物理大一輪復(fù)習(xí)課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練第章第節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練［基礎(chǔ)鞏固題組]1．在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是(）A．光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的B．所有金屬都存在極限頻率C．光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大D．入射光頻率越大,光電子最大初動(dòng)能越大解析：選C。光具有波粒二象性，即光既具有波動(dòng)性又具有粒子性．光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性．因?yàn)楣庾拥哪芰渴且环菀环莸?，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，這與光的波動(dòng)性矛盾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，因?yàn)楣庾拥哪芰坎荒芊e累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光強(qiáng)增大時(shí),光子數(shù)量和能量都增大，所以光電流會(huì)增大,這與波動(dòng)性無關(guān)，C項(xiàng)正確；一個(gè)光電子只能吸收一個(gè)光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動(dòng)能變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．（多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等解析：選AB。光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋,選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f（h,p)和p2＝2m·Ek知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3．(多選）產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說法正確的是()A．對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)B．對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的波長(zhǎng)成反比C．對(duì)于同種金屬，Ek與光照射的時(shí)間成正比D．對(duì)于同種金屬,Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系解析：選AD.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0?？傻茫篍k與照射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān),與照射光的頻率成線性關(guān)系，與波長(zhǎng)不成反比，所以A、D正確，B、C錯(cuò)誤．4．在利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，入射光照到某金屬表面上發(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()A．從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B．飽和光電流將會(huì)減弱C．遏止電壓將會(huì)減小D．有可能不再發(fā)生光電效應(yīng)解析：選B.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變,則從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將保持不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子的數(shù)目將減小，則飽和光電流將會(huì)減弱,選項(xiàng)B正確;根據(jù)eUc＝eq\f(1，2）mveq\o\al(2,m)，入射光的頻率不變,則最大初動(dòng)能不變，則遏止電壓不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因?yàn)楣怆娦?yīng)能否發(fā)生取決于光的頻率,故仍能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．(多選）下列說法正確的是(）A．用光照射某種金屬,有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動(dòng)能不變B．X射線的衍射實(shí)驗(yàn),證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D．在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)解析：選AD.根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān),選項(xiàng)A正確；電子的衍射說明粒子具有波動(dòng)性,證實(shí)了物質(zhì)波的存在，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，是線性關(guān)系，不是成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，則動(dòng)量減小，根據(jù)λ＝eq\f（h，p）知波長(zhǎng)變長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確．6．如圖所示電路可研究光電效應(yīng)的規(guī)律．圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極．理想電流計(jì)可檢測(cè)通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓．現(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng),電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6。0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為________，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)________(填“為零”或“不為零")．解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:Ek＝hν－W，Ek＝Ue＝6eV，解得逸出功W＝10。5eV－6eV＝4.5eV，若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)仍為零．答案：4。5eV為零7．(1）已知光速為c，普朗克常量為h,則頻率為ν的光子的動(dòng)量為________．用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去,則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為________．(2)幾種金屬的逸出功W0見下表:金屬鎢鈣鈉鉀銣W0（×10－19J)7。265。123。663.603.41用一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長(zhǎng)的范圍為4.0×10－7~7。6×10－7m，普朗克常量h＝6。63×10－34J·s。