课时规范练35 光电效应 波粒二象性一、基础对点练1.(光电效应规律的理解及应用)关于光电效应现象,下列说法正确的是( )A.光电子来源于原子核内部B.爱因斯坦最早发现光电效应现象C.入射光频率一定,入射光越强,饱和光电流越大D.爱因斯坦在研究光电效应现象时首次提出了能量子的假说2.(光电效应规律的理解及应用)(2021四川凉山高三二模)如图所示,用导线把验电器与锌板相连,当用紫外线照射该锌板时,验电器的铝箔有张角,则( ) A.验电器带正电B.证明光具有波动性C.入射光如果换成紫光,验电器的指针不偏转D.若照射光频率加倍,光电子的最大初动能也加倍3.(光电效应规律的理解及应用)(2021河南焦作高三模拟)在图示研究光电效应的装置中,电路一切完好,一束单色光照射到光电管上,但电路中没有电流,要让电路中产生电流,可行的做法是( )A.换用电动势更高的电源B.换用频率更高的单色光C.换用波长更长的单色光D.把电源的正负极颠倒后重新接入电路4.(多选)(光电效应和波粒二象性)(2021浙江高三三模)根据下列图象所反映的物理现象进行分析判断,说法正确的是( )A.图甲中对应的三种光中“黄光(强)”的光子能量最强B.根据图甲分析可知若用橙光照射同一实验装置可能没有光电流产生C.图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量D.图丙中现象说明电子具有波动性,可运用波动规律确定电子通过双缝后的具体位置5.(光电效应规律的理解及应用)(2021山东滨州高三二模)下图为研究光电效应现象实验装置,用光子能量为4.10eV的紫外线照射到光电管上阴极K,发生了光电效应。调节滑片P,\n当电压表的示数为1.81V时,电流计的示数恰好为零。则在该实验中( )A.光电子的最大初动能为2.29eVB.电流计示数恰好为零时,若增大光强电流计有示数C.若增大入射光的频率,要使电流计的示数为零,滑片P应向右调节D.若断开开关S,电流计仍无示数6.(光电效应规律的理解及应用)(2021河南洛阳高三三模)在光电效应实验中,用频率为1.5ν的A光和频率为ν的B光分别照射同一金属,A光照射时的遏止电压是B光照射时遏止电压的2倍,则该金属发生光电效应的截止频率为( )A.νB.νC.νD.ν7.(光电效应四类图象问题)(2021四川南充高三三模)疫情期间,额温枪(红外测温仪)成为重要的防疫装备,其测温原理是:任何物体都会向外发出红外线,额温枪通过红外线照射到温度传感器,发生光电效应,将光信号转化为电信号,间接得出温度数据。已知人体体温正常时能辐射波长为10μm的红外光,如图甲所示,用该红外光照射光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,该光电流随电压变化的图象如图乙所示,已知h=6.63×10-34J·s,e=1.6×10-19C,则( )A.波长10μm的红外光在真空中的频率为3×1014HzB.由图乙可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.5eVC.将图甲中的电源反接,电流表的示数可能不为零D.若人体温度升高,则辐射红外线的强度减弱,光电流减小8.(光电效应四类图象问题)图甲是探究“光电效应”实验电路图,光电管遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示。下列判断正确的是( )A.入射光的频率ν不同,遏止电压Uc相同B.入射光的频率ν不同,光照强度不同,Uc-ν图象的斜率相同C.图甲所示电路中,当电压增大到一定数值时,电流计将达到饱和电流\nD.只要入射光的光照强度相同,光电子的最大初动能就一定相同二、素养综合练9.(2021浙江高三开学考试)2021年1月21日,科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D影像,如图所示。