2018-2019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.doc

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2 光的粒子性 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(jù)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(nèi)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、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(jié)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(shè)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，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(chǎn)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(nèi)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(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(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)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Ekν圖象.已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.24 eV，若將二者的圖線畫在同一個Ekν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(jù)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(chǔ) 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，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(zhuǎn)移給了電子.假設(shè)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(jù)E＝hν，光子的頻率減小，根據(jù)λ＝知，波長變長，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(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，才能產(chǎn)生光電效應 C．對同一種金屬而言，Ek僅與ν有關(guān) 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 5．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)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(chǎn)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(chǎn)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(guān)系λa>λb>λc及波長、頻率的關(guān)系知：三束單色光的頻率關(guān)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)目與光照強度有關(guān)，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(guān)，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(chǎn)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(chǎn)生光電子 B．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)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：因入射光的頻率大于極限頻率時會產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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．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(jù)eU＝nhν－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(guān)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(jù)光電效應方程可得： Ekm＝hv－W0＝eUc，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(guān)，故B說法正確；根據(jù)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(guān)，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＝6.6310－34 Js，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(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0有 Ek＝－W0＝ J－4.21.610－19 J＝3.22510－19 J. (2)由Ek＝eUc可得 Uc＝＝ V＝2.016 V. (3)由hνc＝W0得 νc＝＝ Hz＝1.0141015 Hz. 答案：(1)3.22510－19 J　(2)2.016 V (3)1.0141015 Hz