波粒二象性知識點(diǎn)練習(xí)答案

波粒二象性知識點(diǎn)

一、光電效應(yīng)現(xiàn)象

1、光電效應(yīng)：

光電效應(yīng)：物體在光（包括不可見光）的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效

應(yīng)。

2、光電效應(yīng)的研究結(jié)論：

①任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，

才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。向光電子的最大初動

能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。注意;從金屬出來的

電子速度會有差異，這里說的是從金屬表面直接飛出來的光電子。③入射光照到

金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10%；④當(dāng)入射光的頻率

大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。

3、光電效應(yīng)的應(yīng)用：

光電管：光電管的陰極表面敷有堿金屬，對電子的束縛能力比較弱，在光的

照射下容易發(fā)射電子，陰極發(fā)出的電子被陽極收集，在回路中形成電流，稱為光

電流。

注意：①光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。②光電流的大小跟入

射光的強(qiáng)度和正向電壓有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大，光電流

越大。③遏止電壓4?；芈分械墓怆娏麟S著反向電壓的增加而減小，當(dāng)反向電壓

〃滿足：g相4ax=eU。，光電流將會減小到零，所以遏止電壓與入射光的頻率有

關(guān)。

4、波動理論無法解釋的現(xiàn)象：

①不論入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大，總可以使電子獲得足夠多的能

量，從而產(chǎn)生光電效應(yīng)，實(shí)際上如果光的頻率小于金屬的極限頻率，無論光強(qiáng)多

大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。

②光強(qiáng)越大，電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動能應(yīng)該由入射光

的強(qiáng)度來決定，實(shí)際上光電子的最大初始動能與光強(qiáng)無關(guān)，與頻率有關(guān)。

③光強(qiáng)大時(shí)，電子能量積累的時(shí)間就短，光強(qiáng)小時(shí)，能量積累的時(shí)間就長,

實(shí)際上無論光入射的強(qiáng)度怎樣微弱，幾乎在開始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子.

二、光子說

1、普朗克常量

普郎克在研究電磁波輻射時(shí)，提出能量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的電磁

波的能量是不連續(xù)的，只能是弱的整數(shù)倍，弱稱為一個(gè)能量量子。即能量是一

份一份的。其中v輻射頻率，〃是一個(gè)常量，稱為普朗克常量。

2、光子說

在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光

子，光子的能量￡跟光的頻率v成正比?！?hv,其中：〃是普朗克常量，v是

光的頻率。

三、光電效應(yīng)方程

1、逸出功Wo：電子脫離金屬離子束縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。

2、光電效應(yīng)方程：如果入射光子的能量弱大于逸出功W。，那么有些光電子

在脫離金屬表面后還有剩余的動能一一根據(jù)能量守恒定律，入射光子的能量弱

等于出射光子的最大初動能與逸出功之和，即

=Li其中工次總是指出射光子的最大初動能。

hv2mvni<iA+WU2mdx

3、光電效應(yīng)的解釋：

①極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸收一個(gè)光子的能量，只有入射

光子的能量成大于或者等于逸出功W。即：vN正時(shí)，電子才有可能逸出，這就

h

是光電效應(yīng)存在極限頻率的原因。

②遏制電壓：由人丫=；相用ax+叱）和=eUo有：hv=eU0+V^）,所以遏

制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，這就是光電效應(yīng)存在遏制電

壓的原因。

四、康普頓效應(yīng)（表明光子具有動量）

I、康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時(shí)，一部分散射出來的X射線的波長會

變長，這個(gè)現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要實(shí)驗(yàn)之

O

2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛因斯坦光子假說的正確性，揭示了光子不

僅具有能量，還具有動量。光子的動量為p=

3、現(xiàn)象解釋：碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動量也守恒。碰撞前，

電子可近似視為靜止的，碰撞后，電子獲得一定的能量和動量，X光子的能量

和動量減小，所以X射線光子的波長人變長。

五、光的波粒二象性物質(zhì)波概率波不確定關(guān)系

1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以無可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；

光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)又用無可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子，由于光既有波動

性,.又有粒子性，只能認(rèn)為光具有波粒二象性。但不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，