冷冻电镜是目前结构生物学广泛使用的科研利器,它以高速电子束为“光源”穿透样品,以获得样品内部的结构信息。光学显微镜由于受光的衍射现象限制,最高分辨率仅为200nm,而冷冻电镜的分辨率比光学显微镜高1000倍以上,可达0.2nm。已知电子的质量为9×10-31kg,电子的电荷量为1.6×10-19C,普朗克常量为6.6×10-34J,不考虑相对论效应,下列说法正确的是( )A.冷冻电镜的分辨率非常高,是由于电子的德布罗意波长非常长B.冷冻电镜的分辨率与加速电压有关:加速电压越高,则分辨率越低C.德布罗意波长为0.2nm的电子,可由静止电子通过500V的电压加速而得到D.若用相同动能的质子代替电子,也能“拍摄”到新冠病毒的3D影像10.光电效应实验中,照射某种金属得到的入射光的频率ν与遏止电压Uc的关系图象如图所示。其纵截距为a,横截距为-b,电子电荷量的绝对值为e。下列说法正确的是( )A.金属的逸出功随入射光频率的增大而增大B.金属的截止频率为bC.金属的逸出功为eaD.普朗克常量h=11.(多选)(2021山东泰安高三其他模拟)研究光电效应的电路图如图所示,电压传感器和电流传感器与计算机相连,在计算机上可以显示它们的示数U和I随时间t的变化图象。用单色光a和b(νa>νb)分别照射光电管的阴极K,两种色光均能使光电管发生光电效应。在单刀双掷开关S空置、置于1、置于2三种情境下移动滑片P的位置,观察计算机上图象的变化,当单刀双掷开关S置于2且U=Um时I=0,下列说法正确的是( )A.单色光a和b照射光电管时,光电效应几乎是瞬时发生的B.单刀双掷开关S空置时,电流I不随时间变化且为0C.单刀双掷开关S置于1时,滑片P向右移动过程中电流I可能不断增大\nD.单刀双掷开关S置于2,单色光b照射时Um较大12.(2021安徽定远中学高三其他模拟)用不同波长的紫外线分别照射两种不同金属的表面都产生了光电效应,可得到光电子的最大初动能Ek随入射光波长的倒数变化的图象(如图中甲、乙所示)。已知真空中的光速为c,下列说法正确的是( )A.甲图线代表的金属极限频率为B.要使乙图线对应的金属发生光电效应,入射光的波长需要大于C.甲图线对应金属的逸出功为hcaD.两图线的斜率均为h\n课时规范练35 光电效应 波粒二象性1.C 解析:光电效应中的光电子是核外电子获得一定频率光子的能量脱离原子核的束缚逃逸出产生的,A错误;光电效应现象最早是由赫兹提出的,而不是爱因斯坦,B错误;由光电效应方程Ekm=hν-W0,入射光频率一定,入射光越强,饱和光电流越大,C正确;普朗克在研究热辐射问题时,提出了能量子的假设,D错误。2.A 解析:用紫外线照射该锌板时,发生光电效应,打出光电子,则锌板带正电,验电器带正电,A正确;该实验证明光具有粒子性,B错误;入射光如果换成紫光,紫光的频率小于紫外线的频率,根据光电效应发生的条件可知,用紫光照射到锌板上不一定发生光电效应,所以与锌板相连的验电器不一定偏转,C错误;根据Ekm=hν-W0可知,若照射光频率加倍,光电子的最大初动能增大,但不是加倍,D错误。3.B 解析:由题图可知,此时电源提供的电压为正向电压,只要能发生光电效应,电路中就有电流;灵敏电流计中没有电流通过,说明不能产生光电效应。能否发生光电效应取决于入射光的频率,与电源电动势高低无关,故A错误;换用频率更高的单色光,可能发生光电效应,故B正确;换用波长更长的单色光,频率更低,不会发生光电效应,故C错误;把电源的正负极颠倒后重新接入电路,由于入射光频率低,仍然不会发生光电效应,故D错误。4.BC 解析:因为蓝光的遏止电压最大,根据hν-W=eUc,则图甲中对应的三种光中“蓝光”的光子能量最强,所以A错误;因为橙光的频率比上面两种光的频率小,根据图甲分析可知若用橙光照射同一实验装置可能没有光电流产生,所以B正确;图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量,所以C正确;图丙中现象说明电子具有波动性,不能运用波动规律确定电子通过双缝后的具体位置,因为电子波为概率波,无法确定单个电子的运动位置,则D错误。