就越小,C错误.频率一定时,入射光的强度越大,光子数越多,单位时间内金属表面逸出的光电子数也就越多,D正确.6.BD开关接1时,光电管两端所加的电压为正向电压,光电子从阴极K逸出后,会在正向电压的作用下加速向阳极A运动,从而使电路导通出现光电流,电流表有示数,在光电流达到饱和前,增大电压,光电流会增大,之后再增大电压,光电流保持不变,所以图2中的甲图是开关S接1时的图线,开关接2时,光电管两端所加的电压为反向电压,光电子从阴极K逸出后,在反向电压的作用下减速向阳极A运动,当反向电压U<Eke时,依然会有部分光电子到达阳极A,从而使电路导通出现光电流,电流表有示数,当反向电压UEke时,所有光电子都不能到达阳极A,电路中没有光电流,电流表示数为零,所以图2中的乙图是开关S接2时的图线,故A项错误,B项正确;图2中的乙图是开关S接2光电管所加的电压为反向电压时的图线,可知遏止电压为U2,所以光电子的最大初动能为eU2,故C项错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0=eU遏止,结合图2中的乙图的特点可知,入射光的频率越大,图2中的电压U2越大,故D项正确.7.解析:(1)a.由于A接电源正极,K接电源负极,故光电子由K向A做加速运动.(1分)b.由动能定理得Ek0=eU0.(1分)(2)爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0(1分)遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由K极板运动到A极板时动能减为0的电压,根据动能定理有Ek=eUc(1分)联立解得Uc=he-W0e(1分)可见,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的.(1分)(3)由Uc=he-W0e,可知Uc-图线的斜率为普朗克常量与电子电荷量之比(1分)由图象求得斜率k=4×10-15 V·s(1分)故普朗克常量h=ke=4×10-15×1.6×10-19 J·s=6.4×10-34 J·s.(1分)- 4 -