2022-2023學年高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性課堂演練 新人教版選修3-5

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1、2022-2023學年高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性課堂演練 新人教版選修3-5 1．(多選)下列對光子的認識，正確的是(　　) A．光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的粒子 B．光子說中的光子就是光電效應中的光電子 C．在空間中傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光量子，簡稱光子 D．光子的能量跟光的頻率成正比 解析：根據光子說，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光量子，簡稱光子，而牛頓的微粒說中的微粒指的是宏觀世界的微小顆粒，光電效應中的光電子指的是金屬內的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛，逸出金屬表面的粒子，故A、

2、B選項錯誤，C選項正確．由ε＝hν知，光子能量ε與其頻率ν成正比，故D選項正確． 答案：CD 2．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結果.美國物理學家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學獎.假設一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比(　　) A．頻率變大　　 B．速度變小 C．光子能量變大 D．波長變長 解析：光子與自由電子碰撞時，遵守動量守恒和能量守恒，自由電子碰撞前靜止，碰撞后動量、能量增加，所以光子的動量、能量減小，故C錯誤；由λ＝、E＝hν可知光子頻率變小，

3、波長變長，故A錯誤，D正確；由于光子速度是不變的，故B錯誤. 答案：D 3．用紫光照射某金屬恰可發(fā)生光電效應，現(xiàn)改用較強的太陽光照射該金屬，則(　　) A．可能不發(fā)生光電效應 B．逸出光電子的時間明顯變長 C．逸出光電子的最大初動能不變 D．單位時間逸出光電子的數(shù)目變小 解析：由于太陽光中含有紫光，所以照射該金屬時仍能發(fā)生光電效應且逸出的光電子的最大初動能不變，A項錯誤，C項正確；產生光電效應的時間幾乎是瞬時的，B項錯誤；又因為光強變強，所以單位時間內逸出的光電子數(shù)目變大，D項錯誤． 答案：C 4．(多選)在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計相連，用弧光燈

4、(紫外線)照射鋅板時，靜電計的指針就張開一個角度，如圖所示，這時(　　) A．鋅板帶正電，指針帶負電 B．鋅板帶正電，指針帶正電 C．若用黃光照射鋅板，則不能產生光電效應現(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)生光電效應現(xiàn)象，有光電子飛出，故鋅板帶正電，部分正電荷轉移到靈敏靜電計上，使指針帶正電，B對，A錯；紅光和黃光的頻率都小于紫外線的頻率，都不能產生光電效應，C對，D錯． 答案：BC 5．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象.已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的

5、逸出功是3.24 eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標圖中，用實線表示鎢，用虛線表示鋅，則正確反映這一過程的圖是(　　) 解析：依據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek－ν圖線應該平行.圖線的橫軸截距代表了截止頻率νc，而νc＝，因此鎢的νc大些.綜上所述，B圖正確. 答案：B A級　抓基礎 1．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：按照愛因斯坦的光子說，光子的能量ε＝hν，h為普朗克常量，說明光子的能量與光的頻率成正比，而上述四種單色光中

6、，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A正確． 答案：A 2．科學研究證明，光子有能量也有動量，當光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子.假設光子與電子碰撞前的波長為λ，碰撞后的波長為λ′，則碰撞過程中(　　) A．能量守恒，動量不守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，動量不守恒，且λ＝λ′ C．能量守恒，動量守恒，且λ<λ′ D．能量守恒，動量守恒，且λ>λ′ 解析：光子與電子的碰撞過程中，系統(tǒng)不受外力，也沒有能量損失，故系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)能量也守恒，光子與電子碰撞后，電子能量增加，故光子能量減小，根據E＝hν，光子的頻率減小，根據λ＝知，波長變長