也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運(yùn)動表

現(xiàn)為波動性；光在傳播時(shí)顯示波動性，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往顯示粒子性；頻

率小波長大的波動性顯著，頻率大波長小的粒子性顯著。

2、光子的能量E=光子的動量表示式也可以看出，光的波動性

和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計(jì)算式中都含有表示波的特

征的物理量——頻率v和波長X。

3、物質(zhì)波（德布羅意波）：1924年德布羅意提出，實(shí)物粒子和光子一樣具有波

動性，任何一個(gè)熔動著的物體都有一種與之對應(yīng)的波，波長|A=h/，這種波

叫物質(zhì)波，也叫德布羅意波。

4、概率波：從光子的概念上看，光波是一種概率波。光子落在明條紋的概率

高，落在暗條紋的概率低。干涉條紋是光子落在感光片上各點(diǎn)的概率分布的反映。

注意：亮紋是光子落的概率大，暗紋是概率小，不是光子照不到。

5、不確定關(guān)系：微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時(shí)完全精確地確定。如果用?

表示微觀粒子位置的不確定性，用△〃表示微觀粒子在x方向上動量的不確定性,

則有?.△〃之人。原因是因?yàn)槲⒂^粒子具有波動性。

4萬

(1)由不確定性關(guān)系可知，坐標(biāo)和動量，其中一個(gè)測量得越準(zhǔn)確，另外一個(gè)的不

確定性就越大。

(2)微觀粒子的波粒二象性和不確定性關(guān)系本質(zhì)是一樣的，導(dǎo)致共同的結(jié)果：微

觀粒子的運(yùn)動狀態(tài)，不能通過確定的軌道來描述，只能通過概率波做統(tǒng)計(jì)性的描

述。

(3)不確定性關(guān)系對宏觀物體沒有意義。

㈠①頻率高波長短，粒子性明顯②頻率低波長長，波動性明顯

㈡①傳播時(shí)，波動性明顯②光的產(chǎn)生，與其他物質(zhì)作用，粒子性

明顯

㈢①個(gè)別時(shí)，粒子性明顯②大量時(shí)，波動性明顯

典型例題透析國

類型一——光的本性的認(rèn)識困

C1、關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是()旨

A、關(guān)于光的本性，牛頓提出微粒說，惠更斯提出波動說，愛因斯坦提出光子說，它們

都說明了光的本性

B、光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上

的粒子

C、光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性

D、光的波粒二象性是將牛頓的波動說和惠更斯的粒子說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來

解析：光具有波粒二象性，這是現(xiàn)代物理學(xué)關(guān)于光的本性的認(rèn)識，光的波粒二象性不同

于牛頓提出的微粒說和惠更斯的波動說，是愛因斯坦的光子說和麥克斯韋的電磁說的統(tǒng)一。

光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故A,B,D錯(cuò)誤,

C對。

答案：C

總結(jié)升華：光既有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，這就是光的本性。

變式練習(xí)IN

【變式】關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是：()

A.有的光是波，有的光是粒子

B.光子與電子是同樣的一種粒子

C.光的波長越長，其波動性就越顯著；波長越短，其粒子性就越顯著

D.光子的數(shù)量越少波動性就越顯著；光子的數(shù)量越多粒子性就越顯著

解析：光具有波粒二象性，不能分割開來；光是一種電磁波，而電子是實(shí)物粒子，二者

不能混淆；大量光子的行為往往體現(xiàn)為波動性，少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性；波長越長，

波動性越顯著，波長越短，粒子性越顯著。選項(xiàng)C正確。

類型二——光電效應(yīng)規(guī)律1

Cz、入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保

持不變，那么：（）L*J

A、從光照至金屬表面上到發(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能將減??；

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)；

解析：考察光電效應(yīng)的規(guī)律。光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間極短，小于Hds,與光強(qiáng)無關(guān)，不

會出現(xiàn)時(shí)間間隔明顯增加的現(xiàn)象；逸出的光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，對于一

種金屬而言，只和入射光的頻率有關(guān)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻

率之間的關(guān)系為在入射光頻率大于極限頻率時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)

逸出的光電子個(gè)數(shù)與光強(qiáng)成正比，因此當(dāng)入射光減弱時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子個(gè)數(shù)也減

