分层规范快练(三十七) 光电效应 波粒二象性
[双基过关练]
1．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( )
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
解析：某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.
答案：B
2．[2019·广东佛山模拟]“微观粒子的能量是量子化的”这一观念，与下列物理常量相关的是( )
A．引力常量G B．普朗克常量h
C．静电力常量k D．阿伏加德罗常数NA
解析：“微观粒子的能量是量子化的”这一观念，与普朗克常量h相关，故B项正确．
答案：B
3．[2017·上海单科]光子的能量与其( )
A．频率成正比 B．波长成正比
C．速度成正比 D．速度平方成正比
解析：由E＝hν、c＝λν得E＝hν＝h，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A正确，B错误．由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C、D皆错误．
答案：A
4．(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定不同的是( )
A．遏止电压 B．饱和光电流
C．光电子的最大初动能 D．逸出功
解析：同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和电流是相同的，故选A、C、D.
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答案：ACD
5．(多选)下列说法正确的是( )
A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫能量子
B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从ν＝和λ＝
C．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性
D．X射线是处于激发态的原子核辐射出的
解析：普朗克把最小的能量单位叫能量子，故A正确；德布罗意提出了实物粒子具有波动性的规律，故B正确；在康谱顿效应中，也揭示了光具有粒子性，故C错误；X射线是处于激发态的原子内层电子受到激发辐射出的，故D错误．
答案：AB
6．[2019·保定模拟]如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔张开一定角度．用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变．再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小．下列相关说法中正确的是( )
A．增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变大
B．紫外线的频率大于金属锌的截止频率
C．铜网带负电
D．改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小
解析：根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变；再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的光电子跑到铜网上，导致其电量减小，当增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变更小，由此可知，铜网带正电，故A、C项错误；只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会发生光电效应，故B项正确；根据光电效应产生条件，当改用紫光照射，则紫光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，故D项错误．
答案：B
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7．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Ek－ν图象．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Ek－ν坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是( )
解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν图线应该平行．图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝，因此钨的截止频率小些，综上所述，A图正确．
答案：A
8．[2019·北京西城区一模]被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波．“中国天眼”的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米，那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)( )
A．1023 B．1027
C．1031 D．1035
解析：设发射机每秒钟发射的光子数量为n，则t0时间内发射光子的总能量为E＝nt0ε，由ε＝hν和ν＝得E＝nt0h，则有nt0h＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为10
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31，故C正确．
答案：C
9．某金属的遏止电压用Uc表示，入射光频率用ν表示，用不同频率的光照射某金属产生光电效应，得到Uc－ν图象如图所示．根据图象求出该金属的截止频率νc为(已知电子电荷量e＝1.6×10－19 C)( )
A．1.0×1014 Hz B．2.0×1014 Hz
C．5.0×1014 Hz D．17.5×1014 Hz
解析：eUc＝mv＝hν－W，Uc＝－，由图象可得Uc＝0时，νc＝5.0×1014 Hz.故选项C正确．
答案：C
10．[2019·黑龙江七台河模拟]
如图所示，当开关S断开时，用光子能量为3.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．闭合开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.5 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于1.5 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )
A．1.5 eV B．2.0 eV
C．3.5 eV D．5.0 eV
解析：根据题意此时光电子的最大初动能Ekm＝eUc＝1.5 eV；根据爱因斯坦光电效应方程有W＝hν－Ekm＝3.5 eV－1.5 eV＝2.0 eV，故B正确．
答案：B
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11．[2019·河北邢台检测]若能量为E0的光子照射到某金属表面时，从金属表面逸出的电子的最大初动能为E，则能量为2E0的光子照射到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为( )
A．E0＋E B．E0－E
C．2E D．2E0－E
解析：设该金属的逸出功为W0，若用能量为E0的光子照射该金属时，产生光电子的最大初动能为E，根据光电效应方程知E＝E0－W0；改用能量为2E0的光照射同一金属，金属的逸出功不变，则光电子的最大初动能为Ekm＝2E0－W0＝E0＋E.故选A.
答案：A
[技能提升练]
12．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管．若实验a中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列图中可能正确的是( )
解析：光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即图线与横轴的交点相同．由于a光的光强大于b光的光强，所以a的饱和电流大于b的饱和电流．故A项正确、B、C、D项错误．
答案：A
13．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa：λb：λc＝1：2：3.当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，逸出的光电子最大初动能为Ek；若改用b光束照射该金属板时也能发生光电效应，逸出的光电子最大初动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时( )
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A．能发生光电效应，逸出的光电子最大初动能为Ek
B．能发生光电效应，逸出的光电子最大初动能为Ek
C．能发生光电效应，逸出的光电子最大初动能为Ek
D．由于c光束光子能量较小，不会发生光电效应
解析：对a、b、c三束光，由光电效应方程有－W0＝Ek，－W0＝Ek，由以上两式可得＝Ek，逸出功W0＝Ek.c光光子的能量E＝＝Ek>W0，故用c光束照射该金属板时能发生光电效应，且c光束照射该金属板时，逸出的光电子的最大初动能E′k＝－W0＝Ek－Ek＝Ek，选项B正确．
答案：B
14．[2019·四川成都市模拟](多选)
利用如图所示的电路研究光电效应，其中电极K由金属钾制成，已知钾的逸出功为2.25 eV.用某一频率的光照射电极K时，逸出的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h＝6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是( )
A．金属钾的截止频率约为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．若入射光的强度不变、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：由W0＝hνc，解得金属钾的截止频率约为νc＝5.5×1014 Hz，选项A正确；若入射光的频率加倍，W0不变，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能并不加倍，选项B错误；若入射光的频率加倍、强度不变，则单位时间内入射光的光子数减半，即电极K表面逸出的光电子数量减半，电流表的示数变为，选项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E′k＝2hν－W0＝5.25 eV，而eUc＝E′k，所以遏止电压Uc＝5.25 V，选项D正确．
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答案：AD
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