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第1講　光電效應(yīng) 　　 【基礎(chǔ)梳理】 一、光電效應(yīng) 1．定義：在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象(發(fā)射出的電子稱為光電子)． 2．產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于極限頻率． 3．光電效應(yīng)規(guī)律 (1)存在著飽和電流：對于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多． (2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)．當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)． (3)光電效應(yīng)具有瞬時性：當(dāng)頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時立即產(chǎn)生光電流，時間不超過10－9 s. 二、光電效應(yīng)方程 1．基本物理量 (1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.62610－34 Js(稱為普朗克常量)． (2)逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值． (3)最大初動能：發(fā)生光電效應(yīng)時，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有動能的最大值． 2．光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0． 三、光的波粒二象性與物質(zhì)波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性． (2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性． (3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性． 2．物質(zhì)波 (1)概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物質(zhì)波：任何一個運(yùn)動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長λ＝，p為運(yùn)動物體的動量，h為普朗克常量． 【自我診斷】 判一判 (1)只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)．(　　) (2)光電子就是光子．(　　) (3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大．(　　) (4)從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越?。?　　) (5)入射光的頻率越大，逸出功越大．(　　) 提示：(1)　(2)　(3)√　(4)　(5) 做一做 (多選)(高考廣東卷)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大 B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大 提示：選AD.增大入射光強(qiáng)度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項B錯誤．用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)hν－W逸＝mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確． 　對光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解[學(xué)生用書P230] 【知識提煉】 1．與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比 (1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子．光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果． (2)光電子的初動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運(yùn)動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能．光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能． (3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)． (4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量． (5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系． 2．光電效應(yīng)的研究思路 (1)兩條線索： (2)兩條對應(yīng)關(guān)系：光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； 光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大． 【典題例析】 　(多選)(2016高考全國卷Ⅰ改編)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，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，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 [解析]　根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項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)生的光電子最大初動能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強(qiáng)都有關(guān)，選項B錯誤，C正確．保持入射光的光強(qiáng)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，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，選項D錯誤． [答案]　AC 　(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是 (　　) A．當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng) B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 C．光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度成正比 D．某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選AD.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D正確．根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，C錯誤． 　光電效應(yīng)方程[學(xué)生用書P230] 【知識提煉】 1．三個關(guān)系 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0. (2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管用實驗的方法測得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓． (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc. 2．