課時規(guī)范練37光電效應　波粒二象性

1、.課時標準練37光電效應波粒二象性課時標準練第72頁 根底穩(wěn)固組1.光電效應關于光電效應,以下說法正確的選項是A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時間足夠長,任何金屬都能產(chǎn)生光電效應C.從金屬外表逸出的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越小D.入射光的光強一定時,頻率越高,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多答案A解析逸出功W0=h0,W00,A正確;只有照射光的頻率大于金屬極限頻率0,才能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象,B錯誤;由光電效應方程Ekm=h-W0知,光電子的最大初動能與入射光的頻率和金屬材料的逸出功都有關系,所以C錯誤;光強E=nh,E一定,越大,那么光子數(shù)n越小,單

2、位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少,D錯誤。2.光電效應2019·廣東陽東模擬用如下圖的光電管研究光電效應,用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流計G的指針發(fā)生偏轉,而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時,電流計G的指針不發(fā)生偏轉。那么A.a光的頻率不一定大于b光的頻率B.只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大C.增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉D.用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到c答案B解析由于用單色光a照射光電管陰極K,電流計G的指針發(fā)生偏轉,說明發(fā)生了光電效應,而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時,電流計G的指針不發(fā)生偏轉,說明b光不能發(fā)生光

3、電效應,即a光的頻率一定大于b光的頻率,選項A錯誤;增加a光的強度可使單位時間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加,那么通過電流計G的電流增大,選項B正確;因為b光不能發(fā)生光電效應,所以即使增加b光的強度也不可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉,選項C錯誤;用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電子的方向是由d到c,所以電流方向是由c到d,選項D錯誤。3.光電效應圖象2019·北京朝陽區(qū)期末愛因斯坦因提出了光量子概念,并成功地解釋了光電效應的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率的關系如下圖,其中0為極限頻率。那么可以確定的是A.逸出功與有關B.Ekm與入射光

4、強度成正比C.當<0時,會逸出光電子D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關答案D解析由愛因斯坦光電效應方程Ek=h-W0和W0=h0W0為金屬的逸出功可得,Ek=h-h0,可見圖象的斜率就表示普朗克常量,D正確;只有0時才會發(fā)生光電效應,C錯誤;金屬的逸出功只與金屬本身有關,與入射光的頻率無關,A錯誤;最大初動能取決于入射光的頻率和金屬的逸出功,而與入射光的強度無關,B錯誤。4.多項選擇波粒二象性物理學家做了一個有趣的實驗:在雙縫干預實驗中,在光屏處放上照相底片,假設減弱光的強度,使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結果說明,假如曝光時間不太長,底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)那么的點;假如曝光時間足夠

5、長,底片上就會出現(xiàn)規(guī)那么的干預條紋。對這個實驗結果的認識,以下正確的選項是A.曝光時間不長時,光的能量太小,底片上的條紋看不清楚,故出現(xiàn)不規(guī)那么的點B.單個光子的運動沒有確定的軌道C.干預條紋中亮堂的部分是光子到達時機較多的地方D.只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動性答案BCD解析單個光子通過雙縫后的落點無法預測,大量光子的落點出現(xiàn)一定的規(guī)律性,落在某些區(qū)域的可能性較大,這些區(qū)域正是波通過雙縫后發(fā)生干預時振幅加強的區(qū)域。光具有波粒二象性,少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)為波動性。所以正確選項為B、C、D。5.多項選擇波粒二象性以下說法正確的選項是A.普朗克為理解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次

6、提出了能量量子化理論B.大量的電子通過雙縫后在屏上能形成明暗相間的條紋,這說明所有的電子都落在明條紋處C.電子和其他微觀粒子都具有波粒二象性D.光波是一種概率波,光的波動性是由于光子之間的互相作用引起的,這是光子自身的固有性質(zhì)答案AC解析普朗克為理解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次提出了能量量子化理論,A正確;不可能所有的電子都落在明條紋處,只是電子落到該處的概率大,B錯誤;所有粒子都具有波粒二象性,C正確;波粒二象性是光的根本屬性,與光子之間的互相作用無關,D錯誤。6.愛因斯坦光電效應方程鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某種單色光的照射下

