课时检测训练59 光电效应 波粒二象性-（Word练习）【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习课时检测训练（人教版2019）

课时检测训练59　光电效应　波粒二象性 对应学生用书P473 对点练1　光电效应规律的理解和应用 1．(2023·浙江1月选考)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660 余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测时，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η(η<1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为ν光子的功率为(　　) A． B． C． D． 解析　设天体发射频率为ν光子的功率为 P，由题意可知Pt××η＝Nhν，t＝1 s， 解得P＝ ，故选A。 答案　A 2.(2025·广州市检测)如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律(　　) A.光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止 B.入射光的频率必须大于金属的截止频率，光电效应才能发生 C.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大 D.当入射光的频率大于截止频率时，光电流的大小随入射光的强度增大而增大 解析　电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步，故选A。 答案　A 3．如图是研究光电效应的实验装置。用一定频率的光照射阴极K，当滑片P处于图示位置时，电流表的示数不为零。为使电流表示数减小，下列办法可行的是(　　) A．将滑片P向右移动 B．增大入射光的强度 C．换用电动势更大的电源 D．将电源的正、负极对调 解析　将滑片P向右移动，正向电压增大，电流表示数不能变小，A错误；增大入射光的强度，单位时间内，光电子更多，所以电流表示数不能变小，B错误；换用电动势更大的电源，正向电压增大，电流表示数不能变小，C错误；将电源的正、负极对调，变正向电压为反向电压，能减小光电流，D正确。 答案　D 4．在如图所示的光电效应实验中，将滑动触头P移到a端。用单色光M照射阴极K时，电流计G的指针不会发生偏转；将滑动触头P移到b端，用单色光N照射阴极K时，电流计G的指针会发生偏转，则下列说法正确的是(　　) A．M光的强度一定小于N光的强度 B．M光的频率一定大于N光的频率 C．用N光照射阴极K时将P移到a端，电流计G的指针一定会发生偏转 D．用M光照射阴极K时将P移到c处，电流计G的指针可能会发生偏转 解析　滑动触头P移到a端时，A极的电势高于K极的电势，用M光照射时电流计G的指针不会发生偏转，说明M光不能使阴极K发生光电效应，即M光的频率低于阴极K的极限频率νc，P移到任何位置，电流计G的指针均不会发生偏转，D错误；滑动触头P移到b端时，A极的电势低于K极的电势，用单色光N照射阴极K时电流计G的指针会发生偏转，说明N光照射时会产生光电效应，即N光的频率高于νc，则M光的频率低于N光的频率，B错误；能否发生光电效应与光的强度无关，A错误；滑动触头P移到a端时，加的是正向电压，用N光照射阴极K时电流计G的指针一定会发生偏转，C正确。 答案　C 对点练2　光电效应的图像 5．如图电路研究光电管的特性，入射光频率为ν，U为光电管K、A两极的电势差，取A端电势高时为正值。若光电管K极材料的极限频率为νc，普朗克常量为h, 电子电量为e，则在 Uν坐标系中，阴影部分表示能产生光电流的U和ν取值范围，下列阴影标识完全正确的是(　　) 解析　由动能定理有－eU＝Ek，由光电效应方程有Ek＝hν－W0＝hν－hνc，所以U＝－ν＋νc，入射光频率大于极限频率时，才可以发生光电效应，故选A。 答案　A 6．甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的a、b所示。下列判断正确的是(　　) A．图线a与b不一定平行 B．图线a与b的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系 C．乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率 D．甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0，图线的斜率代表普朗克常量，两直线一定平行，A错误；普朗克常量与入射光和金属材料均无关系，B正确；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，也就是金属的极限频率，故乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率，C错误；甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率小，D错误。 答案　B 7.研究某种金属的光电效应规律，所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，Ek为光电子的最大初动能、ν为入射光的频率、I为光电流、U为两极板间的电压、Uc为遏止电压。下列说法正确的是(　　) A.由图甲知，入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 B.由图乙知，入射光的光照强度越大，光电子的最大初动能越大 C.由图丙知，入射光2的频率大于入射光1的频率 D.由图丁知，入射光的频率大于νc时，入射光的频率越大，遏止电压越大 解析　根据Ek＝hν－W0，W0＝hνc，结合图甲可知，νc为截止频率，当入射光的频率为时，不能发生光电效应，不能产生光电子，故A错误；光电子的最大初动能由入射光的频率与金属的逸出功共同决定，与光照强度无关，故B错误；根据图丙可知Uc1>Uc2，根据eUc1＝Ek1＝hν1－W0，eUc2＝Ek2＝hν2－W0，则有ν1>ν2，即入射光2的频率小于入射光1的频率，故C错误；由Uc＝ν－可知入射光的频率大于νc时，入射光的频率越大，遏止电压越大，故D正确。 答案　D 8．(多选)利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，则(　　) A．电源的右端为正极 B．普朗克常量为 C．该金属的逸出功为eU1 D．若电流表的示数为10 μA，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012 解析　只有施加反向电压时，即阴极接电源正极、阳极接电源负极时，在光电管两极间形成使电子减速的电场，这时光电流才有可能为零，使光电流减小到零的反向电压Uc称为遏止电压，故A正确；由爱因斯坦光电效应方程可知Uc＝－，可知题图乙图线的斜率＝，则普朗克常量h＝，该金属的逸出功为W0＝hν1＝eU1，故B错误，C正确；每秒内从阴极发出的光电子所带的电荷量为q＝It＝10×10－6×1 C＝10－5 C，由n＝，可得每秒内从阴极至少发出的光电子数为n＝6.25×1013，故D错误。 答案　AC 对点练3　光的波粒二象性和物质波 9．(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是(　　) A．黑体能够完全吸收照射到它上面的光波 B．随着温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所增加 C．随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D．