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课时突破练77　光电效应　波粒二象性
基础·满分练
命题角度一　光电效应的分析
1.利用光电效应原理制成的光电器件,如图所示,用频率为ν的单色光照射光电管,能发生光电效应现象,则(　　)
A.此电路可用于研究光电管的饱和光电流
B.用频率小于ν的单色光照射阴极K时,金属的截止频率不同
C.增加入射光的强度,遏止电压U不变
D.滑动变阻器滑片P从左端缓慢向右移动时,电流表示数逐渐增大
命题角度二　光电效应规律的综合应用
2.(多选)(2024辽宁卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则(　 　)
A.该金属的逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
3.(2026广东广州开学考试)如图甲、乙所示为光电管的结构及其工作原理图,当入射光照在光电管中金属板上时,电路中可以形成光电流。在某次光电效应实验中,用波长为λ1和λ2的光分别照射同一光电管,均发生了光电效应,对应的逸出功分别为W1、W2,所逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1、Ek2,遏止电压分别为Uc1、Uc2,且Uc1>Uc2。下列说法正确的是(　　)
A.W1B.W1>W2
C.Ek1D.λ1<λ2
命题角度三　光电效应的Ek-ν图像
4.(2025河南郑州模拟)用图甲电路研究光电效应,同一频率的光照射阴极K时,光电子打到阳极A的最大动能Ek随电压表示数U的变化关系图像如图乙所示,则(　　)
A.电源的左端为正极
B.阴极金属的逸出功等于Ek0
C.普朗克常量h=
D.遏止电压等于U1
命题角度四　光电效应的I-U图像
5.(2025山东枣庄期末)探究光电效应规律的电路,如图甲所示,测得光电流与对应电压的关系图像,如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A.光1的频率小于光3的频率
B.光2的波长小于光3的波长
C.光1对应光电子的最大初动能比光2的大
D.a为电源负极时,电路中可能出现饱和光电流
命题角度五　光电效应的Uc-ν图像
6.(2025天津南开区模拟)如图所示是某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像。由图像可知(　　)
A.遏止电压与入射光的频率无关
B.该金属的逸出功等于hν0
C.图像的斜率表示普朗克常量h
D.入射光的频率为3ν0时,产生的光电子的最大初动能为3hν0
7.(多选)(2025山东威海期末)如图所示为某实验小组探究金属甲和金属乙的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图(图中所标物理量均为已知量)。电子的电荷量为e,普朗克常量为h,金属甲的逸出功为W1,金属乙的逸出功为W2。下列说法正确的是(　　)
A.W1>W2 B.W2=hν2
C.h= D.h=
能力·高分练
8.(多选)(2026浙江温州模拟)研究光电效应时,用不同波长的光照射某金属,产生光电子的最大初动能Ekm与入射光波长λ的关系如图所示。大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁,产生的光子中仅有一种能引发该金属发生光电效应。已知氢原子各能级关系为En=,其中E1为基态能级值,量子数n=1、2、3、…,真空中光速为c,则(　　)
A.普朗克常量为
B.λ=时,光电子的最大初动能为E0
C.E0与氢原子基态能量E1的关系满足D.氢原子由n=3能级向n=2能级跃迁发出的光子能使该金属发生光电效应
9.利用如图所示的电路研究光电效应现象,滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光蓝光的频率大于阴极K的截止频率,且光的强度较大,则(　　)
A.减弱入射光的强度,遏止电压变小
B.将蓝光换成橙光,阴极K的截止频率会改变
C.P向A端移动,微安表的示数增大
D.P向B端移动,微安表的示数可能先增大后不变
10.(跨模块融通)初速度为0的电子束通过电场加速后,照射到金属晶格上,得到如图所示的电子衍射图样。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电压为U,普朗克常量为h,则(　　)
A.该实验说明电子具有粒子性
B.电子离开电场时的物质波波长为
C.加速电压U越小,电子的衍射现象越不明显
D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显
素养·提升练