7、兩種金屬均發(fā)生光電效應,比較它們外表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.動量答案A解析由愛因斯坦光電效應方程h=W0+12mvm2,又由W0=h0,可得光電子的最大初動能12mvm2=h-h0,由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率,所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小,因此它具有較小的能量、頻率和動量,B、C、D錯;又由c=可知光電子頻率較小時,波長較大,A對。7.光電效應圖象2019·北京東城期末實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ekmax與入射光頻率的關系如下圖。下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功,參照下表可以確定的是金屬鎢鈣鈉截止頻率

8、0/Hz10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A.如用金屬鎢做實驗得到的Ekmax-圖線也是一條直線,其斜率比圖中直線的斜率大B.如用金屬鈉做實驗得到的Ekmax-圖線也是一條直線,其斜率比圖中直線的斜率大C.如用金屬鈉做實驗得到的Ekmax-圖線也是一條直線,設其延長線與縱軸交點的坐標為0,-Ek2,那么Ek2<Ek1D.如用金屬鎢做實驗,當入射光的頻率<1時,可能會有光電子逸出答案C解析由光電效應方程Ekmax=h-W可知Ekmax-圖線是直線,且斜率一樣,選項A、B錯;由表中所列的截止頻率和逸出功數(shù)據(jù)可知選項C正確,選項D錯誤。8.光電效應圖象201

9、9·江蘇南京、鹽城二模用如圖甲所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象,當用光子能量為5 eV的光照射到光電管上時,測得電流計上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示,那么光電子的最大初動能為 J,金屬的逸出功為 J。 答案3.2×10-194.8×10-19解析由題圖乙可知,當該裝置所加的電壓為反向電壓-2 V時,電流計示數(shù)為0,故光電子的最大初動能為Ekm=2 eV=3.2×10-19 J,根據(jù)光電效應方程Ekm=h-W0,可得W0=3 eV=4.8×10-19 J。導學號06400492才能提升組9.多項選擇在X射線管中,由陰極發(fā)射的電子不計初速度

10、被加速后打到陽極,會產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子,其中光子能量的最大值等于電子的動能。陽極與陰極之間的電勢差U、普朗克常量h、電子電荷量e和光速c,那么可知該X射線管發(fā)出的X光的A.最短波長為hceUB.最長波長為cheUC.最小頻率為eUhD.最大頻率為eUh答案AD解析根據(jù)動能定理eU=12mv2、光速與波長和頻率的關系公式c=、光子能量E=h,依題意有eUE,那么可得hceU,eUh,所以A、D正確。10.多項選擇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與入射光頻率的關系圖象。由圖象可知A.該金屬的逸出功等于EB.該金屬的逸出功等于h0C.入射光的頻率為20時,產(chǎn)生的光電

11、子的最大初動能為ED.由該圖象可得出普朗克常量h=0E答案ABC解析由愛因斯坦的光電效應方程可知,Ek=h-W,對應圖線可得該金屬的逸出功W=E=h0,A、B均正確;假設入射光的頻率為20,那么產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek'=2h0-W=h0=E,故C正確;由E=h0可得h=E0,D錯誤。11.某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成,不同波長的光的強度如下圖,表中給出了一些材料的極限波長,用該光源發(fā)出的光照射表中材料材料鈉銅鉑極限波長nm541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子D.都能產(chǎn)生光電子答案D解析根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知,只有光源的波

12、長小于某金屬的極限波長,就有光電子逸出,該光源發(fā)出的光的波長小于100 nm,小于鈉、銅、鉑三個的極限波長,都能產(chǎn)生光電子,故D正確,A、B、C錯誤。12.2019·河南洛陽二模一個德布羅意波波長為1的中子和另一個德布羅意波波長為2的氘核同向正碰后結合成一個氚核,該氚核的德布羅意波波長為A.121+2B.121-2C.1+22D.1-22答案A解析中子的動量p1=h1,氘核的動量p2=h2,同向正碰后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波波長3=hp3=121+2,A正確。13.現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長關系為abc=123。當用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電

13、效應,飛出的光電子最大動能為Ek,假設改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動能為13Ek,當改用c光束照射該金屬板時A.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為16EkB.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為19EkC.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為112EkD.由于c光束光子能量較小,該金屬板不會發(fā)生光電效應答案B解析對a光,由光電效應方程有hca-W=Ek,對b光有hc2a-W=13Ek,由以上兩式可得hca=43Ek,那么W=13Ek。當改用c光束照射該金屬板時,有hc3a-W=Ek'得Ek'=19Ek,故B正確。14.如下圖,相距為d的兩平行金屬板A、B足夠