5.C 解析:当电压表的示数为1.81V时,电流计的示数恰好为零,则遏止电压Uc=1.81V,根据eUc=Ekm,则光电子的最大初动能为1.81eV,所以A错误;根据光电效应方程hν-W=Ekm可知,光电子的最大初动能由入射光的频率与金属的极限频率有关,与入射光的强度无关,所以遏止电压不变时,若增大光强,电流计的示数还是为0,则B错误;若增大入射光的频率,则光电子的最大初动能增大,要使电流计的示数为零,则需要增大遏止电压,所以滑片P应向右调节,则C正确;若断开开关S,光电管两端没有反向电压,光电子可以到达阳极,并且光电管的电路还是闭合电路,所以电流计会有示数,则D错误。6.B 解析:根据光电效应方程,有eUcA=h×1.5ν-hν0,eUcB=h×ν-hν0且UcA=2UcB,联立可得ν0=ν,故选B。7.C 解析:波长10μm的红外光在真空中的频率为ν=Hz=3×1013Hz,A错误;根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm=hν-W0,根据动能定理得-eUc=0-Ekm,解得W0=0.1eV,B错误;将图甲中的电源反接,根据乙图,反向电压低于0.02V时,电流表的示数不为零,C正确;若人体温度升高,则辐射红外线的强度增大,逸出的光电子的个数增加,光电流增大,D错误。8.B 解析:根据Ekm=hν-W0可知入射光的频率不同,电子的最大初动能不同,又eUc=Ekm,所以有Uc=ν-,可见入射光的频率ν不同,遏止电压Uc不同,选项A错误;由Uc=ν-知Uc-ν图象的斜率k=,与入射光的频率ν、光照强度无关,选项B正确;图甲所示电路中,必须把电源正负极反接,才能用来验证光电流与电压的关系,即当电压增大到一定数值时,\n电流计将达到饱和电流,选项C错误;根据Ekm=hν-W0可知在入射光频率不同的情况下,光电子的最大初动能不同,与光照强度无关,选项D错误。9.D 解析:冷冻电镜的分辨率非常高,是由于电子的德布罗意波长非常短,A错误;根据德布罗意波长式子λ=,而p=,对电子加速过程应用动能定理得Ek=eU,联立可得λ=,由此可知,加速电压U越高,则波长越短,分辨率越高,B错误;由公式λ=得U=V=37.8V,C错误;根据λ=,动能相同时,波长与质量的二次方根成反比,而m质子>m电子,得λ质子<λ电子,能“拍摄”到新冠病毒的3D影像,D正确。10.D 解析:金属的逸出功由材料性质决定,与入射光频率无关,A错误;由光电效应方程可得eUc=Ekm=hν-W0,整理得ν=Uc+,对比图线可得=a,可得普朗克常量为h=,金属的逸出功为W0=ah,C错误,D正确;逸出功可表示为W0=hν0,可得金属的截止频率为ν0=a,B错误。11.AC 解析:单色光a、b均能与光电管发生光电效应,而光速为3×108m/s,故单色光a和b照射光电管时,光电效应几乎是瞬时发生的,故A正确;单刀双掷开关S空置时,形成了闭合回路,光电管会产生电流,故B错误;单刀双掷开关S置于1时,滑片P向右移动过程中,光电管两端的正向电压增大,单位时间内从阴极到达阳极的光电子数可能增大即光电流可能增大,故C正确;单刀双掷开关S置于2时,由于νa>νb,根据Ek=hν-W0、eUm=Ek得,单色光a照射时Um较大,故D错误。12.C 解析:根据光电效应方程Ek=hν-W0=h-W0=hc·-W0知两图线的斜率均为hc,图线与横轴交点对应Ek=0,即0=hc-W0,甲图线与横轴交点坐标为a=,又W0=hν0,所以甲图线对应金属的逸出功为W0=hca,甲图线代表的金属极限频率ν0=ca,故C正确,A、D错误;根据光电效应方程Ek=hν-W0=h-W0=hc·-W0,知使乙图线对应的金属发生光电效应的极限波长为λ乙=,根据光电效应产生的条件知入射光的波长小于极限波长λ乙时会发生光电效应现象,即要使乙图线对应的金属发生光电效应,入射光的波长需要小于,故B错误。