11.(多选)(2023浙江6月选考)有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时,只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝,在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹,测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m,普朗克常量为h,光速为c,则(　　)
A.电子的动量pe=
B.电子的动能Ek=
C.光子的能量E=W0+
D.光子的动量p=
答案：
1.C　解析 此电路研究的是光电管的遏止电压,不可用于研究光电管的饱和光电流,A错误;金属的截止频率只与自身有关,与外界光照条件无关,B错误;遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,C正确;因光电管所加电压为反向电压,则滑片P从左向右移动,电压变大,射到A极的电子变少,电流变小,D错误。
2.BD　解析 考查光电效应。金属的逸出功仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属的逸出功不变,故A错误;根据光子能量公式ε=hν可知增加此X光的强度,X光的光子能量不变,故B正确;根据爱因斯坦光电效应方程知Ekm=hν-W0,可知逸出的光电子最大初动能不变,故C错误;增加此X光的强度,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D正确。
3.D　解析 同一光电管的逸出功相同,A、B错误;根据Ekm=eUc,Uc1>Uc2,可知Ek1>Ek2,C错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0=h-W0,由于最大初动能Ek1>Ek2,则有λ1<λ2,D正确。
4.D　解析 电压增大,打到阳极A的最大动能Ek在减小,说明所加的是反向电压,电源左端应为负极,A错误;根据动能定理Ek=hν-W0-eU,当U=0时,Ek0=hν-W0,B错误;图线的斜率为-=-e,C错误;当粒子到达阳极A的速度为0时,所加电压为遏止电压,D正确。
5.C　解析 根据光电效应方程和动能定理可得Ek=hν-W0=eUc,由图乙可知,光1的频率等于光3的频率,光2的频率小于光3的频率;根据λ=可知,光2的波长大于光3的波长,A、B错误。根据动能定理可得Ek=eUc,由图乙可知,光1对应光电子的最大初动能比光2的大,C正确。a为电源负极时,所加电压为反向电压,电路中不可能出现饱和光电流,D错误。
6.B　解析 由图像可知,遏止电压随入射光的频率增大而增加,A错误;根据Uce=Ekm=hν-W0,可知Uc=ν-,该金属的逸出功等于W0=hν0,图像的斜率为,B正确,C错误;入射光的频率为3ν0时,产生的光电子的最大初动能为Ekm=3hν0-hν0=2hν0,D错误。
7.BC　解析 根据光电效应方程有Ekmax1=hν-W1,Ekmax2=hν-W2,根据动能定理有eUc1=Ekmax1,eUc2=Ekmax2,解得Uc1=ν-,Uc2=ν-,根据图像可知,甲图像与纵轴截距的绝对值小于乙图像与纵轴截距的绝对值,则有W18.BC　解析 根据题意,由爱因斯坦光电效应方程有Ekm=hν-W0,又因为ν=,可得Ekm=h-W0,结合图像可知W0=E0。当λ=λ0时,Ekm=0,则有W0=h,解得h=,A错误。当λ=时,代入Ekm=h-W0,解得Ekm=E0,B正确。氢原子基态能量为E1,则n=3能级氢原子能量为,n=2能级氢原子能量为。由题可知n=3能级向基态跃迁产生的光子能够引发光电效应,n=2能级向基态跃迁和n=3能级向n=2能级跃迁产生的光子不能引发光电效应,则9.D　解析 遏止电压仅与入射光频率有关,与入射光的强度无关,A错误;阴极K的截止频率νc=,阴极K的逸出功W0与入射光无关,则将蓝光换成橙光,阴极K的截止频率不变,B错误;P向A端移动,则光电管两端所加反向电压变大,若小于遏止电压,则光电流变小,微安表的示数变小,C错误;P向B端移动,则光电管两端所加正向电压变大,阴极K发出的光电子中有更多的到达阳极,微安表的示数增大,当正向电压足够大时,光电流达到饱和值,微安表的示数不再变化,D正确。
10.B　解析 衍射是波的特性,电子衍射实验说明电子具有波动性,A错误;由动能定理可得,电子离开电场时的动能为Ek=mv2=Ue,解得v=,电子离开电场时的动量大小为p=mv=,物质波波长为λ=,B正确;波的波长越长,衍射现象越明显,由B选项分析可得,U越小,波长越长,衍射现象越明显,C错误;若用相同动能的质子替代电子,质量增大,动量增大,物质波波长减小,衍射现象越不明显,D错误。
11.AD　解析 根据条纹间距Δx=λ,电子动量pe=,解得pe=,A正确;电子的动能Ek=,解得Ek=,B错误;光子的能量E=W0+Ek,故E=W0+,C错误;光子的动量p=,解得p=,D正确。
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