高考物理一轮复习同步练习(名师解析)15-专题1光电效应 光的波粒二象性

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第十五章 专题一 课时提能·精炼

1.对光电效应的解释正确的是

( )

A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出成为光电子

B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应就不能发生

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同

【解析】 电子只可吸收一个光子，若不能逸出，则不会吸收该光子，A错误；发生光电效应时，入射光子能量hν>W，否则便不能发生光电效应，B正确；光电子的最大初动能与光的强度无关，C错误；逸出功W＝hν0，故知D正确．

【答案】 BD

2．对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，下面的理解中正确的是

( )

A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek

B．式中的W表示每个光电子从金属中飞出的过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C．逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W＝hν0 D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比

【解析】 爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的初动能都小于这个值．若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W＝hν0.由Ek＝hν－W可知Ek和ν之间是一次函数关系，不是正比关系．本题应选C.

【答案】 C

3．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是

( )

A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性 B．光的频率越高，光子的能量越大

C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方

D．在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方

【解析】 光子是高速运动的微观粒子，少量光子时仅表现为粒子性，A错误；光的波动性表明光的频率越高，光子的能量越大，B正确；在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C错误，D正确．

【答案】 BD 4．(2009·四川模拟)用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是

( )

A．改用强度较小的黄光照射 B．改用γ射线照射

C．改用强度较强的绿光照射 D．改用红外线照射 【解析】 根据光电效应方程Ekm＝hν－W，要使Ekm增大，只能增大入射光的频率．故A、C、D错误，B正确．

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【答案】 B 5．(2009·北京崇文模拟)颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为Ca

和Cb，且Ca>Cb.当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b光照射，则

( )

A．不一定能发生光电效应 B．光电子的最大初动能增加

C．单位时间内发射的光电子数增加 D．入射光强度增加

1

【解析】 根据n＝，n

sinCab

确．入射光频率增大，光电子数、光强不一定增加，C、D错误．

【答案】 B 6．(2009·南京模拟)在以下各种说法中，正确的是

( )

A．黑体是一种理想模型，它不会反射外来的电磁波，却不断地向外辐射电磁波

B．用单色光照射同一光电管，改变单色光的频率时，光电效应的截止频率、遏止电压都不会改变

C．不确定关系说明，不可能同时准确知道微观粒子的位置和动量，因而便不能用“轨迹”来描述它

D．玻尔将量子观念引入原子模型．由跃迁理论可知，只有当入射光子的能量等于氢原子某两个能级之差时，氢原子中的电子才会吸收它

【解析】 由黑体辐射特点知A正确；根据光电效应方程，Ekm＝hν－W，ν变化，Ekm

1

变化，再根据eU＝mv2，遏止电压要发生变化，B错误，根据不确定关系和玻尔理论知，

2

C、D正确．

【答案】 ACD

7．物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片．若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识，其中正确的是

( )

A．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子， 表现出光的波动性 B．单个光子通过双缝后的落点可以预测

C．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性

D．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

【解析】 每个光子的运动规律是不确定的，底片上出现的一些不规则的点子，表明了光的粒子性．只有大量光子的行为才能表现出光的波动性．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，暗条纹处是光子到达机会较少的地方。

【答案】 D

8．某金属在一黄光照射下，正好有电子逸出，下述说法中，哪种是正确的

( )

A．增大光强，而不改变光的频率，光电子的最大初动能将不变 B．用一束更大强度的红光代替黄光，仍能发生光电效应 C．用强度相同的紫光代替黄光，光电流强度将不变

D．用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不发生光电效应 【解析】 逸出的光电子的最大初动能Ekm＝hν－W，频率不变，故Ekm不变，A正确．红光频率小于黄光频率，即小于极限频率，故不能发生光电效应，B错．由于紫光频率大于黄光频率，即使光强减小，仍能发生光电效应，因此D错误．用强度相同的紫光代替黄光，使得入射光的光子数减少，导致光电子数减少，形成的光电流强度将减少，C错。

