优化探究新课标2017届高三物理一轮复习第13章动量守恒定律波粒二象性原子结构第2讲光电效应波粒二象性知能提升演练.doc

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1、光电效应 波粒二象性 随堂反馈1当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A锌板带负电B有正离子从锌板逸出C有电子从锌板逸出D锌板会吸附空气中的正离子解析：锌板在紫外线的照射下产生了光电效应，说明锌板上有光电子飞出，所以锌板带正电，C正确，A、B、D错误答案：C2(多选)(2015高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：光电效应说明光具有粒子性，A正确衍射是波的特点，说明中子具有波动性，B正确

2、黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性，C错误动能相等的质子和电子，二者质量不同，动量不同，德布罗意波长不相等，D错误答案：AB3(2014高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A波长B频率C能量 D动量解析：两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由W0hc可知截止频率大的，逸出功也大由EkhW0可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p知，其动量也较小，根据物质波p知，其波长较长答案：A4“约瑟夫森结”由超导

3、体和绝缘体制成若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为的电磁波，且与U成正比，即kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为()A. BC2he D解析：可用物理量之间的单位量纲关系分析此题：kU，则k，其单位为1 Hz/V1 ，而h的单位为Js，e的单位为C，故的单位应为1 1 1 ，B选项正确答案：B5小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示已知普朗克常量h6.631034 Js.(1)图甲中电极A为光电管的_(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测

4、得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_ J；(3)如果实验中入射光的频率7.001014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.解析：(1)光束照射阴极，打到阳极A上(2)读出铷的截止频率c5.151014 Hz，其逸出功W0hc3.411019 J.(3)由爱因斯坦光电效应方程得EkhW01.231019 J.答案：(1)阳极(2)5.151014(5.1210145.191014均可)3.411019(3.3910193.441019均可)(3)1.231019(1.2110191.261019均可)课时作业一、单项选择题1如图所示，当

5、弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验()A只能证明光具有波动性B只能证明光具有粒子性C只能证明光能够发生衍射D证明光具有波粒二象性解析：弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确答案：D2关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于107 sD发生光电效应时，单位

6、时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比解析：由hh知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，A错误；由EkhW0知，光电子的最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，B错误；发生光电效应的时间一般不超过109 s，C错误；入射光的强度越强，单位时间内射到金属上的光子数越多，发射出光电子数越多，则形成的光电流越大，所以D正确答案：D3下列说法中正确的是()A实物粒子只具有粒子性，不具有波动性B卢瑟福通过粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型C光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定D在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于光子的能量解

7、析：电子通过晶格的衍射现象表明实物粒子也具有波动性，A错误；卢瑟福的原子核式结构模型理论的基础就是粒子散射实验，B正确；由不确定性关系知微观粒子的位置和动量是不能同时准确测量的，C错误；在工业和医疗中常使用激光的原因是由于其平行性好、亮度高，但亮度高不是由于光子能量高，而是因为单位时间内通过单位面积的总能量大，D错误答案：B4用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可以使该金属产生光电效应的措施是()A改用频率更小的紫外线照射B改用X射线照射C改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间解析：每一种金属对应一个极限频率，低于极限频率的光，无论照射时间有多长，光的强度有多大，都不能使金属

8、产生光电效应，只要照射光的频率大于极限频率，就能产生光电效应，A、C、D错误X射线的频率高于紫外线的频率，所以改用X射线照射可能发生光电效应，B正确答案：B5.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率从图中可以确定的是()A逸出功与有关BEkm与入射光强度成正比C当0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：逸出功是由金属自身决定的，与无关，A错误Ekm随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，B错误当0时，无光电子逸出，C错误由EkmhW0知，Ekm图象的斜率

9、为h，D正确答案：D6以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验装置示意图如图所示用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸

10、出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()AU BUCU2hW DU解析：解题的关键是要明确电子可能要吸收多个光子由光电效应方程可知EknhW，而eUEk，所以U(n2,3,4，)，故选项B正确答案：B7下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s)()A2种 B3种C4种 D5种解析：要发生光电效应，则入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm的光的能量为Ehh6.631034 J4

11、.971019 J，大于铯和钙的逸出功，所以A选项正确答案：A二、多项选择题8某半导体激光器发射波长为1.5106 m、功率为5.0103 W的连续激光已知可见光波长的数量级为107 m，普朗克常量h6.631034 Js，该激光器发出的()A是紫外线B是红外线C光子能量约为1.31018 JD光子数约为每秒3.81016个解析：由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A错误，B正确光子能量Ehh1.31019 J，C错误每秒发射的光子数n3.81016个，D正确答案：BD9.(2016北京四中模拟)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所

12、加电压U的关系如图所示，则这两种光()A照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大解析：由题图可知，b光照射时对应遏止电压Uc2大于a光照射时的遏止电压Uc1，因eUmv2，所以b光照射时光电子最大初动能大，且可得ba，ba，A、D错误，C正确b光折射率大于a光折射率，所以a光临界角大，B正确答案：BC10用波长为和2的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为21，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有()A该种金属的逸

13、出功为B该种金属的逸出功为C波长超过2的光都不能使该金属发生光电效应D波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应解析：由hWEk知hW0mv，hW0mv，又v12v2，所以W0，故选项A正确，B错误；光的波长小于或等于3时方能发生光电效应，故选项C错误，D正确答案：AD三、非选择题11用功率P01 W的光源照射离光源r3 m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长663 nm的单色光，试计算：(1)1 s内打到金属板1 m2面积上的光子数；(2)若取该金属原子半径r10.51010 m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析：(1)离光源r3 m处的金属板1 m2面积上1

14、s内接收的光能E08.85103 J每个光子的能量Eh31019 J所以每秒接收的光子数n2.951016个(2)每个原子的截面积为S1r7.851021 m2把金属板看成由原子密集排列组成的，则面积S1上接收的光的功率P8.851037.851021 W6.951023 W每两个光子落在原子上的时间间隔t s4 317 s.答案：(1)2.951016个(2)4 317 s12某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压的示数U称为反向遏止电压根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能现分别用1和2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为，求：(1)阴极K所用金属的极限频率；(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.解析：(1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理有eU10mveU20mv根据光电效应方程mvh1W0mvh2W0其中W0hc解以上各式得c.(2)由以上各式得eU1h1W0eU2h2W0解得h.答案：(1)(2)7