PAGEPAGE7光電效應與波粒二象性一、選擇題1．(多選)關于物質的波粒二象性，下列說法正確的是()A．光的波長越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯B．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性C．光電效應現象揭示了光的粒子性D．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性答案ABC解析A項，光子既有波動性又有粒子性，光的波長越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯，故A項正確；B項，不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性．故B項正確；C項，光電效應和康普頓效應都揭示了光具有粒子性，故C項正確；D項，一切運動的微粒都具有波粒二象性，故D項錯誤．2．(2024·濟南一模)用一束紫外線照耀某金屬時不能產生光電效應，可能使該金屬產生光電效應的措施是()A．改用強度更大的原紫外線照耀 B．改用X射線照耀C．延長原紫外線的照耀時間 D．改用紅外線照耀答案B解析用紫外線照耀某金屬時不能產生光電效應，說明紫外線的頻率小于該金屬的極限頻率，要產生光電效應必需增大入射光的頻率，符合條件的只有X射線．故A、C、D三項錯誤，B項正確．3．用一束紅光和一束紫光分別照耀金屬甲和乙，它們逸出的光電子的最大初動能相等．則金屬甲和金屬乙比較()A．甲的逸出功較大 B．乙的逸出功較大C．相同時間內甲逸出的光電子數較多 D．相同時間內乙逸出的光電子數較多答案B解析A、B兩項，紫光的頻率比紅光大，由EK＝hν－W知，用紫光照耀的乙金屬的逸出功大，故A項錯誤，B項正確；C、D兩項，因紫光和紅光的強度關系未知，無法比較兩種色光在相同時間內逸出的光電子數的多少，故C、D兩項錯誤．4．(2024·廣東模擬)已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，1eV＝1.6×10－19J．在光電效應試驗中，金屬鈀的逸出功為1.9eV，要使鈀表面發出的光電子的最大初動能為1.0eV，入射光的頻率約為()A．2.2×1014Hz B．4.6×1014HzC．4.6×1015Hz D．7.0×1014Hz答案D解析由公式EK＝hν－W知，入射光的頻率為：ν＝eq\f(（1＋1.9）×1.6×10－19,6.7×10－34)≈7.0×1014Hz，故A、B、C三項錯誤，D項正確．5．(2024·浙江模擬)(多選)如圖，用導線將驗電器與某種金屬板連接，用綠光照耀金屬板，驗電器指針將發生偏轉，下列推斷正確的是()A．改用紅光照耀金屬板，驗電器指針仍會發生偏轉B．減綠光的強度，驗電器指針仍會發生偏轉C．假如驗電器原來帶負電，指針偏角先變小后變大D．假如驗電器原來帶正電，指針偏角先變小后變大答案BC解析A項，改用紅光照耀鋅板，因其頻率小于綠光的頻率，則不肯定會發生光電效應，驗電器指針偏角不肯定會偏轉，故A項錯誤．B項，即使減綠光的強度，驗電器指針仍會發生偏轉，緣由是入射光的頻率沒變，故B項正確．C、D兩項，因為發生光電效應時，鋅板失去電子帶正電，用驗電器與鋅板接觸，則驗電器也帶正電，假如驗電器原來帶負電，指針偏角先變小后變大；假如驗電器原來帶正電，指針偏角始終變大，故C項正確，D項錯誤．6．(2024·汕頭二模)紫外光電管是利用光電效應原理對油庫等重要場所進行火災報警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽極，K為陰極，只有當明火中的紫外線照耀到K極時，c、d端才會有信號輸出．已知地球表面太陽光中紫外線波長主要在315nm～400nm之間，而明火中的紫外線波長主要在200nm～280nm之間，下列說法正確的是()A．要實現有效報警，照耀光電管的紫外線波長應大于280nmB．明火照耀到的時間要足夠長，c、d端才有輸出電壓C．僅有太陽光照耀光電管時，c、d端輸出的電壓為零D．火災報警時，照耀光電管的紫外線波長越大，逸出的光電子最大初動能越大答案C解析A項，由題意可知，要實現有效報警，照耀光電管的紫外線波長應小于280nm，則入射光的頻率大于截止頻率，會發生光電效應，故A項錯誤．B項，c、d端有信號輸出，與明火的照耀時間無關，與紫外線的頻率有關，故B項錯誤．