第四章2基礎(chǔ)對點(diǎn)練考點(diǎn)1對光電效應(yīng)的理解1．(2023年汕尾檢測)如圖，電路中所有元件完好．當(dāng)光照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)指針沒有偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．電源的電壓太大 B．光照的時(shí)間太短C．入射光的強(qiáng)度太強(qiáng) D．入射光的頻率太低【答案】D【解析】電源正負(fù)極的連接使得光電子在電場中做加速運(yùn)動，故無論電源電壓多大都會讓靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，與入射光的照射時(shí)間無關(guān)，B錯(cuò)誤；靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率(入射光的波長大于金屬的極限波長)，與光照強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確．2．(2024年佛山期末)中國科學(xué)家2023年2月26日在國際上刊文宣布，通過我國高海拔宇宙線觀測站——“拉索”，在人類歷史上首次找到能量高于1億億電子伏特的宇宙線起源天體．已知普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，電子的電荷量e＝－1.6×10-19C，人眼能看見的最高能量的可見光為頻率ν＝7.8×1014Hz的紫光，該紫光的光子能量為()A．3.2eV B．1.2×10-4eVC．5.2×10-19eV D．8.3×10-38eV【答案】A【解析】根據(jù)愛因斯坦的光子說，可得E0＝hν＝5.17×10-19J，則紫光光子能量可表示為E0＝eq\f(5.17×10-19,1.6×10-19)eV＝3.2eV，故選A．3．(2024年遼寧聯(lián)考)如圖甲所示的光電管是基于光電效應(yīng)的一種光電轉(zhuǎn)換器件，光電管可將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，在自動控制電路中有廣泛應(yīng)用．光電管的基本工作原理如圖乙所示，當(dāng)有光照在金屬K極上，電路導(dǎo)通；無光照射時(shí)，電路不通．下列說法正確的是()A．只要照射到金屬K極上的光足夠強(qiáng)電路就能導(dǎo)通B．只有入射光的頻率小于某一定值，電路才能導(dǎo)通C．電路導(dǎo)通情況下，通過電阻的電流方向是從下向上D．電路導(dǎo)通情況下，光照越強(qiáng)，電阻R上的電壓越大【答案】D【解析】當(dāng)入射光的頻率大于截止頻率時(shí)，金屬K極就能發(fā)生光電效應(yīng)，即電路可以導(dǎo)通，增大光強(qiáng)而頻率小于截止頻率則不會發(fā)生光電效應(yīng)，A、B錯(cuò)誤；電路導(dǎo)通情況下，即光電子的運(yùn)動方向向左，光電管內(nèi)的電流方向向右，所以通過電阻的電流方向是從上向下，C錯(cuò)誤；電路導(dǎo)通情況下，光照越強(qiáng)，電流越大，所以電阻R上的電壓越大，D正確．4．光電鼠標(biāo)是一種常見的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，其原理利用了光電效應(yīng)．在鼠標(biāo)表面安裝一個(gè)光電傳感器，當(dāng)光電傳感器接收到光線，就會產(chǎn)生電信號，從而控制計(jì)算機(jī)的操作．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．只要光照射的時(shí)間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．入射光的強(qiáng)度越大，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大C．對于給定的金屬，入射光的頻率越大，逸出功越大D．同一光電管，入射光的波長越長，對應(yīng)的遏止電壓越小【答案】D【解析】當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，該金屬才能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W逸出功可知，光電子的最大初動能只與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，B錯(cuò)誤；對于給定的金屬，其逸出功的大小為定值，與入射光的頻率無關(guān)，C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，同一光電管，入射光的波長越長，頻率越小，對應(yīng)的遏止電壓Uc越小，D正確．5．用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10-19J．已知普朗克常量為6.63×10-34J·s，真空中的光速為3.0×108m·s-1，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz【答案】B【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，Ek＝eq\f(hc,λ)－W，而W＝hν0，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得能夠使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為8×1014Hz，B正確．6．氦氖激光器發(fā)射波長為632.8nm的單色光，已知普朗克常量h＝6.63×10-34J·s.這種光的一個(gè)光子能量為()A．3.14×10-17J B．3.14×10-18JC．3.14×10-19J D．3.14×10-20J【答案】C【解析】這種光的一個(gè)光子能量為ε＝eq\f(hc,λ)≈eq\f(6.63×10-34×3×108,632.8×10-9)J≈3.14×10-19J，故選C．考點(diǎn)2康普頓效應(yīng)、光的波粒二象性7．(2024年北京測試)下列現(xiàn)象可以說明光具有粒子性的是()A．光電效應(yīng) B．光的偏振C．光的衍射 D．