小练58 光电效应与波粒二象性-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理拿满基础分自主小练

拿满基础分自主小练·物理 小练58光电效 (考试时间：30分 第1~6小题为单项选择题，每小题4分；第 7一9小题为多项选择题，每小题6分 1.(教材改编题)硅光电池是一种直接把光能 转化成电能的半导体器件，它的工作原理 与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路 里就会产生电流。关于光电效应，下列说 法正确的是 A.当某种色光照射金属表面时，能产生光 电效应，则入射光的频率越高，产生的光 电子的最大初动能也就越大 B.对某金属来说，入射光的波长必须大于 某一极限值，才能产生光电效应 C.任意频率的光照射到金属上，只要光照 时间足够长就能产生光电流 D.当某种色光照射金属表面时，能产生光 电效应，如果入射光的强度减弱，从光照 射到金属表面上至发射出光电子的时间 间隔将明显增加 2.(教材改编题)关于物质波，下列说法正确 的是 A.实物粒子与光子一样都具有波粒二象 性，所以实物粒子与光子是相同本质的 物质 B.实物粒子的运动有特定的轨道，所以实 物粒子不具有波粒二象性 C.物质波是概率波，光波是电磁波也是概 率波 D.粒子的动量越小，其波动性越不易观察 3.(教材改编题)如图所示为光电效应实验的 原理图。当频率为的可见光照射到阴极 K上时，灵敏电流计中有电流通过，下列说 法正确的是 A.若换一束波长长一点的光S 光照射，灵敏电流计一定 没有电流通过 B.若换一束波长短一点的光 照射，灵敏电流计一定有电流通过 C.将滑动触头P逐渐由A端移向B端时， 灵敏电流计的示数一定变大 D.调换电源两极，将滑动触头P逐渐由A 端移向B端，灵敏电流计的示数变大 班级： 姓名： 应与波粒二象性 钟，满分60分) 4.(教材改编题)波粒二象性是微观世界的基 本特征，下列说法正确的是 A.电子束通过双缝后形成的干涉图样可用 电子的粒子性解释 B.光电效应实验中，光电子的最大初动能与 入射光的频率有关，与人射光的强度无关 C.康普顿效应说明光具有波动性 D.黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电 磁波 5.(教材改编题)如图所示为工业生产中大部 分光电控制设备（如路灯）用到的光控继电 器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电 磁继电器等组成。当用绿光照射光电管的 阴极时，可以发生光电效应。下列说法正 确的是 光电管 M 衔铁弹簧 放大器 T中wMw 电磁铁 电源 A.a端应是电源的负极 B.改用黄光照射阴极K,电路中一定没有 光电流 C.无光照射光电管时，N会自动离开M D.增大绿光照射强度，光电子的最大初动 能增大 6.(教材改编题)电子显微镜的工作原理是用 高电压对电子束加速，最后打在感光胶片 上，观察显微图像。现用电子显微镜观测 某生物大分子的结构，为满足测量要求，将 显微镜工作时的观测线度设定为电子的德 布罗意波长的n倍，其中n>1。已知普朗 克常量为h,电子的质量为m、电荷量大小 为e,电子的初速度不计，显微镜工作时的 加速电压为U,则该显微镜的观测线度为 A. nh B. U√me n2e3 C. nh D. Uh √/2meU n√2me 7.(多选，教材改编题)如图所示，某同学用同 一光电管在不同实验条件下做光电效应实 验，得到了三条光电流与电压之间的关系 曲线。关于本实验，下列说法正确的是 A.甲光的频率比乙光的 频率大 乙 B.乙光的波长比丙光的 一丙 波长小 UeI U2 O C.乙光对应的截止频率与丙光对应的截止 频率一样大 D.甲光产生的光电子最大初动能比丙光产 生的光电子最大初动能大 8.(多选)利用金属晶格（大小约1010m)作为 障碍物观察电子的衍射图样可以研究其波 动性。方法是让电子通过电场加速，然后 让电子束照射到金属晶格上，从而得到电 子的衍射图样。已知电子的质量为m、电 荷量大小为e、初速度为零，加速电压为U, 普朗克常量为h。下列说法正确的是 A.该实验中加速电压U形成的电场一定 是匀强电场 B.实验中电子束的德布罗意波长入 =-h √/2emU C.加速电压U越大，电子束的衍射现象越 不明显 D.若用速度相同的质子代替电子，衍射现 象将更加明显 9.(多选)用图甲的实验装置研究光电效应， 电路中电源的正负极可以对调，用一定强 度、频率为的激光照射阴极K时，得到的 光电子遏止电压为U。,饱和电流为Im,如 图乙所示。已知光电子的质量为m,所带 的电荷量为一e,普朗克常量为h,下列说法 正确的是 众窗口 光束 A U 甲 A.阴极K的逸出功为hw十eU, B阴极K的截止短率为v小光 C.光电子的最大初速度为、√m 2eUo D.阴极K单位时间内射出的光电子数 为号 116 0.(8分)美国物理学家密立根用如图所示的 装置测量光电效应中的几个重要物理量。 已知电子的电荷量大小e=1.60× 10-19C。 (1)开关S断开时，用单色光照射光电管 的K极，电流表的示数I=1.76uA。求 单位时间内打到A极的电子数N; (2)开关S闭合时，用频率1=5.8× 1014Hz和2=6.8×1014Hz的单色光分 别照射光电管的K极，调节滑动变阻器， 电压表示数分别为U1=0.13V和U2= 0.53V时，电流表的示数刚好减小到零。 求普朗克常量h的值。 光束 众窗口 A A ⊙ 1.(10分)如图所示，真空中足够大的铝板M 与金属板N平行放置，通过电流表与电压 可调的电源相连。一束波长入=200nm 的紫外光持续照射铝板M,光电子向各个 方向逸出。已知铝的逸出功W。=6.73× 10-19J,光速c=3×108m/s,普朗克常量 h=6.63×10-34J·s。 (1)求光电子的最大初动能Ek(结果保留 两位有效数字)； (2)调节电压使电流表的示数减小到0 时，M、N间的电压为U,当电压为U。 时，求能到达金属板N的光电子中，初速 度与铝板M之间夹角的最小值0。物理 7.BD【解析】气体温度升高，内能增加，△U>0,气体 吸收的热量为Q,由热力学第一定律△U=W十Q可 知气体对外界做的功W'=一W=Q-△U,A项错误； 对活塞进行受力分析可得pS十g=pS,可得封闭 气体的压强p=p。十，温度升高的过程气体对外 界做的功W'=pSd=(poS十g)d,B项正确；气体 发生等压变化，由盖一月萨克定律得- 么十》S,因此温度升高了AT=T,-T=是T,C T 项错误；根据热力学第一定律可知，内能增加量△U =Q十W=Q-W'=Q-(p。S十ng)d,D项正确。 8.【解析】(1)对液柱受力分析有p1S=pS十pghS (1分) 解得p1=po十pgh (1分) (2)设容器的容积为V,对封闭气体，其初态的体积 V=V+lS (1分) 其末态体积V2=V十l2S (1分) 由于该过程中气体压强不变，即发生等压变化，由盖 VI_V 一吕萨克定律有云一 (1分) 解得V=S(Tl-T,l) (1分) T-T (3)由于该过程中等压变化，其体积变化量△V=V2 -V1=(l2-l1)S (1分) 该过程外界对系统做的功W=一p1·△V (1分) 设吸收热量为Q,根据热力学第一定律有△U=W十 p (1分) 解得Q=△U+(p十Pgh)(l2-l1)S (1分) 9.【解析】(1)对活塞A受力分析，由平衡条件有pS= poS+mg (1分) 解得m=1.6kg (1分) (2)加热前、后氮气I的压强不变，由盖一吕萨克定律 阳片-片 (1分) 解得氮气I最终的体积V1=720cm (1分) (3)导热隔板B固定，氮气Ⅱ的体积不变，外界对气 体做功W=0 (1分) 由热力学第一定律△U=W十Q (1分) 可得氮气Ⅱ需从电热丝上吸收的热量Q=△U=60J (1分) 氨气I、Ⅱ物质的量相等，温度相同，所以内能也相 同，故内能变化量也相同，氮气I内能变化量△U'= △U=60J (1分) 氨气I发生等压变化，根据热力学第一定律有△U= Q'+W (1分) 。7 参考答案及解析 W=-PI(Vi-Vo) (1分) 联立解得Q=84.72J (1分) 故氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量Qa=Q十Q= 144.72J (1分) 小练58光电效应与波粒二象性 1.A【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ek=v一W。 可知，当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应， 则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也 就越大，A项正确：对某金属来说，入射光的频率必须 大于金属的截止频率，入射光的波长必须小于某一极 限波长，才能产生光电效应，如果光的频率小于金属 的截止频率，无论光照时间多长都不能发生光电效 应，B、C项错误：光电效应的产生具有瞬时性，入射光 的强度不影响发射出光电子的时间间隔，D项错误。 2.C【解析】实物粒子与光子一样都具有波粒二象性， 但实物粒子与光子不是同一种物质，其本质不同，A、 B项错误：根据德布罗意的物质波理论，物质波和光 波一样都是概率波，光波是一种电磁波，C项正确：根 据德布罗意关系式入=么可知，粒子的动量越小，波 力 长越长，其波动性越容易观察，D项错误。 3.B【解析】若换一束波长长一点的光照射，即用频率 小一点的光照射，若频率大于截止频率，则灵敏电流 计有电流通过，A项错误；若换一束波长短一点的光 照射，即用频率大一点的光照射，该频率肯定大于， 肯定大于截止频率，则灵敏电流计一定有电流通过， B项正确；将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，光 电管两端的电压增大，但灵敏电流计的示数不一定增 大，当达到饱和电流时，示数不变，C项错误；调换电 源两极，将滑动触头P逐渐由A端移向B端，光电管 两端加了反向电压，随着电压的增大，灵敏电流计中 电流会减小，当达到遏止电压时，电流变为0，D项 错误。 