C項，僅有太陽光照耀光電管時，入射光的頻率小于金屬的截止頻率，不會發生光電效應，c、d端的輸出電壓為零，故C項正確．D項，火災報警時，依據光電效應方程Ekm＝hν－W0知，照耀的紫外線波長越短，頻率越大，逸出的光電子最大初動能越大，故D項錯誤．7.(2024·山東二模)(多選)某種金屬發生光電效應時，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系如圖所示，E、ν0為已知量．由圖線信息可知()A．逸出功W0＝EB．圖像的斜率表示普朗克常量的倒數C．圖中E與ν0的值與入射光的強度、頻率均無關D．若入射光頻率為3ν0，則光電子的最大初動能為3E答案AC解析A項，依據光電效應方程：EK＝hν－W0，EK＝0時有hν0－W0＝0，所以逸出功W0＝hν0，由圖，當ν＝0時可得：－E＝0－W0所以：W0＝E.故A項正確；B項，依據愛因斯坦光電效應方程EK＝hν－W0，任何一種金屬的逸出功W0肯定，說明EK隨頻率ν的改變而改變，直線的斜率等于普朗克恒量，故B項錯誤；C項，依據A項的分析可知，E等于金屬的逸出功，所以圖中E與ν0的值與入射光的強度、頻率均無關，故C項正確；D項，依據愛因斯坦光電效應方程EK＝hν－W0，若入射光頻率為3ν0，則光電子的最大初動能為2E.故D項錯誤．8．(多選)N為鎢板，M為金屬網，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動勢和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV.現分別用不同能量的光子照耀鎢板(各光子的能量已在圖上標出)，那么如圖中，沒有光電子到達金屬網的是()答案AC解析加反向電壓時，只要入射光子的能量hν≥W0＋eU，即有光電子到達金屬網，將各數值代入上式可判D項中光電子能到達金屬網；B項加正向電壓，且入射光電子能量大于逸出功，所以有光電子到達金屬網．綜上所述，A、C兩項符合題意．9．(2024·東城區一模)美國物理學家密立根通過測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，算出普朗克常量h，并與普朗克依據黑體輻射得出的h相比較，以驗證愛因斯坦方程的正確性．如圖是某次試驗中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν關系圖像，兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙，假如用ν0頻率的光照耀兩種金屬，光電子的最大初動能分別為E甲、E乙，則下列關系正確的是()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乙答案A解析依據光電效應方程得：Ekm＝hν－W0＝hν－hν0又Ekm＝qUc解得：Uc＝eq\f(h,q)ν－eq\f(W0,q)；知Uc－ν圖線；當Uc＝0，ν＝ν0；由圖像可知，金屬甲的極限頻率小于金屬乙，則金屬甲的逸出功小于乙的，即W甲＜W乙．假如用ν0頻率的光照耀兩種金屬，依據光電效應方程，當相同的頻率入射光時，則逸出功越大的，其光電子的最大初動能越小，因此E甲＞E乙，故A項正確，B、C、D三項錯誤．10．(2024·海濱區模擬)在光電效應試驗中，先后用頻率相同但光強不同的兩束光照耀同一個光電管．若試驗a中的光強大于試驗b中的光強，試驗所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關系曲線分別以a、b表示，則下列圖中可能正確的是()答案A解析光電流恰為零，此時間電管兩端加的電壓為截止電壓，對應的光的頻率為截止頻率，入射光的頻率越高，對應的截止電壓U截越大，由于入射光的頻率沒有變，故遏止電壓相同，即圖線與橫軸的交點相同．由于a光的光強大于b光的光強，所以a的飽和電流大于b的飽和電流．故A項正確、B、C、D三項錯誤．故選A項．11．(2024·上海一模)(多選)探討光電效應的試驗裝置如圖1所示，陰極K和陽極A封閉在真空管中，光通過小窗照耀到陰極K上，在光的作用下，電子從陰極K逸出．把單刀雙擲開關S分別接到1、2位置，移動滑動變阻器的滑片，得到如圖2所示的電流隨電壓的改變關系圖線，下列各種推斷中正確的是()A．圖2中的乙圖是開關S接1時的圖線B．圖2中的乙圖是開關S接2時的圖線C．光電子的最大初動能Ek＝eU1D．