四類圖象 圖象名稱 圖象形狀 由圖象直接(間接)得到的物理量 最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象 (1)極限頻率：圖象與ν軸交點的橫坐標(biāo)νc (2)逸出功：圖象與Ek軸交點的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E (3)普朗克常量：圖象的斜率k＝h 顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系 (1)遏止電壓Uc：圖象與橫軸的交點的橫坐標(biāo)的絕對值 (2)飽和光電流Im：電流的最大值是強(qiáng)光大于弱光 (3)最大初動能：Ekm＝eUc 顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系 (1)遏止電壓Uc1、Uc2 (2)最大初動能：Ek1＝eUc1、Ek2＝eUc2 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 (1)截止頻率νc：圖線與橫軸的交點的橫坐標(biāo)； (2)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大； (3)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke(注：此時兩極之間接反向電壓) 【典題例析】 　(多選)(2017高考全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說法正確的是(　　) A．若νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B．若νa＞νb，則一定有Eka＞Ekb C．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb [解析]　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項錯誤． [答案]　BC 1．應(yīng)用光電效應(yīng)方程時的注意事項 (1)每種金屬都有一個截止頻率，光頻率大于這個截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)． (2)截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率，對應(yīng)著光的極限波長和金屬的逸出功，即hν0＝h＝W0. (3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0時，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV＝1.610－19 J)． (4)作為能量守恒的一種表達(dá)式可以定性理解方程hν＝W0＋mv2的意義：即入射光子的能量一部分相當(dāng)于轉(zhuǎn)換在金屬的逸出功上，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的動能．對某種金屬來說W0為定值，因而光子頻率ν決定了能否發(fā)生光電效應(yīng)及光電子的初動能大?。總€光子的一份能量hν與一個光電子的動能mv2對應(yīng)． 2．光電效應(yīng)中有關(guān)圖象問題的解題方法 (1)明確圖象中縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所表示的物理量． (2)明確圖象所表示的物理意義及所對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，同時還要知道截距、交點等特殊點的意義．例如， ①Ekm－ν圖象，表示了光電子的最大初動能Ekm隨入射光頻率ν的變化曲線，圖甲中橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率，縱軸上的截距表示了陰極金屬的逸出功負(fù)值，直線的斜率為普朗克常量，圖象的函數(shù)式：Ek＝hν－W0.　 ②光電效應(yīng)中的I－U圖象，是光電流強(qiáng)度I隨兩極板間電壓U的變化曲線，圖乙中的Im是飽和光電流，Uc為遏止電壓． 【遷移題組】 遷移1　對Ek－ν圖象的理解 1．(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標(biāo)4.27，與縱軸交點坐標(biāo)0.5)．由圖可知(　　) A．該金屬的截止頻率為4.271014 Hz B．該金屬的截止頻率為5.51014 Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5 eV 解析：選AC.圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0＝hν0＝ eV≈1.77 eV，D錯誤． 遷移2　對I－U圖象的理解 2．在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示．則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能 解析：選B.由圖象知，甲、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，由eUc＝Ek和hν＝W0＋Ek得甲、乙光頻率相等，A錯誤；丙光的頻率大于乙光的頻率，則丙光的波長小于乙光的波長，B正確；由hνc＝W0得甲、乙、丙光對應(yīng)的截止頻率相同，C錯誤；由光電效應(yīng)方程知，甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能，D錯誤． 遷移3　對Uc－ν圖象的理解 3．(2015高考全國卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示．若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________． 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝－，故＝k，b＝－，得h＝ek，W0＝－eb. 答案：ek?。璭b 　光的波粒二象性　物質(zhì)波[學(xué)生用書P232] 【知識提煉】 光既具有波動性，又具有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： 1．從數(shù)量上看：個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性． 2．從頻率上看：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)． 3．從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)為波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)為粒子性． 4．波動性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量E＝hν，光子的動量p＝表達(dá)式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ. 5．理解光的波粒二象性時不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子． 【跟進(jìn)題組】 1．(多選)(2015高考全國卷Ⅱ改編)實物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) D．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 解析：選AC.電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確；β射線在云室中高速運(yùn)動時，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，選項B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動性，選項C正確；光電效應(yīng)實驗，體現(xiàn)的是波的粒子性，選項D錯誤． 2．德布羅意認(rèn)為，任何一個運(yùn)動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是λ＝，式中p是運(yùn)動物體的動量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的110－4倍．求： (1)電子的動量大小． (2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大?。?