【答案】 A

9．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯照射锌板时，静电计的指针张开一个角度，如图所示，这时

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( )

A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电

【解析】 锌板受孤光灯照射，吸收紫外线的光子，发生光电效应，放出光电子，中性的锌板因失去电子而带正电，与锌板连在一起的静电计指针也带正电．

【答案】 B

10．2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”的双缝干涉实验装置，进行的电子干涉的实验．从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现了干涉条纹(如图所示)，该实验说明

( )

A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性 C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子也是一种电磁波

【解析】 干涉、衍射是波特有的现象，电子能发生干涉现象，说明实物粒子也有波动性，A、B不正确，C正确．微观粒子如电子与电磁波是两种不同的物质形态，一种是实物，一种是场，D不正确．

【答案】 C 11．波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强

－

度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B＝5.6×106T·m，光电

－－

子质量m＝9.1×1031kg，电荷量e＝1.6×1019C.求：

(1)光电子的最大动能． (2)金属筒的逸出功．

【解析】 光电子做半径最大的匀速圆周运动时，它的动能即是最大动能．

mv2eBr

由eνB＝得ν＝

rm

121eBr2(eBr)2

所以mv＝m·()＝

22m2m

1－

代入数据得mv2＝4.41×1019J

2

(2)由爱因斯坦光电效应方程得

1c1

W＝hν－mv2＝h－mv2

2λ2

－

代入数据得W＝7.3×1019J

－

【答案】 (1)4.41×1019J

－

(2)7.3×1019J 12．科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆板来加速星际飞船．“神舟”五号载人飞船在轨道上运行期间，成功实施了飞船上太阳帆板的展开试验．设该飞船所在地每秒每单位

2

面积(m)接收的光子数为n，光子平均波长为λ，太阳帆板面积为S，反射率为100%，光子

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h

动量p＝.设太阳光垂直射到太阳帆板上，飞船的总质量为m，求飞船加速度的表达式．若

λ

太阳帆板是黑色的．飞船加速度又为多少？

【解析】 光子垂直打到太阳帆板上再反射，动量改变量为2p，故太阳帆上受到的光

2nhS2nhS

压力为F＝，加速度a＝.若太阳帆是黑色的，光子垂直打到太阳帆板上不再反弹，

λλm

nhSnhS

太阳帆板上受到的光压力为F＝，a＝. λλm

2nhSnhS

【答案】

λmλm

1.(2009·广东单科)硅光电池是利用光电效应原理制成的器件．下列表述正确的是

( )

A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出 C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关 D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应 【解析】 电池是把其他形式的能转化成电能的装置，而硅光电池是把光能转变成电能的一种装置．

【答案】 A 2．(2009·河北保定)只含黄光和紫光的复色光束垂直射到某金属板上，发生了光电效应，则

( )

A．若在光源与金属板之间放置一个紫色滤光片，可能不发生光电效应 B．若在光源与金属板之间放置一个黄色滤光片，可能不发生光电效应 C．若在光源与金属板之间放置一个偏振片，光电子的最大初动能可能减小

D．若在光源与金属板之间放置一个两面平行的玻璃砖，光电子的最大初动能可能减小 【解析】 黄、紫复色光能发生光电效应，紫光一定能，黄光只是可能使金属发生光电效应；若放置紫色滤光片，通过的只是紫光，故一定能发生光电效应，A错；若放置黄色滤光片，则通过的是黄光，可能不发生光电效应，B正确；放置偏振片，不会改变光的频率，光电子的最大初动能不变，C错；放置玻璃砖，光的频率不变，光电子的最大初动能不变，D错。

【答案】 B 3．(2009·上海单科)光电效应的实验结论是：对于某种金属

( )

A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应

C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大

1

【解析】 根据光电效应规律可知A正确，B、C错误．根据光电效应方程mv2＝hν

2m

－W，频率ν越高，初动能就越大，D正确．

【答案】 AD

4．如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图线．从图可知

( )

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