14、大,板間電壓恒為U,有一波長為的細激光束照射到B板外表,使B板發(fā)生光電效應,普朗克常量為h,金屬板B的逸出功為W,電子質(zhì)量為m,電荷量為e,求:1從B板運動到A板所需時間最短的光電子到達A板時的動能;2光電子從B板運動到A板所需的最長時間。答案1eU+hc-W2d2mUe解析1由愛因斯坦光電效應方程Ek=h-W和光子的頻率為=c,可得到光電子的最大初動能為Ek=hc-W。能以最短時間到達A板的光電子是初動能最大且垂直于板面分開B板的電子。設光電子到達A板的動能為Ek1,那么由動能定理得,eU=Ek1-Ek,所以Ek1=eU+hc-W。2能以最長時間到達A板的光電子是分開B板時的初速度為零或初速

15、度方向平行于B板的光電子。根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運動規(guī)律,有d=12at2=Uet22dm得t=d2mUe。導學號0640049315.2019·北京海淀區(qū)二模光電效應現(xiàn)象逸出的光電子的最大初動能不容易直接測量,也可以利用類似轉換的方法。1如圖1是研究某光電管發(fā)生光電效應的電路圖,當用頻率為的光照射金屬K時,通過調(diào)節(jié)光電管兩端電壓U,測量對應的光電流I,繪制了如圖2的I-U圖象。求當用頻率為2的光照射金屬K時,光電子的最大初動能Ek的大小。電子所帶電荷量為e,圖象中Uc、Im及普朗克常量h均為量。2有研究者設計了如下的測量光電子最大初動能的方式。研究裝置如圖3,真空中放置的平行

16、正對金屬板可以作為光電轉換裝置。用一定頻率的激光照射A板中心O點,O點附近將有大量的電子吸收光子的能量而逸出。B板上涂有特殊材料,當電子打在B板上時會在落點處留有可觀察的痕跡?？梢哉J為所有逸出的電子都從O點以一樣大小的速度逸出,其初速度沿各個方向均勻分布,金屬板的正對面積足夠大保證所有的光電子都不會射出兩極板所圍的區(qū)域,光照條件保持不變。A、B兩極板間的間隔 為d,電子所帶電荷量為e,質(zhì)量為m,其所受重力及它們之間的互相作用力均可忽略不計。通過外接可調(diào)穩(wěn)壓電源使A、B兩極板有一定的電勢差,A板接電源的負極,由O點逸出的電子打在B板上的最大區(qū)域范圍為一個圓形,且圓形的面積隨A、B兩極板間的電壓變

17、化而改變。電子逸出時的速度大小為v0,試通過計算,推導電子打在B板上的最大范圍圓形半徑r與兩極板間電壓U的關系式。通過外接電源給A、B兩極板間加上一定的電壓U0,假設第一次A板接電源的負極,電子打在B板上的最大區(qū)域為一個圓形;第二次A板接電源的正極,保持極板間所加電壓U0不變,電子打在B板上的最大區(qū)域范圍仍為一個圓形,只是這個圓形半徑恰好是第一次的一半。為使B板上沒有電子落點的痕跡,那么兩金屬板間的電壓滿足什么條件?圖1圖2圖3答案見解析解析1由題圖2可知,當該裝置所加的電壓為反向電壓,當電壓是Uc時,電流表示數(shù)為0,知道光電子點的最大初動能為Ekm=e·Uc,根據(jù)光電效應方程Ekm=h-W0,那么:W0=h-eUc。當用頻率為2的光照射金屬K時,Ek=2h-W0=h+eUc2打在最邊緣處的電子,將是類平拋運動的電子,在垂直電場方向做勻速運動,即r=v0t在平行電場方向做初速度為零的勻加速運動,即d=12at2其中,a=eEm=eUmd,那么t=d2meU將r=v0t代入得:r=v0·d2meU第一次A板接電源的負極,電子向B板做加速運動,最大區(qū)域為一個圓形的半徑:r1=v0d·