PAGE7-光電效應波粒二象性基礎對點練1.(光子能量的計算)(2024山東高三二模)激光在“焊接”視網膜的眼科手術中有著廣泛的應用。在一次手術中,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生光電效應,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)(光電效應和康普頓效應)(2024全國高三專題練習)關于光電效應和康普頓效應的規律,下列說法正確的是()A.光電效應中,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生光電效應是因為該入射光的頻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,這個現象稱為康普頓效應4.(波粒二象性)(2024北京高三三模)關于波粒二象性,下列說法正確的是()A.圖甲中紫光照耀到鋅板上可以發生光電效應,則其他可見光照耀到鋅板上也確定可以發生光電效應B.圖乙中入射光的強度越大,則在陰極板上產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.(光電效應規律)(2024四川宜賓第四中學高三三模)在光電效應試驗中,某試驗小組用同種頻率的單色光,先后照耀鋅和銀的表面,都能產生光電效應。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.(光電效應的圖像)(2024山東青島高三二模)圖甲為某試驗小組探究光電效應規律的試驗裝置,運用a、b、c三束單色光在同一光電管中試驗,得到光電流與對應電壓之間的關系圖像如圖乙所示,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綜合練7.(2024江蘇卷)“測溫槍”(學名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應快、非接觸和操作便利等優點。它是依據黑體輻射規律設計出來的,能將接收到的人體熱輻射轉換成溫度顯示。若人體溫度上升,則人體熱輻射強度I及其極大值對應的波長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河北唐山高三下學期第一次模擬)用金屬銣為陰極的光電管,觀測光電效應現象,試驗裝置示意如圖甲所示,試驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示,圖線與橫軸交點的橫坐標為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,應選擇電源左端為正極B.當電源左端為正極時,滑動變阻器的滑片向右滑動,電流表的示數持續增大C.增大照耀光的強度,產生的光電子的最大初動能確定增大D.假如試驗中入射光的頻率ν=7.00×1014Hz,則產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的規律。依據試驗數據,小剛同學作出了光電子的最大初動能與入射光頻率的關系圖線如圖乙所示,小娜同學作出了遏止電壓與入射光頻率的關系圖線如圖丙所示。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規律,則a=cB.假如探討不同金屬光電效應的規律,在圖乙中將得到經過(b,0)點的一系列直線C.假如探討不同金屬光電效應的規律,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,這是某學校科技活動小組設計的光電煙霧探測器,當有煙霧進入探測器時,來自光源S的光會被煙霧散射進入光電管C如圖乙所示。煙霧濃度越大,進入光電管C中的光就越強,光射到光電管中的鈉表面時會產生光電流,當光電流大于10-8A時,便會觸發報警系統報警。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中能發生光電效應是因為光發生了全反射D.當報警器報警時,鈉表面每秒釋放的光電子數最少是6.25×1010個12.(2024山東濟南高三二模)圖甲為利用光電管探討光電效應的電路圖,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)本次試驗入射光的頻率是多少?(2)當U'=2.5V時,光電子到達陽極A的最大動能是多少?參考答案課時規范練42光電效應波粒二象性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目n=EE0,代入數據,解得n=5×2.B依據光電效應方程Ek=hν-W0=hcλ-W0,代入數據得,Ek=3.2×10-19J=3.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生光電效應是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率,B正確;依據光電效應方程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,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象稱為康普頓效應,康普頓效應說明光具有粒子性,D正確。4.D由光電效應可知,當入射光的頻率大于金屬極限頻率時,能發生光電效應,由于紫光照耀到鋅板上可以發生光電效應,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生光電效應,故A錯誤;由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能與光照強度無關,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,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度有關,這個試驗可以通過限制光的強度來實現飽和光電流相同,A正確;不同的金屬其逸出功是不同的,依據光電效應方程: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;依據遏止電壓和最大初動能關系:U=Ek6.B依據愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0和依據動能定理eUc=Ek可得eUc=hν-W0,入射光的頻率越高,對應的遏止電壓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光內含有的光子個數多,即a光的光強度大于c光的光強度,故B正確;由于a光的頻率小于b光的頻率,依據頻率和波長的關系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,依據愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,a光與c光照耀同一金屬,a光產生的光電子的最大初動能等于c光產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,人體熱輻射強度I要變大,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,故只有選項B正確。8.D題圖甲所示的試驗裝置測量銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,因此光電管左端應當是陰極,則電源左端為負極,故A錯誤;當電源左端為正極時,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,當電流達到飽和值,不再增大,即電流表讀數的改變是先增大,后不變,故選項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,與入射光的強度無關,故選項C錯誤;依據圖像可知,銣的截止頻率νc=5.15×1014Hz,依據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依據光電效應方程Ekm=hν-W0,當入射光的頻率為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規律: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的規律,則依據Ekm=hν-W逸可推斷不同的金屬W逸不同,故當Ekm=0時,對應的ν不同,故在題圖乙中將得不到經過(b,0)點的一系列直線,故B錯誤;假如探討不同金屬光電效應的規律,則依據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=10.B依據光電效應方程eUc1=hν-W,eUc2=h(2ν)-W,Uc1Uc2=13,聯立解得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生光電效應,即無光電子逸出,故A錯誤,B正確;依據光電效應方程Ek11.D依據λ=cν=5×10-7m,可知要使探測器正常工作,光源S發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,應提高光源發光的強度,B錯誤;光電管C中能發生光電