1、4.2 光电效应与光的量子说 4.3 光的波粒二象性1下列有关光的波粒二象性的说法中正确的是( )A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，A、B 错误；光的波粒二象性表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或
2、少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，C 正确，D 错误答案：C2在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为 、2 的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为 21，普朗克常量用 h 表示，光在真空中的速度用 c 表示，则( )A光电子的最大初动能之比为 21B该金属的截止频率为cC用波长为 的单色光照射该金属时能发生光电效应52D用波长为 4 的单色光照射该金属时不能发生光电效应解析：在两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为 21，由 Ek mv212可知，光电子的最大初动能之比为 41，A 错误；又由 h W Ek知， h W mv c 12 21
3、， h W mv ，又 v12 v2，解得 W h ，则该金属的截止频率为 ，B 错误；c2 12 2 c3 c3光的波长小于或等于 3 时才能发生光电效应，C、D 正确答案：CD3下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )解析：随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动由此规律可知应选 A.答案：A4(多选)(2018运城模拟)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标 4.27，与纵轴交点坐标0.5)由图可知(
4、)A该金属的截止频率为 4.271014 HzB该金属的截止频率为 5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为 0.5 eV解析：由光电效应方程 Ek h W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项 A 正确，B 错误；图线的斜率表示普朗克常量 h，C 正确；该金属的逸出功W0 h 06.6310 34 4.271014 J1.77 eV 或W0 h Ek6.6310 34 5.51014 J0.5 eV1.78 eV，选项 D 错误答案：AC5(多选)在光电效应实验中，某同学用同一种材料在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如
5、图所示，则可判断出( )A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C甲光、乙光波长相等D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析：由 eUc mv h W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压 Uc越大，甲12 2m光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，则用甲光与用乙光照射而逸出的光电子的最大初动能相等，A 错误；丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，B 正确；甲光、乙光的频率相等，则甲光、乙光波长相等，C 正确；丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大
6、初动能，D 错误答案：BC6(多选)(2018西安长安区一中模拟)2009 年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理如图所示电路可研究光电效应规律图中标有 A 和 K 的为光电管，其中 A 为阴极，K 为阳极理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压现接通电源，用光子能量为 10.5 eV 的光照射阴极 A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片 P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为 6.0 V；现保持滑片 P 位置不
7、变，以下判断正确的是( )A光电管阴极材料的逸出功为 4.5 eVB若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C若用光子能量为 12 eV 的光照射阴极 A，光电子的最大初动能一定变大D若用光子能量为 9.5 eV 的光照射阴极 A，同时把滑片 P 向左移动少许，电流计的读数一定不为零解析：由电路图可知，图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为 6 V，由 Ek h W0 eUc得 W04.5 eV，选项 A 正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达 A 极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项 B 错误；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项 C
8、正确；若光子能量为 9.5 eV 的光照射阴极 K，则遏止电压为 5 V，滑片 P 向左移动少许，电流计的读数可能仍为零，选项 D 错误答案：AC7 N 为钨板， M 为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为 4.5 eV。现分别用不同能量的光子照射钨板（各光子的能量已在图上标出），那么没有光电子到达金属网的是【答案】AC8产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能 Ek，下列说法正确的是( )A对于同种金属， Ek与照射光的强度无关B对于同种金属， Ek与照射光的时间成正比C对于同种金属， Ek与照射光的频率成线性关系D对于不同种金属，若照射光频
9、率不变， Ek与金属的逸出功成线性关系解析：发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量， Ek h W0，所以 Ek与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A 正确，B 错误；由 Ek h W0可知，对同种金属， Ek与照射光的频率成线性关系，若频率不变，对不同金属， Ek与 W0成线性关系，C、D 正确答案：ACD9.研究光电效应的实验装置如图所示，闭合开关，滑片 P 处于滑动变阻器中央位置，当一束单色光照到此装置的碱金属表面 K 时，电流表有示数。下列说法正确的是( )A若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能增大，电流表示数也增大B无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，碱金属的
10、逸出功都不变C保持频率不变，当光强减弱时，发射光电子的时间将明显增加D若滑动变阻器滑片左移，则电压表示数减小，电流表示数减小答案 B解析 若仅增大该单色光入射的强度，由于每个光子的能量不变，因此光电子的最大初动能不变，但单位时间内射出的光电子数增多，因此光电流增大，故 A 错误；逸出功由金属材料自身决定，与是否有光照无关，故 B 正确；发生光电效应不需要时间积累，只要入射光的频率大于极限频率即可，故 C 错误；若滑动变阻器滑片左移，则电压表的示数减小，因电压是反向电压，所以电压减小时，光电子更容易到达 A 极形成电流，电流表示数增大，故 D 错误。10波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正
11、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：AB11.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
12、 B.频率 C.能量 D.动量答案：A解析：由爱因斯坦光电效应方程 h=W 0+ ,又由 W0=h 0,可得光电子的最大初动能 =h-h 0,由于钙的截止频率大于钾的截止频率,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较小的能量、频率和动量,B、C、D 错;又由 c= 可知光电子频率较小时,波长较大,A 对。12.现有 a、 b、 c 三束单色光,其波长关系为 a b c=1 2 3。当用 a 光束照射某种金属板时能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为 Ek,若改用 b 光束照射该金属板,飞出的光电子最大动能为 Ek,当改用 c 光束照射该金属板时( )A.能发生光电效应,飞出的光电子最大
13、动能为 EkB.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为 EkC.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为 EkD.由于 c 光束光子能量较小,该金属板不会发生光电效应答案：B解析：对 a 光,由光电效应方程有 -W=Ek,对 b 光有 -W=Ek,由以上两式可得Ek,则 W=Ek。当改用 c 光束照射该金属板时,有 -W=Ek得 Ek=Ek,故 B 正确。13几种金属的逸出功 W0见下表：金属 钨 钙 钠 钾 铷W0/(1019 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长的范围为 4.0107 7.6
14、10 6 m，普朗克常量 h6.6310 34 Js。答案 钠、钾、铷能发生光电效应解析 光子的能量 E ，当 4.010 7 m 时， E4.9710 19 J。hc根据 EW0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。14如图甲所示是研究光电效应规律的光电管用波长 0.50 m 的绿光照射阴极 K，实验测得流过电流表 G 的电流 I 与 AK 之间的电势差 UAK满足如图乙所示规律，取 h6.6310 34 Js.结合图像，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 (个)4.010 12(个)Ime 0.6410 61.610 19光电子的最大初动能为Ekm eU01.610 19 C0.6 V9.610 20 J.(2)设阴极材料的极限波长为 0，根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm h h ，代入数据得 00.66 m.c c 0答案：(1)4.010 12个 9.610 20 J (2)0.66 m