少；能否發(fā)生光電效應(yīng)與光強(qiáng)無關(guān)，只要入射光頻率大于極限頻率就能發(fā)生。選C。

變式練習(xí)

【變式】已知的的極限頻率為4.545XlO^Hz,鈉的極限頻率為6.0X103HZ,銀的極限

頻率為1.153X10I5HZ,伯的極限頻率為1.529義106山。當(dāng)用波長為0.375um的光照射它

們時(shí)，可能發(fā)生光電效應(yīng)的是。

解析：由C=入〃可算出照射光的頻率

C_300X108

。=入3.75Hz=8.0X10"Hz

照射光的頻率大于鈉和鈉的極限頻率，鈉和鈉可發(fā)生光電效應(yīng)。

答案：銅和鈉

C3、研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，以頻率為〃的光照射光電管陰極K

時(shí)，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽

極A作減速運(yùn)動，光電流i由圖中電流計(jì)G測出，反向電壓U由電壓表V測出。當(dāng)電流計(jì)

的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓U。。區(qū)

川小

在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是：[]

反向電壓U和頻率D一定時(shí)截止電壓隊(duì)與

光電流i與光強(qiáng)/的關(guān)系頻率。的關(guān)系

AB

IBs

光強(qiáng)/和頻率。一定時(shí)，光反向電壓U和頻率D一定時(shí)

電流i與反向電壓U的關(guān)系光電流i與光強(qiáng)，的關(guān)系

CD

解析：本題中的選項(xiàng)A、D不難從光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律作出判斷：光電流與入射光的強(qiáng)度

成正比，產(chǎn)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過10%，故選項(xiàng)A、D的圖象是正確的。

由反向截止電壓的概念可知選項(xiàng)C的圖象也是正確的。

-wv3=hu-W

由題意可知2，而由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，有2，故

e，與"不成正比，選項(xiàng)B的圖象是錯(cuò)誤的。

答案：B

總結(jié)升華：1、發(fā)生光電效應(yīng)的幾個(gè)特點(diǎn)

（1）瞬時(shí)性.從光照到放出電子幾乎是同時(shí)的，與照射光強(qiáng)度及頻率無關(guān)。

（2）對應(yīng)性.金屬表面每吸收一個(gè)光子就釋放一個(gè)電子。

（3）頻率條件.匕）（匕）為極限頻率，逸出功W=h匕））。

2、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律中，有兩個(gè)關(guān)系：

（1）光電效應(yīng)的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大；

（2）光電流的強(qiáng)度跟入射光強(qiáng)度成正比。

變式練習(xí)1*1

【變式】對愛因斯坦光電效應(yīng)方程￡版=爾’"’下面的理解正確的有：（）

A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會具有同

樣的初動能Ek

B.式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功

C.逸出功W和極限頻率v°之間應(yīng)滿足關(guān)系式郎=%

D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比

解析：愛因斯坦光電效應(yīng)方程E5二/N”'中的W表示從金屬表面直接中逸出的光電

子克服金屬中正電荷引力做的功，因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值。對應(yīng)

的光電子的初動能是所有光電子中最大的。其它光電子的初動能都小于這個(gè)值。若入射光的

頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動能是0,

因此有杯‘="I。由「可知*5和v之間是一次函數(shù)關(guān)系，但不是成正比關(guān)系。

本題應(yīng)選C。

類型三——光子的能量'物質(zhì)波區(qū)

C爾激光光波功率為P,激光在真空中的波長為入，光速為c,普朗克恒量為h,

該激光光波每秒輻射光子數(shù)為?

C

解析：激光的頻率為"=1，

C

一個(gè)激光光子的能量為E=h〃=hi

一秒內(nèi)激光輻射的能量為P

PPX

ChC

一秒內(nèi)激光輻射的光子數(shù)為n=

C5、關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是（）

A、任何一個(gè)物體都有一種波動與之對應(yīng)

B、抖動細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波

C、動能相等的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長短

D、宏觀物體不會發(fā)生明顯的衍射或干涉現(xiàn)象，所以沒有物質(zhì)波

解析：任何一個(gè)物體都是運(yùn)動著的，根據(jù)德布羅意假設(shè)，都有一種波動之對應(yīng)，A對;

繩上的波是機(jī)械波，不是物質(zhì)波，B錯(cuò)；動能相等時(shí)，由J》"耳得質(zhì)子的動量大些，

由P知質(zhì)子的物質(zhì)波波長短，C對；宏觀物體物質(zhì)波波長太短，難以觀測，但具有波

動性，D錯(cuò).

