高中物理教科版 能力提升训练：选修3-5　光电效应　波粒二象性Word版含解析

光电效应　波粒二象性
1．(2016·高考全国卷Ⅰ改编)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法不正确的是(　　)
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B．入射光的频率变高，饱和光电流变大
C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关
解析：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法D正确．
答案：B
2．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)
A．10－21 J　　　　　　　 B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
解析：光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确．
答案：B
3．(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，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，由图可知(　　)
A．该金属的极限频率为4.27×1014 Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV
解析：由光电效应方程Ek＝hν－W0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即νc＝4.27×1014 Hz，A正确，B错误；由Ek＝hν－W0可知，该图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功W0＝hνc＝ eV≈1.8 eV，D错误．
答案：AC
4．(多选)如图所示，用某单色光照射光电管的阴板K会发生光电效应．在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片，逐渐增大加在光电管上的电压，直至电流表中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向遏止电压．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测得反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m、电荷量为e，下列说法正确的是(　　)
A．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度为 
B．用频率为ν2的光照射时，光电子的最大初速度为 
C．阴极K金属的逸出功为W＝
D．阴极K的极限频率是νc＝
解析：在阳极A和阴极K之间加上反向电压，逃逸出的光电子在反向电场中做减速运动，根据动能定理可得－eU＝0－mvm2，解得光电子的最大初速度为vmax＝ ，所以用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度为 ，用频率为ν2的光照射时，光电子的最大初速度为，故A正确，B错误；根据光电效应方程可得hν1＝eU1＋W，hν2＝eU2＋W，联立可得W＝，h＝，阴极K金属的极限频率νc＝＝，C、D正确．
答案：ACD
5．如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是(　　)
A．Ek1>Ek2
B．单色光1的频率比单色光2的频率高
C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
D．单色光1和单色光2的频率之差为
解析：由于Ek1＝e|Uc1|，Ek2＝e|Uc2|，所以Ek1答案：D
6．(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是(　　)
A．若νa>νb，则一定有UaB．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C．若UaD．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb
解析：光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同．若νa>νb，据Ek＝hν－W0，得Eka>Ekb，则B项正确．由Ek＝hν－W0＝eU，可知当νa>νb时Ua>Ub，则A项错误．若Ua答案：BC
7．(多选)(2019·四川双流中学高三模拟)利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25 eV.用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50 eV，电流表的示数为I.已知普朗克常量约为6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　)
A．金属钾发生光电效应的截止频率约为5.5×1014 Hz
B．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eV
C．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2I
D．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V
解析：设金属的截止频率为νc，由W0＝hνc解得νc≈5.5×1014 Hz，A正确；由光电效应方程Ek＝hν－W0，若入射光的频率加倍，W0不变，所以光电子的最大初动能并不加倍，B错误；若入射光的频率加倍，电流表的示数不一定是原来的2倍，C错误；由Ek＝hν－W0知入射光的能量为hν＝3.75 eV，若入射光的频率加倍，则Ek＝2hν－W0＝5.25 eV，而eUc＝Ek，所以遏止电压Uc＝5.25 V，D正确．
答案：AD
8．(多选)(2019·湖北黄冈中学模拟)如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接．用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转．下列说法正确的是(　　)
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．电源正极可能与c接线柱连接
C．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应
D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G→f
解析：由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c接负极，d接正极．用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，知a光频率大于金属的极限频率．用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，知b光的频率小于金属的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率．(2)c接正极，d接负极．用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，知a光产生的光电子能到达负极d端．用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，知b光产生的光电子不能到达负极d端，所以a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定大于b光的频率，故选项A、B正确；由以上的分析可知，不能判断出用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应，故选项C错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G→f，故选项D正确．
答案：ABD