光的干涉【答案】A【解析】光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性，光的干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象說明光具有波動性．故選A．8．下列現(xiàn)象可說明光具有粒子性的是()A．光經(jīng)過三棱鏡后發(fā)生偏折B．白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣C．白光經(jīng)過狹窄的單縫得到彩色圖樣D．紫外線照射鋅板，使電子從鋅板表面逸出【答案】D【解析】光經(jīng)過三棱鏡后發(fā)生偏折，這是光的色散，并不能說明光具有粒子性，A錯(cuò)誤；白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣，這是光的干涉現(xiàn)象，說明光具有波動性，并不能說明光具有粒子性，B錯(cuò)誤；白光經(jīng)過狹窄的單縫得到彩色圖樣，這是光的衍射現(xiàn)象，說明光具有波動性，并不能說明光具有粒子性，C錯(cuò)誤；紫外線照射鋅板，使電子從鋅板表面逸出，是光電效應(yīng)，說明光具有粒子性，D正確．9．(2024年河北聯(lián)考)經(jīng)研究證明，光子和電子相互作用發(fā)生光電效應(yīng)還是康普頓效應(yīng)，取決于電子的“自由”度．當(dāng)光子能量和逸出功在同一數(shù)量級時(shí)，電子吸收光子，發(fā)生光電效應(yīng)；當(dāng)光子能量較大時(shí)，電子的逸出功幾乎可以忽略，可看做是“自由”的，則發(fā)生康普頓效應(yīng)，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)方程是從能量守恒的角度解釋了光的粒子性B．康普頓效應(yīng)說明光具有波動性C．光電效應(yīng)說明了能量守恒，康普頓效應(yīng)則解釋了動量守恒，二者是矛盾的D．金屬只要被光照射的時(shí)間足夠長，一定會發(fā)生光電效應(yīng)【答案】A【解析】光電效應(yīng)方程是愛因斯坦根據(jù)光量子假說和能量守恒定律得到的，A正確；康普頓效應(yīng)是光子與電子的碰撞，體現(xiàn)了光的粒子性，但并未說明電子的波動性，B錯(cuò)誤；根據(jù)題中說法，光電效應(yīng)是在電子自由度較小的情況下，表現(xiàn)出的吸收特性，動量并不是不守恒，而是表現(xiàn)不出來，而康普頓效應(yīng)是基于能量較大的光子與電子的碰撞，既體現(xiàn)動量守恒又體現(xiàn)能量守恒，二者并不矛盾，C錯(cuò)誤；電子對光子的吸收并不能累積，一次只能吸收一個(gè)光子，若吸收的光子能量小于金屬逸出功，即不能發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤．綜合提升練10．(2024年遵義檢測)圖甲為利用光電管研究光電效應(yīng)的電路圖，其中光電管陰極K的材料是鉀，鉀的逸出功為W0.圖乙為實(shí)驗(yàn)中用某一頻率的光照射光電管時(shí)，測量得到的光電管伏安特性曲線，當(dāng)電壓為Uc時(shí)，光電流恰好為零．已知普朗克常量為h，光電子的電荷量為e.下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)的入射光頻率為eq\f(eUc－W0,h)B．該實(shí)驗(yàn)的光電子獲得的最大初動能為Ek＝eUcC．光電管兩極間的正向電壓越大，光電流越大D．當(dāng)入射光的頻率小于eq\f(W0,h)時(shí)，仍可以發(fā)生光電效應(yīng)【答案】B【解析】根據(jù)eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，可得該實(shí)驗(yàn)的入射光頻率為ν＝eq\f(eUc＋W0,h)，該實(shí)驗(yàn)的光電子獲得的最大初動能為Ekm＝eUc，A錯(cuò)誤，B正確；開始時(shí)光電管兩極間的正向電壓越大，光電流越大，但隨著光電流增加，當(dāng)達(dá)到飽和光電流時(shí)，隨正向電壓增加，光電流不再增大，C錯(cuò)誤；由公式hν－W0＝0可得，極限頻率為ν＝eq\f(W0,h)，則入射光的頻率小于eq\f(W0,h)時(shí)，不可以發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤．故選B．11．(2023年三明統(tǒng)考)為落實(shí)國家“雙碳”戰(zhàn)略，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，三明市沙縣區(qū)推進(jìn)新型綠色光伏發(fā)電．假設(shè)太陽光子垂直射到發(fā)電板上并全部被吸收．已知光伏發(fā)電板面積為S，發(fā)電板單位面積上受到光子平均作用力為F，每個(gè)光子動量為heq\f(ν,c)(其中h為普朗克常量，ν為光子的頻率，c為真空中的光速)，則t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為()A．FSct B．2FSctC．FSthν D．2FSthν【答案】A【解析】設(shè)t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子數(shù)為n，根據(jù)動量定理可得F總t＝nheq\f(ν,c)，又F＝eq\f(F總,S)，聯(lián)立解得n＝eq\f(FSct,hν)，則t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為E＝nhν＝FSct，A正確．12．小明用金屬銣作陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10-34J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的________(填“陰極”或“陽極”).(2)測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W＝________J.(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J.【答案】(1)陽極(2)5.15×10143.41×10-19(3)1.23×10-19【解析】(1