(新高考)高考物理一輪復習課時加練第16章　微專題92　光電效應　波粒二象性 (含解析)

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1．理解波粒二象性，知道光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動性，光電效應、康普頓效應表明光具有粒子性.2.理解愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0.其中Ek＝eUc，Uc為遏止電壓．利用W0＝hνc確定截止頻率．
1．(多選)關于波粒二象性，下列說法正確的是( )
A．光電效應證明了光具有粒子性
B．與實物粒子相聯(lián)系的波被稱為物質波
C．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
D．電子繞原子核運動時只能在一定的軌道上運動，此時電子只有粒子性，沒有波動性
答案 ABC
解析 光電效應證明了光具有粒子性，選項A正確；由物質波的定義知，選項B正確；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，選項C正確；一切運動的微粒都具有波粒二象性，電子繞原子核運動，此時電子不只有粒子性，也有波動性，選項D錯誤．
2.(多選)如圖所示為關于黑體輻射的圖像，下列判斷正確的是( )
A．T1T4
C．測量某黑體輻射強度最強的光的波長可以得知其溫度
D．測量某黑體輻射的任一波長的光的輻射強度可以得知其溫度
答案 BC
解析 因隨著溫度的升高，黑體輻射強度增強，同時輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，所以T1>T2>T3>T4，故A錯誤，B正確；測量某黑體輻射強度最強的光的波長可以得知其溫度，而不同溫度的黑體可以輻射出相同波長的電磁波，故C正確，D錯誤．
3．影響顯微鏡分辨本領的一個因素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領越低．利用電子束工作的電子顯微鏡有較高的分辨本領，它利用高壓對電子束加速，最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像．以下說法正確的是( )
A．加速電壓越高，電子的波長越長，分辨本領越強
B．加速電壓越高，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯
C．如果加速電壓相同，則用質子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領強
D．如果加速電壓相同，則用質子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領弱
答案 C
解析 設加速電壓為U，電子電荷量為e，質量為m，則Ek＝eq \f(1,2)mv2＝eU＝eq \f(p2,2m)，又p＝eq \f(h,λ)，故eU＝eq \f(h2,2mλ2)，可得λ＝eq \r(\f(h2,2emU))，對電子來說，加速電壓越高，λ越短，衍射現(xiàn)象越不明顯，故A、B錯誤；電子與質子比較，因質子質量比電子質量大得多，可知質子加速后的波長要短得多，衍射現(xiàn)象不明顯，分辨本領強，故C正確，D錯誤．
4.(多選)如圖所示，一個真空光電管的應用電路中，陰極金屬材料的截止頻率為4.5×1014 Hz，則以下判斷正確的是( )
A．無論用什么頻率的單色光照射光電管，只要照射足夠的時間，都能在電路中產生光電流
B．用λ＝0.5 μm的光照射光電管時，電路中有光電流產生
C．發(fā)生光電效應后，增加照射光電管的入射光的強度，電路中的光電流就一定增大
D．發(fā)生光電效應后，增加電源電壓，電路中的光電流一定增大
答案 BC
解析 入射光的頻率小于陰極金屬材料的截止頻率時，無論照射多長時間也不能產生光電流，A錯誤；根據c＝λν，當λ＝0.5 μm時，ν＝6.0×1014 Hz，大于陰極金屬材料的截止頻率，B正確；同頻率的光照射陰極材料時產生的飽和光電流與光的強度成正比，入射光的強度增大，光電流一定增大，增加電源電壓，光電流不一定增大，C正確，D錯誤．
5.如圖所示是某金屬在光的照射下產生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像．下述錯誤的是( )
A．該金屬的逸出功等于hν0
B．該金屬的逸出功等于E
C．入射光的頻率為0.5ν0時，產生的光電子的最大初動能為0.5E
D．入射光的頻率為2ν0時，產生的光電子的最大初動能為E
答案 C
解析 由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，該金屬的逸出功W0＝hν0，由題圖可知，該金屬的逸出功W0＝E，故A、B正確；由題圖可知，該金屬的截止頻率是ν0，當入射光的頻率為0.5ν0時不能產生光電效應，故C錯誤；當入射光的頻率為2ν0時，由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，產生的光電子的最大初動能Ek＝2hν0－W0＝2E－E＝E，故D正確．
6．(2023·廣東湛江市模擬)如圖甲所示，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，陰極K在受到光照時能夠發(fā)射光電子．陰極K與陽極A之間電壓U的大小可以調整，電源的正負極也可以對調．閉合開關后，陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流．現(xiàn)分別用藍光、弱黃光、強黃光照射陰極K，形成的光電流與電壓的關系圖像如圖乙示，圖中a、b、c光依次為( )
A．藍光、弱黃光、強黃光
B．弱黃光、藍光、強黃光
C．強黃光、藍光、弱黃光
D．藍光、強黃光、弱黃光
答案 C
解析 設遏止電壓為Uc，由eUc＝Ek＝hν－W0，可知，對于同一種金屬，W0不變，遏止電壓與入射光的頻率有關．對于一定頻率的光，無論光的強弱如何，遏止電壓都是一樣的，故a、c是同種顏色的光，在光的頻率不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，a為強黃光，c為弱黃光．b的遏止電壓最大，故b光的頻率最大，為藍光．故選C.