解析：(1)光子的動(dòng)量為p＝eq\f（h,λ），光速c＝λν，所以動(dòng)量p＝eq\f(hν，c)，動(dòng)量的變化量Δp＝p2－p1＝eq\f(hν,c）－eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(－\f（hν，c)））＝eq\f(2hν,c）.（2)光束中光子的最大能量E＝eq\f(hc,λ)＝eq\f（6.63×10－34×3×108，4×10－7)J＝4。97×10－19J，大于鈉、鉀、銣的逸出功，即鈉、鉀、銣可以發(fā)生光電效應(yīng)．答案：(1)eq\f（hν,c）eq\f（2hν，c)（2)鈉、鉀、銣[綜合應(yīng)用題組]8．研究光電效應(yīng)的電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．則在如圖所示的光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是(）解析：選C。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無關(guān)，因此在入射光頻率相同的情況下，遏止電壓相同，在能發(fā)生光電效應(yīng)的前提下，光電流隨著光照強(qiáng)度增大而增大，C正確．A、B表示入射光頻率相同的情況下，遏止電壓不相同，均錯(cuò)誤．D表示在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流隨著光照強(qiáng)度增大而減小，D錯(cuò)誤．9．如圖所示，真空中有一平行板電容器,兩極板分別用鋅板和銅板制成(鋅板和銅板的截止頻率分別為ν1和ν2，且ν1＜ν2），極板的面積為S，間距為d。鋅板與靈敏靜電計(jì)相連，鋅板和銅板原來都不帶電．現(xiàn)用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，假設(shè)光電子全部到達(dá)另一極板，則電容器的最終帶電荷量Q正比于（）A。eq\f(d，S）（ν1－ν） B。eq\f(d，S)（ν1－ν2)C。eq\f(S,d)eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（ν－ν1，νν1)）) D.eq\f（S,d)(ν－ν1)解析：選D。現(xiàn)用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，根據(jù)光電效應(yīng)的條件，知該單色光照射鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，照射銅板不能發(fā)生光電效應(yīng)．通過光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝hν－h(huán)ν1。臨界狀態(tài)是電子減速到負(fù)極板時(shí)速度剛好為零．根據(jù)動(dòng)能定理有eU＝Ekm＝hν－h(huán)ν1。平行板電容器的電容C∝eq\f（S，d)，而Q＝CU，所以Q∝eq\f(S,d）(ν－ν1），故D正確．10．美國(guó)物理學(xué)家密立根以精湛的技術(shù)測(cè)出了光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量．若某次實(shí)驗(yàn)中，他用光照射某種金屬時(shí)發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了光電效應(yīng)，且得到該金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖象如圖所示,經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)現(xiàn)圖象與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4。77，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0。5.已知電子的電荷量為1.6×10－19C解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，Ek－ν圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為ν0＝4.77×1014Hz≈4.8×1014Hz.根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝6。0×1014Hz時(shí)，最大初動(dòng)能為Ekm＝0。5eV.當(dāng)入射光的頻率為ν0＝4.77×1014Hz時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為0.即h×6。0×1014Hz－W0＝0.5×1。6×10－19J,即h×4.77×1014Hz－W0＝0聯(lián)立兩式解得h＝6。5×10－34J·s.答案:6。5×10－344.8×101411．圖示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖,A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極的極限頻率為ν0.現(xiàn)將頻率為ν（大于ν0）的光照射在陰極上,則：(1)________是陰極,陰極材料的逸出功等于________．（2)加在A、K間的正向電壓為U時(shí)，到達(dá)陽極的光電子的最大動(dòng)能為__________________，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，電流表的示數(shù)的變化情況是________________．(3)為了阻止光電子到達(dá)陽極，在A、K間應(yīng)加上U反＝________的反向電壓．(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是(）A．照射光頻率不變,增加光強(qiáng)B．照射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率C．增加A、K電極間的電壓D．減小A、K電極間的電壓解析：(1)被光照射的金屬將有光電子逸出，故K是陰極，逸出功與極限頻率的關(guān)系為W0＝hν0。（2）根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為hν－h(huán)ν0,經(jīng)過電場(chǎng)加速獲得的能量為eU，所以到達(dá)陽極的光電子的最大動(dòng)能為hν－h(huán)ν0＋eU，隨著電壓增加，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)量將逐漸增多,但當(dāng)從陰極逸出的所有光電子都到達(dá)陽極時(shí),再增大電壓，也不可能使單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)量增多．所以,電流表的示數(shù)先是逐漸增大，直至保持不變．(3）從陰極逸出的光電子在到達(dá)陽極的過程中將被減速，被電場(chǎng)消耗的動(dòng)能為eUc，如果hν－h(huán)ν0＝eUc,就將沒有光電子能夠到達(dá)陽極，所以Uc＝eq\f（hν－h(huán)ν0,e).(4）要增加單位時(shí)間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量,就需要增加照射光單位時(shí)間內(nèi)入射光子的個(gè)數(shù),所以只有A正確．答案：(1)Khν0(2)hν－h(huán)ν0＋eU逐漸增大,直至保持不變(3)eq\f（hν－h(huán)ν0，e)(4）A12．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長(zhǎng)λ＝0.50μm的綠光照射陰極K,實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過○G表的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)（1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能；(2）該陰極材料的極限波長(zhǎng)．解析：(1）光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子