第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性

2光電效應(yīng)

基礎(chǔ)過關(guān)練

題組一光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

1.（多選）演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連,用強(qiáng)光燈照射鋅板時(shí),

驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度,如圖所示,則（）

A.驗(yàn)電器的指針帶正電

B.驗(yàn)電器的指針帶負(fù)電

C.增大光的強(qiáng)度，逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變

I）.延長(zhǎng)光照時(shí)間,逸出的光電子的最大初動(dòng)能變大

2.（多選）己知鈣的逸出功是3.20eV,對(duì)此理解正確的是（）

A.鈣中的電子脫離鈣需做功3.20eV

B.鈣表面的電子脫離鈣需做功3.2（）eV

C.鈣只需吸收3.20eV的能量就有電子逸出

D.入射光子的能量必須大于3.20eV才能發(fā)生光電效應(yīng)

3.關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是（）

A.光電效應(yīng)說明光具有粒子性

B.光電效應(yīng)說明光具有波動(dòng)性

C.金屬的逸出功和入射光的頻率有關(guān)

D.入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)越少

4.利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為v的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,

則（）

A.用紫外線照射，電流表一定有電流通過

B.用紅光照射，電流表一定無電流通過

C.用紅外線照射，電流表一定無電流通過

D.用頻率為v的可見光照射K,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到A端時(shí)，電流表中一定無電流通過

5.（多選）如圖所示,在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時(shí)，電流表指

針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng),那么（）

光電管中?

I~~I電源I——

A.A光的頻率大于B光的頻率

B.B光的頻率大于A光的頻率

C.用A光照射光電管時(shí)流過電流表G的電流方向是a流向b

D.用A光照射光電管時(shí)流過電流表G的電流方向是b流向a

6.如圖所示為研究光電效應(yīng)的電路圖。開關(guān)閉合后，當(dāng)用波長(zhǎng)為入。的單色光照射光電管的陰極K時(shí),

電流表有示數(shù)。下列說法正確的是（）

A.若只讓滑片P向D端移動(dòng),則電流表的示數(shù)一定增大

B.若只增加該單色光的強(qiáng)度，則電流表示數(shù)一定增大

C.若改用波長(zhǎng)小于入。的單色光照射光電管的陰極K,則陰極K的逸出功變大

D.若改用波長(zhǎng)大于入。的單色光照射光電管的陰極K,則電流表的示數(shù)一定為零

題組二愛因斯坦的光電效應(yīng)理論

7.（多選）現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說法正

確的是（）

A.保持入射光的頻率不變,入射光的強(qiáng)度變大,飽和電流變大

B.入射光的頻率變高,飽和電流變大

C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大

D.保持入射光的強(qiáng)度不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生

8.用頻率為v的光照射某金屬時(shí),產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek,若換用頻率為2V的光照射同一

金屬,所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能（）

A.等于EkB.等于2Ek

C.大于EkD.小于Ek

9.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面,有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入

射光的（）

A.頻率B.強(qiáng)度

C.照射時(shí)間D.光子數(shù)目

10.愛因斯坦因提出了光電效應(yīng)理論而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。某種金屬逸出光電子的最大初

動(dòng)能Ek.與入射光頻率V的關(guān)系如圖所示，其中V。為極限頻率。從圖中可以確定的是（）

A.逸出功與v有關(guān)

B.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比

C.當(dāng)時(shí)，會(huì)逸出光電子

D.圖中直線的斜率數(shù)值上等于普朗克常量

11.在如圖所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電管陰極K的極限頻率為v0,現(xiàn)用頻率為v（v>v°）的光照射

在陰極上,若在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時(shí);光電流恰好為零,則下列判斷錯(cuò)誤的是（）

B.能量不守恒,動(dòng)量不守恒，且人二人’

C.能量守恒,動(dòng)量守恒,且人<大’

D.能量守恒,動(dòng)量守恒,且入》人‘

15.（多選）頻率為v的光子，具有的能量為hv,動(dòng)量為，將這個(gè)光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光

子將偏離原運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱為光子的散射。下列關(guān)于光子散射的說法正確的是1）

A.光子改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，且傳播速度變小

B.光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大

C.由于受到電子碰撞,散射后的光子波長(zhǎng)大于入射光子的波長(zhǎng)

