高中物理人教版5第十七章波粒二象性 第十七章2光的粒子性

第十七章波粒二象性2光的粒子性1．(多選)下列對(duì)光子的認(rèn)識(shí)，正確的是()A．光子說(shuō)中的光子就是牛頓在微粒說(shuō)中所說(shuō)的粒子B．光子說(shuō)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(jiǎn)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(shuō)，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(jiǎn)稱光子，而牛頓的微粒說(shuō)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(kù)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ε＝hν知，光子能量ε與其頻率ν成正比，故D選項(xiàng)正確．答案：CD2．(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)．其原因可能是()A．入射光太弱B．入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C．光照時(shí)間太短D．電源正負(fù)極接反解析：光電管電路中形成電流的條件：一是陰極在光的照射下有光電子逸出，二是逸出的光電子應(yīng)能在電路中定向移動(dòng)到達(dá)陽(yáng)極．其中有無(wú)光電子逸出取決于入射光的頻率是否高于陰極材料的極限頻率，與入射光的強(qiáng)弱、照射時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)；光電子能否到達(dá)陽(yáng)極，應(yīng)由光電子的初動(dòng)能大小和光電管兩極間所加電壓的正負(fù)和大小共同決定．一旦電源正負(fù)極接反且電壓超過(guò)遏止電壓，即使具有最大初動(dòng)能的光電子也不能到達(dá)陽(yáng)極，即使發(fā)生了光電效應(yīng)，電路中也不能形成光電流．故該題的正確選項(xiàng)是B、D.答案：BD3．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(yáng)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(zhǎng)C．逸出光電子的最大初動(dòng)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(yáng)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(dòng)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(lái)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(kāi)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，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(duì)，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(duì)，D錯(cuò)．答案：BC5．若一個(gè)光子的能量等于一個(gè)電子的靜止能量，試問(wèn)該光子的動(dòng)量和波長(zhǎng)是多少(電子的靜止能量為m0c2解析：一個(gè)電子的靜止能量為m0c2，由題意知hν＝m0c光子的動(dòng)量p＝eq\f(ε,c)＝eq\f(m0c2,c)＝m0c＝×10－31kg×3×108m/s＝×10－22kg·m/s，光子的波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)＝eq\f×10－34J·s,×10－22kg·m/s)＝4nm.答案：×10－22kg·m/s41．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(ài)因斯坦的光子說(shuō)，光子的能量ε＝hν，h為普朗克常量，說(shuō)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．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是()A．只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能發(fā)生B．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的強(qiáng)度成正比C．發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般都大于10－7sD．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比解析：由ε＝hν＝heq\f(c,λ)知，當(dāng)入射光波長(zhǎng)大于極限波長(zhǎng)時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)．由Ek＝hν－W0知，最大初動(dòng)能由入射光頻率決定，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)．發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過(guò)10－9s，故C錯(cuò)．答案：D3．對(duì)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(zhǎng)大于某一極限波長(zhǎng)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．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa>λb>λc.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()A．a(chǎn)光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B．c光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)C．a(chǎn)光束照射時(shí)，釋放出的光電子數(shù)目最多D．c光束照射時(shí)，釋放出的光電子的最大初動(dòng)能最小解析：由a、b、c三束單色光的波長(zhǎng)關(guān)系λa>λb>λc及波長(zhǎng)、頻率的關(guān)系知：三束單色光的頻率關(guān)系為：νa<νb<νc.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(duì)，B錯(cuò)；又因?yàn)榘l(fā)生光電效應(yīng)時(shí)釋放的光電子數(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(wú)法判斷，C錯(cuò)；光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，頻率越高，最大初動(dòng)能越大，所以c光束照射時(shí)釋放出的電子的最大初動(dòng)能最大，D錯(cuò)．故正確選項(xiàng)為A.答案：A5．(多選)如圖所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象．從圖中可知()A．Ek與ν成正比B．入射光頻率必須大于或等于截止頻率νc時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．對(duì)同一種金屬而言，Ek僅與ν有關(guān)D．Ek與入射光強(qiáng)度成正比解析：由Ek＝hν－W0知B、C正確，A、D錯(cuò)誤．答案：BC6．(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc，則()A．當(dāng)用頻率為2νc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2νc的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hνcC．當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大，則逸出功增大D．當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍解析：因入射光的頻率大于極限頻率時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，所以A正確；因?yàn)榻饘俚臉O限頻率為νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－h(huán)νc＝hνc，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(duì)于同種金屬是恒定的，故C錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc＝h(ν－νc)可得，當(dāng)ν增大一倍時(shí)：eq\f(Ek′,Ek)＝eq\f(2ν－νc,ν－νc)≠2，故D錯(cuò)誤．答案：AB7．如圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將________(填“減小”“增大”或“不變”)．(2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針________(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)．解析：紫外線照射鋅板時(shí)，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，放出光電子，鋅板及與它連在一起的驗(yàn)電器都帶正電，帶負(fù)電的金屬小球與其接觸后，中和一部分正電荷，驗(yàn)電器指針偏角將減?。t外線比黃光的頻率更低，更不可能發(fā)生光電效應(yīng)，所以驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn)．能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．答案：減小無(wú)8．頻率為ν的光照射到一種金屬表面上，有電子從金屬表面逸出，當(dāng)所加反向電壓U的大小增大到3V時(shí)，光電流剛好減小為零．已知這種金屬的截止頻率為νc＝×1014Hz，因此入射光的頻率ν＝________Hz(電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝10－34J·s)．解析：光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eUc.①由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－h(huán)νc.②聯(lián)立①②得：ν＝eq\f(eUc,h)＋νc＝×1015Hz.答案：×10159．鋁的逸出功為eV，現(xiàn)用波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面．已知h＝×10－34J·s，求：(1)光電子的最大初動(dòng)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Ek＝hν－W0有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f×10－34×