7、，即λ＜λ′，C正確. 答案：C 3．對于任何一種金屬，能發(fā)生光電效應的條件是(　　) A．入射光的強度大于某一極限強度 B．入射光的波長大于某一極限波長 C．入射光照射時間大于某一極限時間 D．入射光的頻率不低于某一截止頻率 答案：D 4．(多選)如圖所示是光電效應中光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象．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，才能產生光電效應 C．對同一種金屬而言，Ek僅與ν有關 D．Ek與入射光強度成正比 解析：由Ek＝hν－W0知B、C正確，A、D錯誤． 答案：BC B級　提能力

8、5．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關系為λa>λb>λc.用b光束照射某種金屬時，恰能發(fā)生光電效應．若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定(　　) A．a光束照射時，不能發(fā)生光電效應 B．c光束照射時，不能發(fā)生光電效應 C．a光束照射時，釋放出的光電子數(shù)目最多 D．c光束照射時，釋放出的光電子的最大初動能最小 解析：由a、b、c三束單色光的波長關系λa>λb>λc及波長、頻率的關系知：三束單色光的頻率關系為：νa<νb<νc.故當b光束恰能使金屬發(fā)生光電效應時，a光束必然不能使該金屬發(fā)生光電效應，c光束必然能使該金屬發(fā)生光電效應，A對，B錯；又因為發(fā)生光電效應時釋放的光電子數(shù)

9、目與光照強度有關，光照越強，光電子數(shù)目越多，由于光照強度未知，所以光電子數(shù)目無法判斷，C錯；光電子的最大初動能與入射光頻率有關，頻率越高，最大初動能越大，所以c光束照射時釋放出的電子的最大初動能最大，D錯．故正確選項為A. 答案：A 6．(多選)已知能使某金屬產生光電效應的截止頻率為νc，則(　　) A．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子 B．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為hνc C．當入射光的頻率ν大于νc時，若ν增大，則逸出功增大 D．當入射光的頻率ν大于νc時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 解析：因入射

10、光的頻率大于極限頻率時會產生光電效應，所以A正確；因為金屬的極限頻率為νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－h(huán)νc＝hνc，故B正確；因為逸出功是光電子恰好逸出時需要做的功，對于同種金屬是恒定的，故C錯誤；由Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc＝h(ν－νc)可得，當ν增大一倍時：＝≠2，故D錯誤． 答案：AB 7．以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在短時間內能吸收到一個光子而從金屬表面逸出．強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在短時間內吸收多個光子成為可能，從而形成多光子電效應，這已被實驗證實．

11、光電效應實驗裝置示意如圖．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應，換同樣頻率為ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場，逐漸增大U，光電流會逐漸減??；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析：一個電子吸收一個光子不能發(fā)生光電效應，換用同樣頻率為ν的強光照射陰極K，發(fā)生了光電效應，即吸收的光子能量為nhν＝2、3、4 …，根據eU＝nh

12、ν－W，可知U＝－，所以B正確． 答案：B 8．圖甲是光電效應的實驗裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關系圖象，下列說法不正確的是(　　) 圖甲　　　　　圖乙 A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大 B．由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定 C．遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大 D．不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強，就能發(fā)生光電效應 解析：由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，故A說法正確；根據光電效應方程可得： Ekm＝hv－W0＝eU

13、c，可知入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，可知對于確定的金屬，遏止電壓與入射光的頻率有關，故B說法正確；根據最大初動能： Ekm＝eUc中，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大，故C說法正確；發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于截止頻率，與入射光的強度無關，故D說法錯誤.所以選D. 答案：D 9．鋁的逸出功為4.2 eV，現(xiàn)用波長200 nm的光照射鋁的表面．已知h＝6.63×10－34 J·s，求： (1)光電子的最大初動能； (2)遏止電壓； (3)鋁的截止頻率． 解析：(1)根據光電效應方程Ek＝hν－W0有 Ek＝－W0＝ J－4.2×1.6×10－19 J＝3.225×10－19 J. (2)由Ek＝eUc可得 Uc＝＝ V＝2.016 V. (3)由hνc＝W0得 νc＝＝ Hz＝1.014×1015 Hz. 答案：(1)3.225×10－19 J　(2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz