學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性能量量子化光粒子性課后提升作業(yè)新人教版選修

1、學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性.能量量子化光的粒子性課后提高作業(yè)新人教版選修學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性.能量量子化光的粒子性課后提高作業(yè)新人教版選修PAGE學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性.能量量子化光的粒子性課后提高作業(yè)新人教版選修能量量子化光的粒子性課后提高作業(yè)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】1.關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),以下說法正確的選項(xiàng)是()A.黑體只吸取電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外,還與資料的種類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與資料的種類及表面狀況沒關(guān)D.若是在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)

2、多次反射和吸取,最后不能夠夠從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體【分析】選C。黑體自己輻射電磁波,不用然是黑的,故A錯(cuò)誤;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),故B錯(cuò)、C對(duì);小孔只吸取電磁波,不反射電磁波,因此是小孔成了一個(gè)黑體,而不是空腔,故D錯(cuò)誤。2.(多項(xiàng)選擇)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以以下列圖,由圖可知()A.隨溫度高升,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加B.隨溫度降低,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加C.隨溫度高升,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向搬動(dòng)D.隨溫度降低,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向搬動(dòng)【分析】選A、C、D。由題圖可知,隨溫度高升,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且輻射強(qiáng)度的極大

3、值向波長(zhǎng)較短的方向搬動(dòng),當(dāng)溫度降低時(shí),上述變化都將反過來。故A、C、D正確,B錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】以下描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中,切合黑體輻射規(guī)律的是()【分析】選A。黑體輻射規(guī)律:隨著溫度的高升,一方面,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加,另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向搬動(dòng),A圖正確。3.(多項(xiàng)選擇)(2018廈門高二檢測(cè))光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置以以下列圖,則以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.用紫外線照射鋅板,驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用紅色光照射鋅板,驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.鋅板帶的是負(fù)電荷D.使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷【分析】選A、D。將擦得很亮的鋅板連接驗(yàn)電器,用弧光燈照

4、射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線),驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度,說明鋅板帶了電。進(jìn)一步研究表示鋅板帶正電,這說明在紫外線的照射下,鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來,鋅板中缺少電子,于是帶正電,A、D選項(xiàng)正確。紅光不能夠夠使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多項(xiàng)選擇)以以下列圖,鋅板與驗(yàn)電器相連,用紫外線燈照射鋅板,發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度,則()A.鋅板帶正電,驗(yàn)電器帶負(fù)電B.鋅板帶正電,驗(yàn)電器帶正電C.若改用紅外線照射,驗(yàn)電器指針仍張開D.若改用紅外線照射,驗(yàn)電器指針不會(huì)張開【分析】選B、D。用紫外線照射鋅板,發(fā)生光電效應(yīng),鋅板發(fā)射光電子,故鋅板帶正電,鋅板上的正電荷將驗(yàn)電器上的負(fù)電荷吸引過來,驗(yàn)電器

5、帶正電,A錯(cuò)誤,B正確;若改用紅外線照射,紅外線的頻率低于鋅的截止頻率,不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),C錯(cuò)誤,D正確。4.(2018海寧高二檢測(cè))白天的天空各處都是亮的,是大氣分子對(duì)太陽(yáng)光散射的結(jié)果。假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞今后,電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),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比較()A.頻率變大B.頻率不變C.光子能量變大D.波長(zhǎng)變長(zhǎng)【分析】選D。運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞時(shí),既遵守能量守恒,又遵守動(dòng)量守恒。碰撞中光子將能量h的一部分傳達(dá)給了電子,光子的能量減少,波長(zhǎng)變長(zhǎng),頻率減小,D選項(xiàng)正確。5.(2018唐山高二檢測(cè))對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=h

6、-W,下面各種理解中正確的選項(xiàng)是()A.用同種頻率的光照射同一種金屬,從金屬中逸出的所有光電子都會(huì)擁有同樣的初動(dòng)能EkmB.式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過程中戰(zhàn)勝金屬中正電荷引力所做的功C.逸出功W和極限頻率0之間應(yīng)滿足關(guān)系式W=h0D.光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比【分析】選C。愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=h-W中的W表示從金屬表面直接逸出的光電子戰(zhàn)勝金屬中正電荷引力做的功,因此是所有逸出的光電子中戰(zhàn)勝引力做功的最小值,對(duì)應(yīng)的光電子的初動(dòng)能是所有光電子中最大的,其他光電子的初動(dòng)能都小于這個(gè)值,故A、B錯(cuò)誤。若入射光的頻率恰好是極限頻率,即恰好能有光電子逸出,可理解為逸出的光電子

7、的最大初動(dòng)能是0,因此有W=h0,C對(duì)。由Ekm=h-W可知Ekm和之間是一次函數(shù)關(guān)系,但不是成正比關(guān)系,D錯(cuò)誤。6.入射光照射到某金屬表面上發(fā)生了光電效應(yīng),若入射光的強(qiáng)度減弱,而頻率保持不變,則以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.從光照射到金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B.逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小C.單位時(shí)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)【分析】選C。入射光的強(qiáng)度取決于入射光子數(shù)和入射光的頻率,入射光的頻率保持不變,強(qiáng)度減弱,單位時(shí)間入射光子數(shù)將減少,但光子的能量不變,可見還可以夠發(fā)生光電效應(yīng),發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子的產(chǎn)生幾乎都是瞬時(shí)的,與入射光