電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg，電子電荷量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.610－34 Js，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字) 解析：(1)由λ＝得p＝＝ kgm/s ＝1.510－23 kgm/s. (2)eU＝Ek＝，又λ＝ 聯(lián)立解得U＝，代入數(shù)據(jù)解得U＝8102 V. 答案：(1)1.510－23 kgm/s　(2)U＝　8102 V 　[學(xué)生用書P232] 1．(2017高考北京卷)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用． 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.610－34 Js，真空光速c＝3108 m/s) (　　) A．10－21 J　　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：選B.由題意知，電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h≈210－18 J，故選項B正確． 2．(高考江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為 7.73 1014 Hz 和5.441014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的(　　) A．波長 B．頻率 C．能量 D．動量 解析：選A.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程mv＝hν－W.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較?。鶕?jù)p＝及p＝和c＝λν知，鈣逸出的光電子的特點是：動量較小、波長較長、頻率較?。x項A正確，選項B、C、D錯誤． 3．(多選) (2018河北保定模擬)如圖所示，這是一個研究光電效應(yīng)的電路圖，下列敘述中正確的是(　　) A．只調(diào)換電源的極性，移動滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為零時，電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值 B．保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數(shù)將一直增大 C．不改變光束顏色和電路，增大入射光束強(qiáng)度，電流表示數(shù)會增大 D．陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流 解析：選AC.只調(diào)換電源的極性，移動滑片P，電場力對電子做負(fù)功，當(dāng)電流表示數(shù)為零時，則有eU＝mv，那么電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值，故A項正確；當(dāng)其他條件不變，P向右滑動，加在光電管兩端的電壓增加，光電子運(yùn)動更快，由I＝得電流表讀數(shù)變大，若電流達(dá)到飽和電流，則電流表示數(shù)不會增大，B項錯誤；只增大入射光束強(qiáng)度時，單位時間內(nèi)光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C項正確；因為光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預(yù)熱，所以D項錯誤． 4．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.6310－34 Js. (1)圖甲中電極A為光電管的________(選填“陰極”或“陽極”)； (2)實驗中測得銣的遏止電壓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W0＝________J； (3)如果實驗中入射光的頻率ν＝7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J. 解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動，故電極A為光電管的陽極． (2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.151014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.6310－345.151014 J≈3.4110－19 J. (3)當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.001014Hz時，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動能為 Ek＝6.6310－34(7.00－5.15)1014 J≈1.2310－19 J. 答案：(1)陽極 (2)5.151014[(5.12～5.18)1014均視為正確]　3.4110－19[(3.39～3.43)10－19均視為正確] (3)1.2310－19[(1.21～1.25)10－19均視為正確] 　[學(xué)生用書P353(單獨成冊)] (建議用時：60分鐘) 一、單項選擇題 1．入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則下列說法中正確的是(　　) A．從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加 B．逸出的光電子的最大初動能減小 C．單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選C.光電效應(yīng)瞬時(10－9 s)發(fā)生，與光強(qiáng)無關(guān)，A錯誤；光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率越大，最大初動能越大，B錯誤；光電子數(shù)目多少與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光強(qiáng)減弱，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少，C正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率，與光強(qiáng)無關(guān)，D錯誤． 2．(2018太原質(zhì)檢)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是(　　) A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性 B．運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，都沒有特定的運(yùn)動軌道 C．波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D．實物的運(yùn)動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性 解析：選D.光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運(yùn)動表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性，D項錯誤． 3．在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是(　　) A．光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的 B．所有金屬都存在極限頻率 C．光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大 D．入射光頻率越大，光電子最大初動能越大 解析：選C.