D.由于受到電子碰撞,散射后的光子頻率小于入射光子的頻率

題組四光的波粒二象性

16.下歹J關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是（）

A.有的光是波,有的光是粒子

B.光子與電子是同樣的一種粒子

C.光子說完全否定了波動(dòng)說

D.光電效應(yīng)說明光具有粒子性

17.有關(guān)光的本性,下列說法正確的是（）

A.光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性,兩種性質(zhì)是不相容的

B.光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)

C.光的波粒二象性是指光和經(jīng)典的波、微粒都很相似

D.由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波

粒二象性

能力提升練

題組一光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

1.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，結(jié)點(diǎn)Q位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn),初始狀態(tài)時(shí)，

滑動(dòng)觸頭P也恰好位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)該同學(xué)用綠光照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)

有示數(shù)，下列說法正確的是（）

A.若換用紫光照射光電管,則電流計(jì)的示數(shù)一定增大

B.若增大綠光的光照強(qiáng)度，則電流計(jì)的示數(shù)一定增大

C.若將滑動(dòng)觸頭P向右滑動(dòng),則電流計(jì)的示數(shù)一定不斷增大

D.若將滑動(dòng)觸頭P向左滑動(dòng)，則電流計(jì)的示數(shù)一定能減小為0

題組二愛因斯坦光電效應(yīng)方程的應(yīng)用

2.（#?）（多選）對(duì)光電效應(yīng)的理解正確的是（）

A.金屬鈉的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí),就能逸出金屬

B.在光電效應(yīng)中，一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子

C.如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)

生光電效應(yīng)

I）.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),入射光越強(qiáng),光子的能量就越大,光電子的最大初動(dòng)能就越大

3.分別用波長(zhǎng)為人和X的單色光照射同一金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為2：3,以h表

示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為（）

A.B.

C.D.

4.（多選）利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，其中電極K由金屬鉀制成，其逸出功為2.25eV。

用某一頻率的光照射時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.50eV,電流表的示數(shù)為Io已知普朗克常量

約為6.6X1034J-s,下列說法正確的是（）

A.金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率約為5.5X10HHz

B.若入射光頻率加倍,光電子的最大初動(dòng)能變?yōu)?.00eV

C.若入射光頻率加倍，電流表的示數(shù)變?yōu)?1

D.若入射光頻率加倍,遏止電壓的大小將變?yōu)?.25V

5.（多選）某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲所示的電路研究a、b兩種單色光的光電效應(yīng)規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)得到的光電

流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示。貝卜）

A.a種光的頻率小于b種光的頻率

B.在a、b兩種單色光照射下，陰極K的逸出功相同

C.a、b兩種光照射出的光電子的最大初動(dòng)能相等

D.若僅增大a種單色光的入射強(qiáng)度,與a種單色光對(duì)應(yīng)的飽和電流將增大

6.著名的物理學(xué)家密立根以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中金屬的遏止電壓U,與入射光的頻率v,由此

求出普朗克常量h0下表是他在一次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某金屬的U和v的幾組數(shù)據(jù),現(xiàn)已根據(jù)表中數(shù)據(jù)作

出Uc-v圖像如圖所示，試由圖像求出：

U./V0.5410.6370.7140.8090.878

v/10HHz5.6445.8886.0986.3036.501

1-

（）.?

06

1........................（J.,，..——，t

4044SO5466S7v/inHlb

(1)這種金屬的截止頻率約為一__________Hz;（保留三位有效數(shù)字）

⑵普朗克常量h二J-s<（保留兩位有效數(shù)字）（已知元電荷e=l.60X10-'9C）

答案全解全析

基礎(chǔ)過關(guān)練

1.AC因?yàn)樵诎l(fā)生光電效應(yīng)的過程中，從鋅板中逸出電子，故此時(shí)鋅板帶正電，驗(yàn)電器也帶正電，選項(xiàng)

A正確,B錯(cuò)誤;光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān),選項(xiàng)C

正確，D錯(cuò)誤。

2.BD逸出功是使電子脫離某種金屬所做功的最小值,它等于金屬表面的電子脫離金屬所做的功，故

A錯(cuò)誤,B正確;鈣中的電子至少吸收3.20eV的能量才可能逸此C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)發(fā)生的條件知,D