8、強(qiáng)度沒關(guān),故A、D錯(cuò)誤。依照愛因斯坦光電效應(yīng)方程,逸出光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),跟入射光的強(qiáng)度沒關(guān),因此B也是錯(cuò)誤的。由于逸出電子與入射光子的一對(duì)一的關(guān)系,當(dāng)光的強(qiáng)度減弱時(shí),單位時(shí)間入射光子數(shù)減少,因此單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)也將減少。7.(2018濱州高二檢測(cè))在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,飛飛同學(xué)用同一光電管在不同樣樣實(shí)驗(yàn)條件下獲取了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),以以下列圖。則可判斷出()A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能【分析】選B。該題觀察了光電效

9、應(yīng)問題,應(yīng)依照遏止電壓判斷頻率。由eUc=mv2=h-W可知丙甲=乙,甲=乙丙,因此A、D錯(cuò),B對(duì)。由于h0=W,因此C錯(cuò)。8.用不同樣樣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),可獲取光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率變化的Ek-圖象。已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功是3.24eV,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,虛線表示鋅,則正確反響這一過程的圖是圖中的()【分析】選B。依照光電效應(yīng)方程Ek=h-W0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。圖線的橫截距代表了極限頻率c,而c=,因此鎢的c大些。故正確答案為B。9.(2018

10、龍巖高二檢測(cè))以以下列圖,當(dāng)電鍵S斷開時(shí),用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵,調(diào)治滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為零;當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)為零。(1)求此歲月電子的最大初動(dòng)能的大小。(2)求該陰極資料的逸出功。【分析】設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能為Ek,陰極資料逸出功為W0。當(dāng)反向電壓達(dá)到U=0.60V今后,擁有最大初動(dòng)能的光電子達(dá)不到陽(yáng)極,因此eU=Ek由光電效應(yīng)方程:Ek=h-W0由以上二式:Ek=0.6eV,W0=1.9eV。答案:(1)0.6eV(2)1.9eV【能力

11、提高練】1.(多項(xiàng)選擇)(2018泉州高二檢測(cè))在圖甲所示的裝置中,K為一金屬板,A為金屬電極,都密封在真空的玻璃管中,W為由石英片封蓋的窗口,單色光可經(jīng)過石英片射到金屬板K上,E為輸出電壓可調(diào)的直流電源,其負(fù)極與電極A相連,A是電流表,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時(shí),K會(huì)發(fā)出電子(光電效應(yīng)),這時(shí),即使A、K之間的電壓等于零,回路中也有電流。當(dāng)A的電勢(shì)低于K時(shí),而且當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值Uc時(shí),電流消失,Uc稱為遏止電壓,當(dāng)改變照射光的頻率,遏止電壓Uc也將隨之改變,其關(guān)系如圖乙所示,若是某次實(shí)驗(yàn)我們測(cè)出了畫出這條圖線所需的一系列數(shù)據(jù),又知道了電子電量,則()A.可得該金屬的極限頻

12、率B.可求得該金屬的逸出功C.可求得普朗克常量D.可求得電子的質(zhì)量E.電源按圖示極性連接時(shí),陰極K和陽(yáng)極A之間所加的電壓為正向電壓【分析】選A、B、C。由題意結(jié)合光電效應(yīng)方程可知圖象乙中當(dāng)遏止電壓Uc=0時(shí),入射光頻率即極限頻率,應(yīng)選項(xiàng)A正確;當(dāng)遏止電壓Uc=0時(shí),入射光子的能量即等于逸出功,應(yīng)選項(xiàng)B正確;圖乙的斜率即普朗克常量與電子電量的比值,應(yīng)選項(xiàng)C正確;電子質(zhì)量不能夠求得,應(yīng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電源按圖示極性連接時(shí),陰極K和陽(yáng)極A之間所加的電壓為反向電壓,E錯(cuò)誤。2.(2018紹興高二檢測(cè))用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子最大初動(dòng)能為Ek,飽和光電流為I,若改用強(qiáng)度同樣的綠光照射同一光

13、電管,產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能和飽和電流分別為Ek和I,則下面說法正確的選項(xiàng)是()A.EkIB.EkEk,IIC.EkEk,II【分析】選D。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0及紅綠可知,Ek紅Ek綠,即EkEk。又紅光和綠光的強(qiáng)度同樣,即E=nh紅=nh綠,由于紅n,即單位時(shí)間內(nèi)入射的紅光的光子數(shù)多,逸出的光電子數(shù)也多,飽和光電流也大,II,D項(xiàng)正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】某種單色光的頻率為,用它照射某種金屬時(shí),在逸出的光電子中動(dòng)能最大值為Ek,則這種金屬逸出功和極限頻率分別是()A.h-Ek,-B.Ek-h,+C.h+Ek,-D.Ek+h,+【分析】選A。由光電效應(yīng)方程Ek=h-W得W=h-Ek,而

14、W=h0,則0=-,故A正確。3.A、B兩種光子的能量之比為21,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)。且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA、EB,求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功?！痉治觥抗庾幽芰?h,動(dòng)量p=,且=,得p=,則pApB=21,A照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能EA=A-W0,同理EB=B-W0。又A=2B,解得W0=EA-2EB。答案:21EA-2EB4.某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW在空氣中波長(zhǎng)為187.5m的電磁波。(1)該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)光子?(2)若發(fā)射的光子周圍八方視為均勻的,求在離天線2.5km處,直徑為2m的環(huán)狀天線每秒接收的光子個(gè)數(shù)以及接收功率。【分析】(1)每個(gè)光子的能量E=h=6.6310-34J=1.0610-27J。則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)光子數(shù)n0=1031個(gè)。(2)設(shè)環(huán)狀天線每秒接收光子數(shù)為n個(gè),以電臺(tái)發(fā)射天線為球心,則半徑為R的球面積S=4R2,而環(huán)狀天線的面積S=r2,因此,n=n0=4.01023;接收功率P收=P總=4