黑体辐射的强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关 解析　能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体，A正确；由题图可知，随温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B错误；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项C错误；一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关，选项D正确。 答案　AD 10．(多选)(2022·浙江1月选考)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　) A．发射电子的动能约为8.0×10－15 J B．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11 m C．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉 D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样 解析　据p2＝2mEk可知，电子的动能为Ek＝≈7.9×10－17 J，故选项A错误；根据德布罗意波长公式λ＝可得，发射出的电子的物质波波长约为λ＝5.5×10－11 m，故选项B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，故选项C错误，选项D正确。 答案　BD 11．(2023·辽宁期末)用强黄光、弱黄光和蓝光分别照射如图甲所示的实验装置的K极，其饱和电流随电压的变化关系如图乙所示，而光与电子发生碰撞前后速度方向发生改变，如图丙所示。根据这些图像分析，下列说法中正确的是(　　) A．图乙说明光子具有能量，且光强越强，单个光子能量越大 B．根据图乙分析可知，若用红光照射同一实验装置，一定有光电流产生 C．在图丙的现象中，有部分光子碰撞后的波长大于碰撞前的波长 D．图甲的现象不仅可以说明光具有粒子性，而且说明光子具有动量 解析　图乙说明光电效应饱和电流与电压的关系，单个光子能量与频率有关，A错误；红光的频率小于黄光的频率，若用红光照射同一实验装置，不一定有光电流产生，B错误；图丙碰撞的过程中电子带走了光子的一部分动量，所以碰撞后光子动量小于碰撞前光子动量，根据p＝，可知碰撞后光子波长大于碰撞前光子波长，C正确；光电效应和康普顿效应都可以说明光具有粒子性，无法说明光子具有动量，D错误。故选C。 答案　C 12.(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＝＋ 解析　由双缝干涉条纹间距Δx＝λ、电子动量pe＝，联立解得pe＝，A正确；电子的动能Ek＝mv2＝，解得Ek＝，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程，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。 答案　AD 13．(多选)用如图所示的光电管研究光电效应。当用某种频率的单色光a照射光电管阴极K时，电流计G的指针发生偏转。若用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则(　　) A．a光的频率一定大于b光的频率 B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 D．用a光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电流方向是由d到c 解析　用单色光a照射光电管阴极K时，电流计G的指针发生偏转，说明a光能使阴极K发生光电效应，即νa≥νc，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能使阴极K发生光电效应，即νb＜νc，选项A正确；只增加a光的强度即增加单位时间内照射到阴极K上的光子数，则单位时间内从阴极K表面逸出的光电子数增加，即通过电流计G的电流增大，选项B正确；b光不能使阴极K发生光电效应，即使增加b光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转，选项C错误；用a光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电子的运动方向是由d到c，故电流方向是由c到d，选项D错误。 答案　AB 14．如图甲所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10－8 A，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示，则(　　) A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×107 m B．图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量h C．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N＝6.25×1010 个 D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的 解析　由图乙可知金属的截止频率为νc＝6×1014 Hz，则有λ＝＝ m＝5.0×10－7 m，则可知光源S发出的光波波长不能大于5.0×10－7 m，故A错误；由遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，以及爱因斯坦的光电效应方程可得eUc＝Ek＝hν－hνc，变式可得Uc＝ν－νc，可知该图像的斜率为，故B错误；当光电流等于10－8 A时，每秒产生的光子的个数为N＝＝ 个＝6.25×1010 个，故C正确；当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。故选C。 答案　C 15．如图所示，是某种火灾报警装置的工作电路图，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9 eV之间，明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2 eV之间。几种金属单质的逸出功如下表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是(　　) 金属单质 钾 钠 锌 铝 逸出功/eV 2.25 2.29 3.38 4.21 A．太阳光照射时c、d端有输出电压 B．明火照射时c、d端有输出电压 C．若阴极K材料选用金属锌，能实现有效报警 D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越大 解析　因为太阳光中紫外线光子能量介于3.1～3.9 eV之间，小于金属铝的逸出功4.21 eV，不发生光电效应，c、d端没有输出电压，A错误；明火中的紫外线光子能量介于4.4～6.2 eV之间，大于金属铝的逸出功，发生光电效应，c、d端有输出电压，B正确；若阴极K材料选用金属锌，3.9 eV大于金属锌的逸出功3.38 eV，发生光电效应，也能报警，即不能实现有效报警，C错误；根据E＝h，明火中紫外线波长越长，能量越小，根据Ekm＝hν－W0，则光电子的最大初动能越小，D错误。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$