7.(2023·江蘇如皋市模擬)利用如圖所示的電路研究光電效應現(xiàn)象，初始時滑片P的位置在O點的正上方，O點為a、b兩端的中點．已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率，且光的強度較大，則( )
A．減弱入射光的強度，遏止電壓變小
B．P不移動時，微安表的示數(shù)為零
C．P向a端移動，微安表的示數(shù)增大
D．P向b端移動，光電子到達陽極A的最大動能增大
答案 D
解析 遏止電壓僅與入射光頻率有關，與入射光強度無關，故A錯誤；P不移動時，由于P、O兩點電勢相等，光電管兩端沒有電壓，又由于入射光頻率大于陰極K的截止頻率，則會發(fā)生光電效應，微安表應有示數(shù)，故B錯誤；P向a端移動，則光電管兩端所加電壓為反向電壓，電子從A端出去的速度變小，則光電流變小，微安表的示數(shù)變小，故C錯誤；P向b端移動，則光電管兩端所加電壓為正向電壓，光電子到達陽極A的最大動能增大，故D正確．
8．(多選)(2023·貴州貴陽市檢測)如圖是某金屬光電效應的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗圖線．已知電子的電荷量，由此圖像和愛因斯坦光電效應方程可知( )
A．該金屬的逸出功
B．該金屬的逸出功與入射光頻率無關
C．圖中直線的斜率為普朗克常量
D．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比
答案 AB
解析 該金屬的逸出功由金屬自身決定，與入射光頻率無關，故B正確；由eUc＝hν－W0可得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，圖中直線的斜率為k＝eq \f(h,e)，故C錯誤；由Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，可知遏止電壓Uc與入射光頻率ν成一次函數(shù)關系，不是正比關系，故D錯誤；當Uc＝0時，可得該金屬的逸出功W0＝hνc，由題圖可知νc≈4.25×1014 Hz，故可求出該金屬的逸出功，故A正確．
9．(多選)1921年中國留美學生葉企孫利用X射線測算出普朗克常量的值，這一結果隨后在科學界延用16年之久．利用光電效應也可以測定普朗克常量，圖甲為光電效應實驗原理圖，實驗中可調節(jié)光電管兩端的反向電壓U使電流表示數(shù)恰好為零．通過改變入射光的頻率ν重復上述操作，獲取若干對ν、U數(shù)據，依數(shù)據作U－ν圖像如圖乙所示，已知電子電荷量大小為e.則下列說法正確的是( )
A．普朗克常量可表示為eq \f(eU1,ν1)
B．普朗克常量可表示為eq \f(eU1,ν1－ν0)
C．陰極K的逸出功為eU2
D．陰極K的逸出功為eq \f(e?U1－U2?ν0,ν1)
答案 BC
解析 根據光電效應方程可得Ue＝Ek＝hν－h(huán)ν0，即U＝eq \f(h,e)ν－eq \f(hν0,e)，由題圖可知eq \f(h,e)＝eq \f(U1,ν1－ν0)，解得h＝eq \f(eU1,ν1－ν0)，選項A錯誤，B正確；陰極K的逸出功為W＝hν0＝eq \f(eU1ν0,ν1－ν0)，或者由于eq \f(h,e)＝eq \f(U2,ν0)，則陰極K的逸出功為W＝hν0＝eU2，選項C正確，D錯誤．