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课时跟踪检测(四十四) 波粒二象性
对点训练：光电效应现象及规律
1．(多选)(2021·汕头模拟)如图1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )
图1
A．有光子从锌板逸出
B．有电子从锌板逸出
C．验电器指针张开一个角度
D．锌板带负电
2．(多选)(2022·广东高考)在光电效应试验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。下列说法正确的是( )
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消逝
C．改用频率小于ν的光照射，确定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
3．(多选)(2021·天津六校联考)关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．若发生了光电效应且入射光的频率确定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
对点训练：光的波粒二象性 物质波
4．(多选)(2021·河北唐山调研)下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过α粒子散射试验建立了原子核式结构模型
B．宏观物体的物质波波长格外大，极易观看到它的波动性
C．爱因斯坦在对光电效应的争辩中，提出了光子说
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必需小于这个波长，才能产生光电效应
5．(多选)(2021·上海高考)某半导体激光器放射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的( )
A．是紫外线
B．是红外线
C．光子能量约为1.3×10－18 J
D．光子数约为每秒3.8×1016个
6．(2021·浙江宁波期末)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( )
A. B.
C . D.
对点训练：光电效应方程的应用
7．(多选)(2021·陕西渭南质检)分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有( )
A．该种金属的逸出功为
B．该种金属的逸出功为
C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应
D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应
8．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，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时( )
A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek
B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek
C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek
D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应
9．(2021·云南昆明一中测试)紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：
(1)紫光光子的能量是多少？
(2)用它照射极限频率νc＝4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应？
(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
10．(2021·潍坊模拟)某同学接受如图2所示的试验电路争辩光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调整滑动变阻器的滑片渐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压的示数U称为反向遏止电压。依据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，求：
图2
(1)阴极K所用金属的极限频率；
(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h。
对点训练：与光电效应有关的图像问题
11．(多选)如图3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( )
图3
A．该金属的截止频率为 4.27×1014Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014Hz
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
12．用如图4甲所示的电路争辩光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，调整A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知( )
图4
A．单色光a和c的频率相同，但a更强些
B．单色光a和c的频率相同，但a更弱些
C．单色光b的频率小于a的频率
D．转变电源的极性不行能有光电流产生
答 案
1．选BC 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸取紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应当带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确、D错误。
2．选AD 依据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消逝，B项错误；改用小于ν的入射光照射，假如入射光的频率照旧大于光电管阴极材料的极限频率，仍能发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D项正确。
3．选AD 由逸出功W＝hν0知极限频率越大，逸出功越大，故A正确。发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度和光的照射时间无关，故B错误。依据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故C错误。在发生光电效应的状况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，故D正确。
4．选ACD 卢瑟福通过α粒子散射试验提出了原子的核式结构模型，故A正确。依据λ＝，知宏观物体的物质波波长格外小，不易观看到它的波动性，故B错误。受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的争辩中，提出了光子说，故C正确。对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必需小于这个波长，才能产生光电效应，故D正确。
5．选BD 由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A错误，B正确。光子能量E＝hν＝h≈1.3×10－19 J，C错误。每秒放射的光子数n＝≈3.8×1016个，D正确。
6．选A 中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，对撞后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝＝，A正确。
7．选AD 由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得W0＝，A正确，B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确。
8．选B 对a、b、c三束光由光电效应方程有：－W＝Ek，－W＝Ek，由以上两式可得＝Ek，W＝Ek。当改用c光束照射该金属板时－W＝Ek－Ek＝Ek，故B正确。
9．解析：(1)E＝hν＝h＝4.42×10－19 J。
(2)ν＝＝6.67×1014 Hz，由于ν＞νc，所以能产生光电效应。
(3)光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)＝1.36×10－19 J。
答案：(1)4.42×10－19 J (2)能
(3)1.36×10－19 J
10．解析：由光电效应方程可得：
hν1－W＝Ek1
hν2－W＝Ek2
又Ek1＝U1e
Ek2＝U2e
极限频率ν0＝
由以上各式联立可得：
ν0＝ h＝。
答案：(1) (2)
11．选AC 图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；
由光电效应方程Ek＝hν－W0，
可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；
金属的逸出功为：W0＝hν0＝ eV＝1.77 eV，D错误。
12．选A 由题图乙可知，a、c的遏止电压相同，依据光电效应方程可知单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明a光的强度大，选项A正确，B错误；b的遏止电压大于a、c的遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，选项C错误；只要光的频率不变，转变电源的极性，仍可能有光电流产生，选项D错误。
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