入射光的頻率越大，圖2中的電壓U2越大答案BD解析A項，開關接1時，光電管所加的電壓為正向電壓，結合加正向電壓時電流的特點可知，圖2中的甲圖是開關S接1時的圖線．故A項錯誤；B項，開關接2時，光電管所加的電壓為反向電壓，結合加反向電壓時電流的特點可知，圖2中的乙圖是開關S接2時的圖線．故B項正確；C項，圖2中的乙圖是開關S接2光電管所加的電壓為反向電壓時的圖線，可知截止電壓為U2，所以光電子得最大初動能為eU2.故C項錯誤；D項，依據光電效應方程：Ekm＝hν－W＝eU截止，結合圖2中的乙圖的特點可知，入射光的頻率越大，圖2中的電壓U2越大．故D項正確．12．(2024·太原二模)(多選)如圖的試驗中，分別用波長為λ1、λ2的單色光照耀光電管的陰極K，測得相應的遏止電壓分別為U1和U2設電子的質量為m，帶電荷量為e，真空中的光速為c，下列說法正確的是()A．若λ1＞λ2，則U1＞U2B．用λ1照耀時，光電子的最大初動能為eU1C．普朗克常量等于eq\f(e（U1－U2）,c（λ2－λ1）)D．陰極K金屬的極限頻率為eq\f(c（U1λ1－U2λ2）,λ1λ2（U1－U2）)答案BD解析A項，依據光電效應方程，則有：eq\f(hc,λ)－W0＝Ekm，因此若λ1＞λ2，則U1＜U2，故A項錯誤；B項，光電子在電場中做減速運動，依據動能定理得：－eU1＝0－Ekm，則得光電子的最大初動能Ekm＝eU1，故B項正確；C項，依據愛因斯坦光電效應方程得：hν1＝eU1＋W，hν2＝eU2＋W，得金屬的逸出功為：W＝hν1－eU1.聯立得：h＝eq\f(e（U1－U2）,ν1－ν2)＝eq\f(eλ1λ2（U1－U2）,c（λ2－λ1）).故C項錯誤；D項，陰極K金屬的極限頻率ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)＝eq\f(c（U1λ1－U2λ2）,λ1λ2（U1－U2）)，故D項正確．13．(2024·遼寧模擬)某同學用如圖(甲)所示的電路探討光電效應中電子放射的狀況與光照強度、光的頻率等物理量之間的關系．陰極K和陽極A是密封在真空玻璃中的兩個電極，K在受到光照耀時能夠放射光電子．K、A之間的電壓大小可以調整，電源極性也可以對調．當分別用a、b、c三束不同的光照耀陰極K，得到的I－U關系分別如圖(乙)中a、b、c三條曲線所示．下列關于三束光的頻率ν、三束光的強度E大小關系，正確的是()A．νa＞νb＞νc，Ea＞Eb＞Ec B．νa＞νb＞νc，Ea＝Ec＜EbC．νb＞νa＝νc，Ea＞Eb＞Ec D．νa＜νb＜νc，Ea＜Eb＜Ec答案C解析由圖可知，a的飽和電流最大，因此a光束照耀時單位時間內產生的光電子數量大，光強大，而c光的強度最小，b光的強度介于其中，即有Ea＞Eb＞Ec；當光電流為零時，光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對應的光的頻率為截止頻率，依據eU＝hν－W，入射光的頻率越高，對應的遏止電壓U越大，a光、c光的遏止電壓相等，所以a光、c光的頻率相等，而b光的頻率大，綜上所述，故C項正確，A、B、D三項錯誤．14．如圖所示，真空中有一平行板電容器，兩極板分別用鋅板和銅板制成(鋅板和銅板的截止頻率分別為ν1和ν2，且ν1＜ν2)，極板的面積為S，間距為d.鋅板與靈敏靜電計相連，鋅板和銅板原來都不帶電．現用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)的單色光持續照耀兩板內表面，假設光電子全部到達另一極板，則電容器的最終帶電荷量Q正比于()A.eq\f(d,S)(ν1－ν) B.eq\f(d,S)(ν1－ν2)C.eq\f(S,d)(eq\f(ν－ν1,ν·ν1)) D.eq\f(S,d)(ν－ν1)答案D解析現用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)的單色光持續照耀兩板內表面，依據光電效應的條件，知該單色光照耀鋅板能發生光電效應，照耀銅板不能發生光電效應．通過光電效應方程知，光電子的最大初動能Ekm＝hν－hν1.臨界狀態是電子減速到負極板時速度剛好為零．依據動能定理有eU＝Ekm＝hν－hν1.平行板電容器的電容C∝eq\f(S,d)，而Q＝CU，所以Q∝eq\f(S,d)(ν－ν1)，故D項正確．二、非選擇題15．(2024·江蘇)光電效應試驗中，用波長為λ0的單色光A照耀某金屬板時，剛好有光電子從金屬表