专题60 光电效应波粒二象性（练）1．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确．．的是：（）UI abA．a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度；B．a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度；C．如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小；D．另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流。
【答案】D【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a 光的．逸出功由金属本身决定。
2．（多选）已知钙和钾的截止频率分别为147.7310Hz⨯和145.4410H⨯z，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钾逸出的光电子具有较大的：（）A．波长 B．频率 C．能量 D．动量【答案】BCD【解析】根据爱因斯坦光电效应方程得：E k=hγ-W0，又 W0=hγc；联立得：E k=hγ-hγc，据题钙的截止频率比钾的截止频率大，由上式可知：从钾表面逸出的光电子最大初动能较大，由2k PmE=，可知钾光电子的动量较大，根据hPλ=可知，波长较小，则频率较大．故A错误，BCD正确．故选BCD．【名师点睛】解决本题的关键要掌握光电效应方程E k=hγ-W0，明确光电子的动量与动能的关系、物质波的波长与动量的关系hP λ=．3．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示．则这两种光：（）A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大【答案】C【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关。
4．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2．21 eV，用波长为2．5×10- 7 m的紫外线照射阴极，已知真空中的光速为3．0×108 m/s，元电荷为1．6×10-19 C，普朗克常量为6．63×10-34 J·s。
则钾的极限频率是Hz，该光电管发射的光电子的最大初动能是J。
（保留二位有效数字）【答案】5．3×1014 ，4．4×10-19【解析】（1）根据据逸出功W0=hγ0，得：19140342.21 1.6105.3106.6310WHz hγ--⨯⨯===⨯⨯；（2）根据光电效应方程：E k=hγ-W0…①光速、波长、频率之间关系为：cγλ=…②由①②解得：E K=4．4×10-19 J【名师点睛】本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，逸出功W0=hγ0，和光电效应方程：E k=hγ-W，同时注意逸出功计算时的单位，及运算的准确性。
5．某单色光照射光电管阴极K，发生光电效应，测得电子的最大初动能为8.80eV，若此光是一群氢原子受激发后处于4n=能级向低能级跃迁时产生的，则阴极K的逸出功为；电子的遏止电压为。
【答案】3.95eV；8.80V【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系，注意能级跃迁时，从n=4能级向低能级跃迁时，可能放出6种频率的光子。
1．（多选）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当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，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能E km．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是：（）A ．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度12eU v m= B ．阴极K 金属的逸出功011W h eU ν=- C ．阴极K 金属的极限频率νc ＝122112-U U U U νν-D ．普朗克常数1221e(U -U )h=υυ-【答案】AB【解析】 光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：121102m eU mv -=-，则得光电子的最大初速度112m eU v m=，故A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程得：11h eU W γ=+ ①22h eU W γ=+ ②，由①得：金属的逸出功1l W h eU ν=-．联立①②得：1212()e U U h νν-=-，故B 正确D 错误，阴极K 金属的极限频率1112111201212()()()()h eU e U U h eU W h e U U γγγγγγγ----===--，故C 错误．【名师点睛】根据动能定理求光电子的最大初速度；根据爱因斯坦光电效应方程求金属的逸出功和普朗克常量h ；由0W h γ=求金属的极限频率；2．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。
下列说法正确的是。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 【答案】ACE【名师点睛】本题主要考查光电效应。
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。
3．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是： （ ） A 、有的光是波，有的光是粒子 B 、光子与电子是同样的一种粒子C 、光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D 、大量光子的行为往往显示出粒子性 【答案】C【名师点睛】光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著。
4．通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压C U 与入射光频率ν，作出C U ν-的图像，由此算出普朗克常量h ，图中频率12νν、，遏止电压1C U 、2C U 以及电子的电荷量e 为已知，则：①普朗克常量h=______________ ②该金属的截止频率0ν=______________【答案】①()2121c c e U U h v v -=-②()()211212c c e v U v U h v v --【解析】 ①根据光电效应方程201 2m mv hv W =-， 根据动能定理得，212C m eU mv =，联立两式解得0c W hv U e e=-． 图线的斜率2121c c U U h k v v e-==-解得()2121c c e U U h v v -=-②根据110220c c eU hv W eU hv W =-=-，得，()2112012c c e v U vU W v v -=-．因为00W hv =，则()()21120012c c e v U vU W v h h v v -==- 【名师点睛】根据光电效应方程，结合动能定理，通过图线的斜率求出普朗克常量，根据光电效应方程，结合逸出功与截止频率的关系，列方程组求出金属的截止频率．5．利用如图甲所示的实验装置研究光电效应现象。
当用不同的A 、B 两种光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．已知A 光的光子能量为5 eV ，则（1）A 光照射时射出的光电子的最大初动能为________eV （2）金属的逸出功为__________eV（3）A 光的频率 B 光的频率。
（填“大于”、“等于”或者“小于”） 【答案】（1）2；（2）3；（3）小于【名师点睛】此题是对光电效应的考查；解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系，基础题。
1．【2016·全国新课标Ⅰ卷】现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。
下列说法正确的是。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分） A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关【答案】ACE【解析】根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没有光电流产生，故D错误，E正确。
【名师点睛】本题主要考查光电效应。
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。
2．（多选）【2015·江苏·12C（1）】波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有_______。
A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等【答案】AB【方法技巧】本题主要是识记，光电效应黑体辐射以及物质波等，理解光的波粒二象性。
3．【2015·上海·11】某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料A．仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子【答案】D【解析】根据爱因斯坦光电效应方程可知，只有光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有小于100nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。