高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性課堂演練 新人教版選修35

1、2 光的粒子性1(多選)下列對光子的認(rèn)識，正確的是()a光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的粒子b光子說中的光子就是光電效應(yīng)中的光電子c在空間中傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光量子，簡稱光子d光子的能量跟光的頻率成正比解析：根據(jù)光子說，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光量子，簡稱光子，而牛頓的微粒說中的微粒指的是宏觀世界的微小顆粒，光電效應(yīng)中的光電子指的是金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛，逸出金屬表面的粒子，故a、b選項(xiàng)錯(cuò)誤，c選項(xiàng)正確由h知，光子能量與其頻率成正比，故d選項(xiàng)正確答案：cd2白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光

2、散射的結(jié)果.美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎.假設(shè)一個(gè)運(yùn)動的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個(gè)方向運(yùn)動，光子沿另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來的光子相比()a頻率變大b速度變小c光子能量變大 d波長變長解析：光子與自由電子碰撞時(shí)，遵守動量守恒和能量守恒，自由電子碰撞前靜止，碰撞后動量、能量增加，所以光子的動量、能量減小，故c錯(cuò)誤；由、eh可知光子頻率變小，波長變長，故a錯(cuò)誤，d正確；由于光子速度是不變的，故b錯(cuò)誤.答案：d3用紫光照射某金屬恰可發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)改用較強(qiáng)的太陽光照射該金屬，則()a可能不發(fā)生光電效應(yīng)b逸出光電子的時(shí)間明顯變長

3、c逸出光電子的最大初動能不變d單位時(shí)間逸出光電子的數(shù)目變小解析：由于太陽光中含有紫光，所以照射該金屬時(shí)仍能發(fā)生光電效應(yīng)且逸出的光電子的最大初動能不變，a項(xiàng)錯(cuò)誤，c項(xiàng)正確；產(chǎn)生光電效應(yīng)的時(shí)間幾乎是瞬時(shí)的，b項(xiàng)錯(cuò)誤；又因?yàn)楣鈴?qiáng)變強(qiáng)，所以單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目變大，d項(xiàng)錯(cuò)誤答案：c4(多選)在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計(jì)相連，用弧光燈(紫外線)照射鋅板時(shí)，靜電計(jì)的指針就張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)()a鋅板帶正電，指針帶負(fù)電b鋅板帶正電，指針帶正電c若用黃光照射鋅板，則不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象d若用紅光照射鋅板，則鋅板能發(fā)射光電子解析：鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，

4、有光電子飛出，故鋅板帶正電，部分正電荷轉(zhuǎn)移到靈敏靜電計(jì)上，使指針帶正電，b對，a錯(cuò)；紅光和黃光的頻率都小于紫外線的頻率，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，c對，d錯(cuò)答案：bc5用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能ek隨入射光頻率變化的ek­圖象.已知鎢的逸出功是3.28 ev，鋅的逸出功是3.24 ev，若將二者的圖線畫在同一個(gè)ek­坐標(biāo)圖中，用實(shí)線表示鎢，用虛線表示鋅，則正確反映這一過程的圖是()解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程ekhw0可知，ek圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的ek圖線應(yīng)該平行.圖線的橫軸截距代表了截止頻率c，而c，因此鎢的c大

5、些.綜上所述，b圖正確.答案：ba級抓基礎(chǔ)1紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()a紅光b橙光c黃光 d綠光解析：按照愛因斯坦的光子說，光子的能量h，h為普朗克常量，說明光子的能量與光的頻率成正比，而上述四種單色光中，綠光的頻率最大，紅光的頻率最小，故光子能量最小的是紅光，所以選項(xiàng)a正確答案：a2科學(xué)研究證明，光子有能量也有動量，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子.假設(shè)光子與電子碰撞前的波長為，碰撞后的波長為，則碰撞過程中()a能量守恒，動量不守恒，且b能量不守恒，動量不守恒，且c能量守恒，動量守恒，且<d能量守恒，動量守恒，且>解析：光子與電子的碰撞過程中，