4.B【解析】电子束通过双缝后形成的干涉图样可用 电子的波动性解释，A项错误：光电效应实验中，光电 子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强 度无关，B项正确：康普顿效应说明光具有粒子性，C 项错误：自然界的任何物体都向外辐射电磁波，黑体 是一个理想化的物体，它能吸收各种电磁波而不发生 反射，D项错误。 5.C【解析】电路中要产生电流，则a端应是电源的正 极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放 大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁V吸住，A 项错误；绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电 效应，黄光的频率比绿光的频率略小，若改用黄光照 射阴极K,电路中可能仍然有光电流，B项错误：无光 参考答案及解析 照射光电管时，电路中无电流，V自动离开M,C项正 确；根据光电效应规律可知，增大光照强度时，光电子 的最大初动能不变，但光电流增大，D项错误。 6.C【解析】电子被加速，由动能定理有eU=Ek,又p 2mE入分，L=以，可得观测线度L→ nh ,C项正确。 V√2eU 7.BC【解析】根据图像可知，甲光和丙光的遏止电压 相等，小于乙光的遏止电压，根据eU=Ekmx可知，甲 光产生的光电子最大初动能与丙光产生的光电子最 大初动能相等，D项错误：根据逸出功与截止频率的 关系有W。=ho,由于逸出功与截止频率均由金属材 料本身决定，实验用的是同一光电管，则乙光对应的 截止频率与丙光对应的截止频率一样大，C项正确； 根据光电效应方程有eU.=hy一W。,解得y= eU+w,由于甲光的遏止电压小于乙光的遏止电 h 压，故甲光的频率比乙光的频率小，A项错误：结合上 述可知，乙光的频率比丙光的频率大，根据c=λ，解 得入=C,可知乙光的波长比丙光的波长小，B项 正确。 8,BC【解析】根据eU=m,A=力-，联立解 p mu 得λ= h ，可知加速电场不一定是匀强电场，A √/2enU 项错误，B项正确：加速电压U越大，电子束的波长越 小，衍射现象越不明显，C项正确；若用速度相同的质 子代替电子，波长减小，衍射现象更不明显，D项 错误。 9.CD【解析】根据爱因斯坦光电效应方程可得E= 加一W,由动能定理可得U=E=之m2,解得阴 极K的逸出功W。=hw-eU。,光电子的最大初速度 2@匹，A项错误，C项正确：逸出功与截止频 率的关系W。=hw.,解得阴极K的截止频率.=v 受，B项结误：光电效应是瞬间发生的，设单位时间 内射出的光电子数为n,根据电流的定义可得Im= -,解得阴极K单位时间内射出的光电子数n t =血，D项正确。 10.【解析】(1)由I=9 (1分) 且g=Vet (1分) ·7 物理 解得N=业=L=1.76X106 te=.60X10元个=1.1X10a个 (1分) (2)设用频率为y的光照射K极时，逸出的光电子的 最大初动能为Ek,对应的遏止电压为U,逸出功 为W。 根据光电效应方程有Ek1=hM一W。 (1分) Ek2=he一Wo (1分) 根据动能定理有eU=Eu (1分) eU =Ek (1分) 解得h=eU,-U=6.4X104J·s (1分) 一 11.【解析】(1)根据光电效应方程可得 E=-W。=6.63X104×3X10 J-6.73× 入 200×10-" 10-1"J≈3.2×1018J (2分) (2)因调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N 间的电压为Uo,则Ek=eU (2分) 当电压为U,时恰能到达金属板N的光电子满足 1 Uoe=m(u sin 0):=E.(sin g) (2分) 解得sing= 2 (2分) 则0=60° (2分) 小练59原子结构 1.B【解析】α粒子散射是由于a粒子和原子核都带正 电，两者之间的库仑斥力引起的，所以α粒子的轨道 不可能是轨迹2，B项符合题意。 2.A【解析】由题可知，直线电流的方向由左向右，根 据安培定则可知，直导线下方的磁场方向为垂直纸面 向里，而阴极射线电子运动方向由左向右，由左手定 则可知，阴极射线将向下偏转，C、D项错误；根据洛伦 兹力提供向心力可知如B=m只，解得R=器，电流 如果增大，磁感应强度就会变强，电子的偏转半径变 小，更容易打到下极板上，则打到下侧的位置离左端 就越近，A项正确，B项错误。 3.A【解析】在卢瑟福的a粒子散射实验中，有少数α 粒子发生了大角度偏转，其原因是原子中的正电荷和 绝大部分质量集中在一个很小的核上，从而使α粒子 在经过时受到很强的斥力，从而发生大角度偏转，A 项正确。 4.B【解析】大量处于n=3能级的氢原子向n=1能 级跃迁可以产生3种能量的光子，从高到低分别是 12.09eV、10.2eV、1.89eV,能量最低的光子刚好能 使该金属逸出光电子，说明该金属材料的逸出功W。