高中物理 加強練習第十六章　145.能量量子化　光電效應　波粒二象性

第十六章近代物理145.能量量子化光電效應波粒二象性(分值：24分)1~4題每題5分1.(2025·江西新余市模擬)如圖所示為研究光電效應現象的電路圖，當用藍光照射到陰極K時，電路中有光電流，下列說法正確的是()A.若滑片滑到C端，光電流會減小到零B.若換用紫光照射陰極K時，一定也有光電流C.在滑片從C滑到D端的過程中，光電流一定一直增大D.若僅將藍光換成光強相同的紫光，則光電流一定增大答案B解析若滑片滑到C端，所加正向電壓為零，根據題干信息可知藍光的頻率大于金屬的極限頻率，可以有光電子射出，雖然沒有施加電壓，仍然有光電子能打到A極，光電流不為零，故A錯誤；若換用紫光照射陰極K時，紫光的頻率大于藍光，也能發生光電效應，一定也有光電流，故B正確；若滑片從C滑到D端，可能滑到某位置會達到飽和光電流，再滑動滑片時光電流不變，故C錯誤；若僅將藍光換成光強相同的紫光，紫光的頻率大于藍光，紫光光子的能量大于藍光光子的能量，如果兩種光的光強相同，單位時間單位面積照上的紫光光子數會小于藍光，則光電流減小，故D錯誤。2.(2026·廣東省“六校聯盟”第一次聯考)如圖，密閉真空玻璃管中有兩個平行正對的金屬板組成的電容器，其電容為C，一個是鎂板，一個是銫板，它們發生光電效應的極限頻率分別是ν1和ν2，現在同時用兩束頻率為ν的單色光分別照射兩塊金屬板，已知ν2<ν<ν1，普朗克常數為h，元電荷為e，則照射足夠長時間后，電容器所帶電荷量為()A.Ch(νC.Ch(ν答案B解析現用頻率為ν且ν2<ν<ν1的單色光持續照射兩板內表面，根據光電效應的條件，只有大于極限頻率的極板可以發生光電效應，根據光電效應方程有eU=Ekm=hν-hν2，平行板電容器兩個極板的帶電量是相等的，由Q=CU，解得Q=Ch(ν-3.(2025·廣西柳州市模擬)1924年，德布羅意提出一切宏觀粒子都具有與本身能量相對應的波動頻率或波長。1927年湯姆孫在實驗中讓電子束通過電場加速后，通過多晶薄膜得到了衍射圖樣，如圖所示。已知電子質量為m，加速后電子速度v，普朗克常量h，下列說法正確的是()A.兩個電子也可形成衍射圖樣B.電子形成的物質波是一種電磁波C.加速電壓越大，電子的物質波波長越大D.實驗中電子的德布羅意波長為λ=h答案D解析兩個電子打在底板上，只有兩個亮點，沒有衍射圖樣，故A錯誤；電子形成的物質波不是電磁波，電磁波是電磁場形成的波，故B錯誤；根據動能定理eU=12mv2，解得v=2eUm，由p=mv，p=hλ，聯立解得λ=hmv4.(2025·黑龍江大慶市模擬)太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，在太陽能硅晶片中，P型半導體中含有較多的空穴(可視為正電荷)，而N型半導體中含有較多的電子，在交界處形成P-N結，產生內電場。當能量等于E、波長為λ的光子照射硅晶片時，硅晶片吸收一個光子剛好能產生一對自由電子和空穴，電子-空穴對從硅晶片表面向內迅速擴散，在內電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關的電動勢，工作原理如圖所示。已知光照強度越大，硅晶片單位時間內釋放的電子數越多，光速為c，則()A.由題干條件可得普朗克常量h=EcB.硅晶片內部電流方向從下極板流向上極板C.增大光照強度，太陽能電池的電流會增大D.用波長大于λ的光子照射，太陽能電池的電流會增大答案C解析根據E=hcλ，可以得出普朗克常量h=Eλc，故由題圖可知發生光電效應時，太陽能硅晶片中電子向上極板移動，空穴向下極板移動，所以太陽能硅晶片內部電流方向從上極板流向下極板，故B錯誤；繼續增大太陽光照強度，太陽能硅晶片單位時間內釋放的電子越多，上下電極間電勢差越大，太陽能電池的電流會增大，故C正確；由E=hcλ可知，用波長大于λ的光子照射，光的能量變小，可能小于金屬的逸出功，導致不能發生光電效應，沒有光電子逸出就沒有光電流產生，故D5.(4分)人眼對綠光最為敏感，如果每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。現有一個光源以0.2W的功率均勻地向各個方向發射波長為530nm的綠光，則該綠光光子的能量為J，眼睛最遠在m處能夠看到這個光源。假設瞳孔在暗處的直徑為4mm，且不計空氣對光的吸收，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3.0×108m/s。

答案3.75×10-192.98×105解析每個光子的能量是hν=hcλ≈