6、系統(tǒng)不受外力，也沒有能量損失，故系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)能量也守恒，光子與電子碰撞后，電子能量增加，故光子能量減小，根據(jù)eh，光子的頻率減小，根據(jù)知，波長變長，即，c正確.答案：c3對于任何一種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是()a入射光的強(qiáng)度大于某一極限強(qiáng)度b入射光的波長大于某一極限波長c入射光照射時(shí)間大于某一極限時(shí)間d入射光的頻率不低于某一截止頻率答案：d4(多選)如圖所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動能ek與入射光頻率的關(guān)系圖象從圖中可知()aek與成正比b入射光頻率必須大于或等于截止頻率c時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)c對同一種金屬而言，ek僅與有關(guān)dek與入射光強(qiáng)度成正比解析：由ekhw0知b、c正確，a

7、、d錯(cuò)誤答案：bcb級提能力5現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為a>b>c.用b光束照射某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定()aa光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)bc光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)ca光束照射時(shí)，釋放出的光電子數(shù)目最多dc光束照射時(shí)，釋放出的光電子的最大初動能最小解析：由a、b、c三束單色光的波長關(guān)系a>b>c及波長、頻率的關(guān)系知：三束單色光的頻率關(guān)系為：a<b<c.故當(dāng)b光束恰能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a光束必然不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，c光束必然能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，a對，b錯(cuò)；又因?yàn)榘l(fā)生光電效應(yīng)時(shí)釋放

8、的光電子數(shù)目與光照強(qiáng)度有關(guān)，光照越強(qiáng)，光電子數(shù)目越多，由于光照強(qiáng)度未知，所以光電子數(shù)目無法判斷，c錯(cuò)；光電子的最大初動能與入射光頻率有關(guān)，頻率越高，最大初動能越大，所以c光束照射時(shí)釋放出的電子的最大初動能最大，d錯(cuò)故正確選項(xiàng)為a.答案：a6(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為c，則()a當(dāng)用頻率為2c的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子b當(dāng)用頻率為2c的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hcc當(dāng)入射光的頻率大于c時(shí)，若增大，則逸出功增大d當(dāng)入射光的頻率大于c時(shí)，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍解析：因入射光的頻率大于極限頻率時(shí)會產(chǎn)生光電效應(yīng)，所以a正確；因?yàn)?/p>

9、金屬的極限頻率為c，所以逸出功w0hc，再由ekhw0得，ek2hchchc，故b正確；因?yàn)橐莩龉κ枪怆娮忧『靡莩鰰r(shí)需要做的功，對于同種金屬是恒定的，故c錯(cuò)誤；由ekhw0hhch(c)可得，當(dāng)增大一倍時(shí)：2，故d錯(cuò)誤答案：ab7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(gè)電子在短時(shí)間內(nèi)能吸收到一個(gè)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(gè)電子在短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖用頻率為的普通光源照射陰極k，沒有發(fā)生光電效應(yīng)，換同樣頻率為的強(qiáng)激光照射陰極k，則發(fā)生了光電效應(yīng)；

10、此時(shí)，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(shí)，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)()au bucu2hw du解析：一個(gè)電子吸收一個(gè)光子不能發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為的強(qiáng)光照射陰極k，發(fā)生了光電效應(yīng)，即吸收的光子能量為nh2、3、4 ，根據(jù)eunhw，可知u，所以b正確答案：b8圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極k和陽極a上的電壓的關(guān)系圖象，下列說法不正確的是()圖甲圖乙a由圖線、可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流

11、越大b由圖線、可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定c遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大d不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強(qiáng)，就能發(fā)生光電效應(yīng)解析：由圖線、可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，故a說法正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程可得： ekmhvw0euc，可知入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，可知對于確定的金屬，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，故b說法正確；根據(jù)最大初動能： ekmeuc中，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大，故c說法正確；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故d說法錯(cuò)誤.所以選d.答案：d9鋁的逸出功為4.2 ev，現(xiàn)用波長200 nm的光照射鋁的表面已知h6.63×1034 j·s，求：(1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓；(3)鋁的截止頻率解析：(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程ekhw0有ekw0 j4.2×1.6×1019 j3.225×1019 j.(2)由ekeuc可得uc v2.016 v.(3)由hcw0得c hz1.014×1015 hz.答案：(1)3.225×1019 j(2)2.016 v(3)1.014×1015 hz6edb