2022届高考物理联考模拟汇编专题三十八光电效应波粒二象性含解析

这是一份2022届高考物理联考模拟汇编专题三十八光电效应波粒二象性含解析，共6页。


A．光的本质是波
B．光的本质是粒子
C．光的能量在胶片上分布不均匀
D．光到达胶片上不同位置的概率相同
解析：选C 用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片出现的图样说明光具有波粒二象性，故A、B错误；该实验说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C正确，D错误。
2．(2021·滨州模拟)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 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 B．频率
C．能量D．动量
解析：选A 由爱因斯坦光电效应方程eq \f(1,2)mvm2＝hν－W0，又由W0＝hν0，可得光电子的最大初动能eq \f(1,2)mvm2＝hν－hν0，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错误；又由c＝λf可知光电子频率较小时，波长较大，A正确。
3．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )
A．入射光太弱 B．入射光波长太长
C．光照时间短D．电源正、负极接反
解析：选BD 若入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若使该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确。
4．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)( )
A．Ekm－hν B．2Ekm
C．Ekm＋hνD．Ekm＋2hν
解析：选C 根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故选项C正确。
5．(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为νc，则( )
A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc
C．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大
D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
解析：选AB 该金属的截止频率为νc，则可知逸出功W0＝hνc，故当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子，且此时产生的光电子的最大初动能Ek′＝2hνc－W0＝hνc，故A、B正确；逸出功由金属自身的性质决定，与照射光的频率无关，故C错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，D错误。
6．(多选)(2021·鞍山调研)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )
A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子
B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率
C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关
D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
解析：选BD 光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率，B正确；根据光电效应方程hν＝W0＋eUc可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普 顿效应，D正确。
7．(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是( )
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子
解析：选CD 光电流的大小只与单位时间流过单位面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短无关，选项A错误；无论光照强度多强，光照时间多长，只要入射光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，故选项B错误；遏止电压即反向截止电压，eUc＝hν－W0，与入射光的频率有关，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，则遏止电压越大，故选项C正确；无论光照强度多弱，光照时间多短，光的频率大于极限频率时一定能产生光电子，故选项D正确。
8．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料( )
A.仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子
C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子
解析：选D 根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长最小的小于100 nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。
9．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek­ν图像。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek­ν坐标系中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是( )
解析：选A 依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek­ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek­ν图线应该平行。图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝eq \f(W0,h)，因此钨的截止频率小些，综上所述，A图正确。
10．(多选)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( )
A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功约为1.8 eV
解析：选ACD 由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，题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＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014 J≈1.8 eV，选项D正确。
11．(多选)如图所示为光电管的工作电路图，分别用波长为λ0、λ1、λ2的单色光做实验，已知λ2<λ0<λ1。当开关闭合后，用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是( )
A．光电管阴极材料的逸出功与入射光无关
B．若用波长为λ1的单色光进行实验，则电流表的示数一定为零
C．若仅增大电源的电动势，则电流表的示数一定增大
D．若仅将电源的正负极对调，则电流表的示数可能为零
解析：选AD 光电管阴极材料的逸出功只与材料有关，而与入射光的频率、入射光的强度无关，A正确。用波长为λ0的光照射阴极K时，电路中有光电流，可知波长为λ0的光照射阴极K时，发生了光电效应；若用波长为λ1(λ1＞λ0)的光照射阴极K，虽然入射光的频率变小，但仍可能大于阴极的极限频率，仍可能发生光电效应，因此电流表的示数可能不为零，B错误。仅增大电路中电源的电动势，光电管两端电压增大，当达到饱和电流后，电流表的示数不再增大，C错误。将电路中电源的正负极对调，光电子做减速运动，若电子到达不了阳极，则此时电流表的示数为零，D正确。
12．(多选)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)图像传感器。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为阳极，K为阴极。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K，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位置不变，以下判断正确的是( )
A．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eV
B．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K，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K，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：选AC 由题给电路图可知，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＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5 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正确；若用光子能量为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。
13.(2021·菏泽六校联考)如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则( )
A．若将滑动触头P向B端移动，电流表读数有可能不变
B．若将滑动触头P向A端移动，电流表读数一定增大
C．若用红外线照射阴极K，电流表中一定没有电流通过
D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K，电流表读数不变
解析：选A 所加的电压，使光电子加速到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，B错误。若用红外线照射阴极K，因红外线频率小于可见光，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故C错误。若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于可见光的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D错误。
14．(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是( )
A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电
B．图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
C．图3中，若电子电量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc­ν图像可求得普朗克常量的表达式为h＝eq \f(U1e,ν1－νc)
D．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像可知该金属的逸出功为E或hνc
解析：选CD 用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由题图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，图像Uc­ν的斜率表示eq \f(h,e)，即eq \f(h,e)＝eq \f(U1,ν1－νc)，解得h＝eq \f(U1e,ν1－νc)，故选项C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知Ek­ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于hνc，故选项D正确。材料
钠
铜
铂
极限波长(nm)
541
268
196