答案：AC

總結(jié)升華：光具有波粒二象性，空間傳播的光不是連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫一

個(gè)光子，每個(gè)光子的能量為e=h1/。法國物理學(xué)家德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物

粒子，提出：實(shí)物粒子也具有波動性，即每一個(gè)運(yùn)動的粒子都與一個(gè)對應(yīng)的波相聯(lián)系，而且

粒子的能量e和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率^和波長人之間，也向光子跟光波一樣，遵

從如下關(guān)系：￡=hI，，p=mv=h/入。

變式練習(xí)［也

【變式】照到地面上的太陽光的平均波長為5.0X101m,每平方米的功率為8Wo則每秒

鐘落在地面In?面積上的光子數(shù)為。

解析：每個(gè)太陽光子的能量E=hu=hc/入

每秒鐘落在地面1m?面積上的光子數(shù)n=P/E

代入數(shù)據(jù)可求得n=2.01X1019個(gè)

答案：2.01X1019個(gè)

一、選擇題（每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)正確。

全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的或不答的得0分。）

1.下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是（）

A.若某材料的逸出功是W,則它的極限頻率%=上w

h

B.光電子的初速度和照射光的頻率成正比

C.光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比

D.光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大

2.在下列各組所說的兩個(gè)現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是（）

A.光的折射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象

C.光的衍射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象D.光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)

3.關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是（）

A.大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性

B.光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子

C.高頻光是粒子，低頻光是波

D.波粒二象性是光的根本屬性，有時(shí)它的波動性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著

4.當(dāng)具有5.0eV能量的光子照射到某金屬表面后，從金屬表面逸出的電子具有最大的

初動能是1.5eV.為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低能量為（）

A.1.5eVB.3.5eVC.5.0eVD.6.5eV

5.紫外線光子的動量為匕.一個(gè)靜止的。3吸收了一個(gè)紫外線光子后（）

c

A.仍然靜止B.沿著光子原來運(yùn)動的方向運(yùn)動

C.沿光子運(yùn)動相反方向運(yùn)動D.可能向任何方向運(yùn)動

6.關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確的是（）

A.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比

B.光電子的最大初動能越大，形成的光電流越強(qiáng)

C.能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，決定于入射光光子的能量是否大于或等于金屬的逸出功

D.用頻率是匕的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是打的黃光照射該金屬

一定不發(fā)生光電效應(yīng)

7.在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（）

A.使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，如果時(shí)間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣

B.單個(gè)光子通過單縫后，底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣

C.光子通過單縫的運(yùn)動路線像水波一樣起伏

D.單個(gè)光子通過單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過單縫后打在底片

上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性

8.用波長為％和X,的單色光4和B分別照射兩種金屬C和。的表面.單色光A照

射兩種金屬時(shí)都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光8照射時(shí)，只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，

不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.設(shè)兩種金屬的逸出功分別為Wc和，則下列選項(xiàng)正確的是

（）

WW

A.%>入2，c>DB.X,>X2,Wc<WD

C.Xj<X2,Wc>WDD.X,<x2,wc<WD

9.在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與

晶體中原子間距相近，己知中子質(zhì)量〃片1.67義IO-27kg,普朗克常量66.63X10-34J.S,可

以估算出德布羅意波長入=1.82X10-1。m的熱中子的動量的數(shù)量級可能是（）

A.10-17kg-m/sB.10-18kg-m/sC.IO-20kg-m/sD.10-24kg-m/s

10.如圖所示為一光電管的工作原理圖，當(dāng)用波長為人的光照射陰極K時(shí)，電路中有

光電流，則（）

A.換用波長為％（%>人）的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒有光電流

B.換用波長為%（九2<人）的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流

C.增加電路中電源的路端電壓，電路中的光電流一定增大

D.將電路中電源的極性反接，電路中可能還有光電流

11.2003年全世界物理學(xué)家評選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為

1961年物理學(xué)家利用“托馬斯?楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn).從輻射源

輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說明（）

A.光具有波動性

B.光具有波粒二象性

C.微觀粒子也具有波動性

D.微觀粒子也是一種電磁波

12.要觀察納米級以下的微小結(jié)構(gòu)，需要利用分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡.有

關(guān)電子顯微鏡的下列說法正確的是（）

A.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射

B.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光長，因此不容易發(fā)生明顯衍射

C.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此更容易發(fā)生明顯衍射

D.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光長，因此更容易發(fā)生明顯衍射

二、本題共3小題，共20分.把答案填在題中的橫線上.

13.（8分）如右圖所示，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“增大”“減小”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)電器指針無偏轉(zhuǎn).那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察

到驗(yàn)電器指針（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn).

（3）實(shí)驗(yàn)室用功率P=1500W的紫外燈演示光電效應(yīng).紫外線波長A=253nm,陰極

離光源距離上0.5m,原子半徑取r=0.5X10*10*1415m,則陰極表面每

個(gè)原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為.

14.（4分）康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量，也有動量，

下圖給出了光子與靜止電子碰撞后，電子的運(yùn)動方向，則碰后光子

可能沿方向運(yùn)動，并且波長（填“不變”“變小”或“變

長”）.

15.（8分）如圖所示為研究光電效應(yīng)的電路，利用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)

的兩種（或多種）己知頻率的光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，

（1）請簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及應(yīng)該測量的物理量

（2）寫出根據(jù)本實(shí)驗(yàn)計(jì)算普朗克常量的關(guān)系式（用上面的物理量表

示）

三、本題共3小題，共32分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫

出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.

16.（10分）分別用人和三人的單色光照射同一金屬，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為

4

1：2,以力表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功是多大？

17.（10分）納米技術(shù)現(xiàn)在己經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面.將激光束的寬度

聚光到納米級范圍內(nèi)，可以精確地修復(fù)人體損壞的器官.糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導(dǎo)致成年

人失明的一個(gè)重要原因，利用聚光到納米級的激光束進(jìn)行治療，90%的患者都可以避免失明

的嚴(yán)重后果.一臺功率為10W氫激光器，能發(fā)出波長入=500nm的激光，用它“點(diǎn)焊”視

網(wǎng)膜，每次“點(diǎn)焊”需要2X10-3J的能量，則每次“點(diǎn)焊”視網(wǎng)膜的時(shí)間是多少？在這段

時(shí)間內(nèi)發(fā)出的激光光子的數(shù)量是多少？

18.（12分）如圖所示，倫琴射線管兩極加上一高壓電源，即可在陽極A上產(chǎn)生X射

線.（人=6.63XIO*J?s,電子電荷量e=l.6X10l9C）

（1）如高壓電源的電壓為20kV,求X射線的最短波長；

（2）如此時(shí)電流表讀數(shù)為5mA,1s內(nèi)產(chǎn)生5X10”個(gè)平均波長為1.0

X10'°m的光子，求倫琴射線管的工作效率.

參考答案

1.AD解析：由光電效應(yīng)方程4=癡-卬知，B、C錯(cuò)誤，D正確.若E*=0,得極限頻

W

率%=一，故A正確.

h

2.D解析：本題考查光的性質(zhì).干涉、衍射、偏振都是光的波動性的表現(xiàn)，只有光電

效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)都是光的粒子性的表現(xiàn)，D正確.

3.AD解析：根據(jù)光的波粒二象性知，A、D正確，B、C錯(cuò)誤.

4.B解析：本題考查光電效應(yīng)方程及逸出功.由W

得W=hv-Ek=5.0eV-1.5eV=3.5eV

則入射光的最低能量為hvmil,=W=3.5eV故正確選項(xiàng)為B.

5.B解析：由動量守恒定律知，吸收了紫外線光子的。3分子與光子原來運(yùn)動方向相

同.故正確選項(xiàng)為B.

6.C解析：本題考查光電效應(yīng).由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能隨入射光頻

率的增大而增大，但不是正比關(guān)系，A錯(cuò).光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比，與光電子

的最大初動能無關(guān)，B錯(cuò).用頻率是看的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是匕

的黃光照射該金屬不一定不發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)、C對.