按照光的波動理論，電子吸收光子的能量需要時間，因此光電效應(yīng)不可能瞬時發(fā)生，這與光電效應(yīng)具有瞬時性矛盾；按照光的波動理論，只要有足夠長的時間，電子會吸收足夠的能量，克服原子的束縛成為光電子，因此所有金屬均可以發(fā)生光電效應(yīng)，這與光電效應(yīng)有極限頻率矛盾；按照光的波動理論，照射光越強(qiáng)，電子獲得的能量越大，打出的光電子的最大初動能越大，這與光電效應(yīng)中打出的光子的最大初動能與光強(qiáng)無關(guān)，而與照射光的頻率有關(guān)矛盾；按照光的波動理論也可以得到光越強(qiáng)打出的光電子越多，光電流越大，因此C項正確． 4．研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是(　　) 解析：選C.由于是強(qiáng)度不同的光照射同種鈉極板，則遏止電壓相同，強(qiáng)度不同，飽和光電流不同．選項C正確． 5．(2017高考上海卷)光子的能量與其(　　) A．頻率成正比　　　　　 B．波長成正比 C．速度成正比 D．速度平方成正比 解析：選A.由E＝hν＝h，可見光子的能量與其頻率成正比、與其波長成反比，A正確，B錯誤；由于任意能量的光子在真空中傳播的速度都是相同的，故C、D皆錯誤． 6．以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出．強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實．光電效應(yīng)實驗裝置示意圖如圖所示．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負(fù)極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場．逐漸增大U，光電流會逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析：選B.以從陰極K逸出的且具有最大初動能的光電子為研究對象，由動能定理得： －Ue＝0－mv ① 由光電效應(yīng)方程得： nhν＝mv＋W(n＝2，3，4，…) ② 由①②式解得：U＝－(n＝2，3，4，…)， 故選項B正確． 二、多項選擇題 7．如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其原因可能是(　　) A．入射光太弱 B．入射光波長太長 C．光照時間短 D．電源正、負(fù)極接反 解析：選BD.入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項D正確． 8．1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一．如圖所示的是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是(　　) A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的 C．該實驗再次說明光子具有波動性 D．該實驗說明實物粒子具有波動性 解析：選ABD.電子屬于實物粒子，電子衍射實驗說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確． 9．用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，則(　　) A．圖象甲表明光具有粒子性 B．圖象乙表明光具有波動性 C．用紫外線觀察不到類似的圖象 D．實驗表明光是一種概率波 解析：選ABD.圖象甲曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性．圖象乙曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，故A、B正確；同時也表明光波是一種概率波，故D也正確；紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯誤． 10．(2015高考江蘇卷)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等 解析：選AB.光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實驗規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項A正確，選項C錯誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，選項B正確；由德布羅意波長公式λ＝和p2＝2mEk知動能相等的質(zhì)子和電子動量不同，德布羅意波長不相等，選項D錯誤． 11．(2018北京朝陽模擬)用綠光照射一個光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)．欲使光電子從陰極逸出時最大初動能增大，可以(　　) A．改用紅光照射 B．改用紫光照射 C．改用藍(lán)光照射 D．增加綠光照射時間 解析：選BC.光電子的最大初動能與照射時間或照射強(qiáng)度無關(guān)，而與入射光子的能量有關(guān)，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時最大初動能越大，所以本題中可以改用比綠光光子能量更大的紫光、藍(lán)光照射，以增大光電子從陰極逸出時的最大初動能． 12. (2018濟(jì)南模擬)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象．由圖象可知(　　) A．該金屬的逸出功等于E B．該金屬的逸出功等于hν0 C．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E D．入射光的頻率為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為 解析：選ABC.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當(dāng)ν＝0時－W0＝Ek，故W0＝E，A項正確；而Ek＝0時，hν＝W0即W0＝hν0，B項正確；入射光的頻率為2ν0時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekm＝2hν0－h(huán)ν0＝hν0＝E，C項正確；入射光的頻率為時，不會發(fā)生光電效應(yīng)，D錯誤． 13．產(chǎn)生光電效應(yīng)時，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是(　　) A．對于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān) B．對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比 C．對于同種金屬，Ek與照射光的時間成正比 D．對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系 解析：選AD.發(fā)生光電效應(yīng)，一個電子獲得一個光子的能量，Ek＝hν－W0，所以Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)，與光照射的時間無關(guān)，A正確，C錯誤；由Ek＝hν－W0＝h－W0可知Ek與λ并非成反比關(guān)系，B錯誤；由Ek＝hν－W0可知，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系，D正確． 14．(2018陜西師大附中檢測)用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時驗電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是 (　　) A．增大a光的強(qiáng)度，驗電器的指針偏角一定減小 B．a(chǎn)光照射金屬板時驗電器的金屬小球帶負(fù)電 C．a(chǎn)光在真空中的波長小于b光在真空中的波長 D．若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的 解析：選CD.增大a光的強(qiáng)度，從金屬板中打出的光電子數(shù)增多，驗電器帶電荷量增大，指針偏角一定增大，A錯誤；a光照射到金屬板時發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，從金屬板中打出電子，金屬板帶正電，因此，驗電器的金屬小球帶正電，B錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，因此a光的頻率大于b光的頻率，a光在真空中的波長小于b光在真空中的波長，C正確；氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量，D正確．