正確。

3.A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光具有粒子性,故A正確,B錯(cuò)誤;金屬的逸出功由金屬本身決定，增大或減

小入射光的頻率,金屬的逸出功不變,故C錯(cuò)誤；當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng),單位

時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)越多,產(chǎn)生的光電子數(shù)越多,故I）錯(cuò)誤。

4.A因紫外線的頻率比可見光的頻率高,所以用紫外線照射時(shí)，電流表中一定有電流通過,選項(xiàng)A正

確。因不知陰極K的截止頻率,所以用紅光或紅外線照射時(shí)，也可能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表中可能有

電流通過,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。即使UAK=0,電流表中也可能有電流通過,選項(xiàng)I）錯(cuò)誤。

5.AC用一定頻率的A單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知V,、大于極限頻率，用另一頻

率的B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng),知vB小于極限頻率,所以A光的頻率大于B光的頻率,故A正

確,B錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子從光電管右端運(yùn)動(dòng)到左端，而電流的方向與電子定向移動(dòng)的方向相

反,所以流過電流表G的電流方向是a流向b,故C正確,D錯(cuò)誤。

6.B電路所加電壓為正向電壓,如果電流達(dá)到飽和值，增加電壓，電流也不會(huì)增大，故A錯(cuò)誤；只增加

單色光強(qiáng)度，相同時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增多，電流增大，故B正確;金屬的逸出功只與金屬自身有關(guān),

與入射光無關(guān),故C錯(cuò)誤;改用波長(zhǎng)大于X0的單色光照射,雖然光子的能量變小，但也可能發(fā)生光電

效應(yīng)，可能有電流，故D錯(cuò)誤。

7.AC根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的強(qiáng)度變大，則飽和電流變大，選項(xiàng)A正確;

由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能變大，而飽和電流與入

射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;保持入射光的強(qiáng)度不變,不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入

射光的頻率小于極限頻率時(shí),不能發(fā)生光電效應(yīng),沒有光電流產(chǎn)生,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

8.C由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知Ek=hv-Wo,若換用頻率為2v的光照射后,最大初動(dòng)能EJ=2hv-

Wo>2（hv-Wu）,即Ej>2Ek,故C正確。

9.A根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程:Ek=hv-W。,光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān),與其他

無關(guān)，故A正確,B、C、I）錯(cuò)誤。

10.D金屬的逸出功只和金屬本身有關(guān),與入射光的頻率無關(guān),A錯(cuò)誤；由圖可知,光電子的最大初動(dòng)

能取決于入射光的頻率,而與入射光的強(qiáng)度無關(guān),B錯(cuò)誤；由圖可知，只有v>v。時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效

應(yīng),C錯(cuò)誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Exhv-Wo,可見圖像的斜率大小等于普朗克常量,D正確。

11.D陰極材料的逸出功歸hv°,選項(xiàng)A正確；由于入射光的頻率v>v。,則能發(fā)生光電效應(yīng),有光電

子逸出，選項(xiàng)D錯(cuò)誤;A、K間加的是反向電壓，電子逸出后要做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度最大的光電子運(yùn)動(dòng)到

A端速度為零時(shí),光電流恰好為零,由動(dòng)能定理得-eU=0-則ExeU,選項(xiàng)B正確；由愛因斯坦光電效

應(yīng)方程Exhv-Wo,可得EkB=hv-hv選項(xiàng)C正確。

12.D由題中圖像可得用色光乙照射光電管時(shí)遏止電壓大，其逸出的光電子最大初動(dòng)能大,所以色光

乙的頻率大，光子的能量大。由題中圖像可知，色光甲的飽和電流大于色光乙的飽和電流,故色光中

的光強(qiáng)大于色光乙的光強(qiáng),A、B錯(cuò)誤;若色光乙的強(qiáng)度減半,當(dāng)所加反向電壓大于L且小于Q時(shí),色