7.AD解析：根據(jù)光的波粒二象性知，A、D正確，B、C錯(cuò)誤.

8.D解析：由題意知，A光光子的能量大于5光光子，根據(jù)得看<九2；

又因?yàn)閱紊?只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬。產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，所以

%<%，故正確選項(xiàng)是D.

h

9.D解析：本題考查德布羅意波.根據(jù)德布羅意波長公式入=一得：

P

h6.63X103

P=X=[sgokg-m/s=3.6xl0-4kg-m/s

九1.ozx10

可見，熱中子的動量的數(shù)量級是103kg?m/s.

10.BD解析：用波長為人的光照射陰極K,電路中有光電流，表明人小于該金屬的極

限波長x0,換用波長為、照射，雖然%>入，但是x,不一定大于入。，所以用波長為X,

的光照射時(shí)，可能仍有光電流，故A錯(cuò)誤.用波長為入2（九2<人）的光照射陰極K時(shí)，因

X2<X<X0,故電路中一定有光電流，B對.如果電源的端電壓已經(jīng)足夠大，陰極K逸

出的光電子都能全部被吸引到陽極形成光電流，此時(shí)再增大路端電壓，電路中的光電流也不

再增大，C錯(cuò).將電路中電源的極性反接，具有最大初動能的光電子有可能能夠克服電場阻

力到達(dá)陽極A,從而形成光電流，所以D正確.

11.C解析：本題考查電子能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，表明電子具有波動性.干涉現(xiàn)象是波的特

征，電子是微觀粒子，它能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，表明電子等微觀粒子具有波動性.但此實(shí)驗(yàn)不能

說明電子等微觀粒子的波就是電磁波.

12.A解析：電子顯微鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡更高，是因?yàn)殡娮游镔|(zhì)波的波長比可見

光短，和可見光相比，電子物質(zhì)波更不容易發(fā)生明顯衍射，所以分辨率更高，A正確.

13.解析：（1）當(dāng)用紫外光照射鋅板時(shí)，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，放出光電子而帶上了正電，

此時(shí)與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電，從而指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板

接觸后，中和了一部分正電荷，從而使驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)減小.

（2）使驗(yàn)電器指針回到零，用鈉燈黃光照射，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明鈉燈黃光的頻

率小于極限頻率，紅外光比鈉燈黃光的頻率還要低，更不可能發(fā)生光電效應(yīng).能否發(fā)生光電

效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān).

（3）以紫外燈為圓心，作半徑為4的球面，則每個(gè)原子每秒鐘接收到的光能量為

p

E=——-xn/=3.75X10-20j

4兀7廠

因此每個(gè)原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為

答案5個(gè)

14.解析：因光子與電子碰撞過程動量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動量的方

向與光子碰前的方向一致，可見碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過

碰撞，光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，能量減少，由族如知，頻率變小，再根據(jù)c=Av知，

波長變長.

答案1變長

15.解析：在此電路的光電管上施加反向電壓，用已知頻率為匕的光照射陰極，調(diào)節(jié)

電壓大小，直到光電管剛好無電流通過，測出此時(shí)的遏止電壓U”，用另一已知頻率為匕的

光照射，測出此時(shí)的遏止電壓Uc2.利用光電效應(yīng)方程hv=Wa+Ekni和項(xiàng)“,=eU,可得

e（（j-U）

加，="+eU由以上兩式可得出h=-一一2

牝=叱）+eUc]c2

匕一%

16.解析：設(shè)此金屬的逸出功為W,根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式:

當(dāng)用波長為X的光照射時(shí)：Eki=--W①

X

當(dāng)用波長為34A的光照射時(shí)：E=絲￡—W

②

m3九

E1

又T7口k\-=一③

□EK224

解①②③組成的方程組得：w=—④

3入

￡2X10-3

17.解析：（1）根據(jù)￡＞尸，，所以/=—=-s-=--2-X-1-0-4s.

P10

(2)由E-nEo=nh—得:

X.

Ek2xlQ-3x500xlQ-9

n=---=個(gè)=5X