光乙產(chǎn)生的光電流比色光甲產(chǎn)生的光電流大,C錯(cuò)誤；因色光乙的頻率大于色光甲的頻率，故另一個(gè)光

電管加一定的正向電壓，如果色光甲能使該光電管產(chǎn)生光電流,則色光乙一定能使該光電管產(chǎn)生光電

流，故D正確。

13.BD康普頓用光子的模型成功地解釋了康普頓效應(yīng)，說明了光具有粒子性。在散射過程中,X射線

的光子與品體中的電子碰撞時(shí)遵循動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律,可知光子與品體中的電子碰撞后，

其能量減少，故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。

14.C光子與電子碰撞過程中，能量守恒,動(dòng)量也守恒,因光子撞擊電子的過程中光子洛一部分能量

傳遞給電子,光子的能量減少，由三二可知,光子的波長(zhǎng)變大，即入'>入，故C正確。

15.CD碰撞后光子改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，但傳播速度不變,故A錯(cuò)誤;光子由于在與電子碰撞中損失

能量，因而頻率減小，即V>V，，再由C=入IV=入2V',得到入I〈入2,故B錯(cuò)誤,C、D正確。

16.D一切光都具有波粒二象性,光的有些行為（如干涉、衍射）表現(xiàn)出波動(dòng)性，有些行為（如光電效

應(yīng)）表現(xiàn)出粒子性,所以,不能說有的光是波,有的光是粒子,故A錯(cuò)誤。電子是組成原子的粒子,有確

定的靜止質(zhì)量,是一種物質(zhì)實(shí)體,速度可以低于光速,光子代表著一份能量,沒有靜止質(zhì)量,速度永遠(yuǎn)

是光速,故B錯(cuò)誤。光子說的確立,沒有完全否定波動(dòng)說,而是使人們對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)更完善，光既有

波動(dòng)性,又有粒子性,光具有波粒二象性,故C錯(cuò)誤。光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故1）正確。

17.D光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性，但它又不同于宏觀觀念中的機(jī)械波和粒子,故C錯(cuò)誤;波動(dòng)性

和粒子性是光在不同情況下的不同表現(xiàn),是同一客體的兩個(gè)不同側(cè)面、不同屬性,我們無法只用其中

的一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性,故A、B錯(cuò)誤,D正確。

能力提升練

1.B光的強(qiáng)弱影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，換用紫光照射光電管，電流計(jì)的示數(shù)不一定增大,

故A錯(cuò)誤;增大入射光強(qiáng)度則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)增加，保持滑動(dòng)變阻器觸頭位置不變,若增

大綠光的光照強(qiáng)度，則電流計(jì)的示數(shù)一定增大,故B正確;將滑動(dòng)觸頭P向右滑動(dòng),光電管兩側(cè)接入的

是正向電壓，當(dāng)電路中的光電流達(dá)到飽和值時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭再向右滑動(dòng)，電流計(jì)的示數(shù)不發(fā)生

變化,故C錯(cuò)誤;將滑動(dòng)觸頭P向左滑動(dòng),光電管兩側(cè)接入的是反向電壓,則電流計(jì)的示數(shù)減小，但只

有當(dāng)反句電壓大于遏止電壓時(shí)，電流才能減小到0,故D錯(cuò)誤。

名師點(diǎn)睛

此邈考查光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律,關(guān)鍵是知道入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的個(gè)數(shù)，入

射光的頻率決定著光電子的最大初動(dòng)能;還要知道飽和電流與入射光的頻率、強(qiáng)度的關(guān)系，飽和電流

與正向電壓的關(guān)系，最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系等。

2.BC按照愛因斯坦的理論,光子的能量由光的頻率決定,與光強(qiáng)無關(guān),入射光的頻率越大,發(fā)生光電

效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大;但耍使電子脫離金屬，電子必須具有足夠的能量，而電子增

加的能量只能來源于照射光的光子能量,且一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子,不能同時(shí)吸收多個(gè)光子,所

以光子的能量小于金屬的逸出功時(shí)便不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，逸出功等于金屬表面的電子克服原子

核的引力向外逸出所做的最小功。綜上所述，選項(xiàng)B、C正確。

3.A光子能量為E=,根據(jù)愛因斯垣光電效應(yīng)方程可知光電子的最大初動(dòng)能為Ek=TY。,根據(jù)題意有

入產(chǎn)入，入2=入，EH：Ek2=2：3,聯(lián)立可得逸