2016-2017学年高中物理 第十七章 波粒二象性新人教版选修3-5_1

1 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性 1(多选)下列对光子的认识，正确的是( ) A光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的粒子 B光子说中的光子就是光电效应中的光电子 C在空间中传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，简称光 子 D光子的能量跟光的频率成正比 解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的 ，每一份叫作一个 光量子，简称光子，而牛顿的微粒说中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的 光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面的粒 子，故 A、B 选项错误，C 选项正确由 h 知，光子能量 与其频率 成正比，故 D 选项正确 答案：CD 2(多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电 流通过其原因可能是( ) A入射光太弱 B入射光波长太长 C光照时间太短 D电源正负极接反 解析：光电管电路中形成电流的 条件：一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸 出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极其中有无光电子逸出取决于入射光的频率是 否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；光电子能否到达阳极， 应由光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定一旦电源正负 极接反且电压超过遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，即使发生了 光电效应，电路中也不能形成光电流故该题的正确选项是 B、D. 答案：BD 3用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较强的太阳光照射该金属，则( ) 2 A可能不发生光电效应 B逸出光电子的时间明显变长 C逸出光电子的最大初动能不变 D单位时间逸出光电子的数目变小 解析：由于太阳光中含有紫光，所以照射该金属时仍能发生光电效应且逸出的光电子 的最大初动能不变，A 项错误，C 项正确；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B 项错误； 又因为光强变强，所以单位时间内逸出的光电子数目变大，D 项错误 答案：C 4(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧 光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图所示，这时( ) A锌板带正电，指针带负电 B锌板带正电，指针带正电 C若用黄光照射锌板，则不能产生光电效应现象 D若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子 解析：锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，部 分正电荷转移到灵敏静电计上，使指针带正电，B 对，A 错；红光和黄光的频率都小于紫外 线的频率，都不能产生光电效应，C 对，D 错 答案：BC 5若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，试问该光子的动量和波长是多少(电 子的静止能量为 m0c2)? 解析：一个 电子的静止能量为 m0c2，由题意知 h m0c2， 光子的动量 p m0c9.110 31 kg3108 m/s2.7310 22 c m0c2c kgm/s， 光子的波长 0.002 4 nm. hp 6.6310 34 Js2.7310 22 kgm/s 答案：2.7310 22 kgm/s 0.002 4 nm 1红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( ) A红光 B橙光 C黄光 D绿光 3 解析：按照爱因斯坦的光子说，光子的能量 h ， h 为普朗克常量，说明光子的能 量与光的频率成正比，而上述四种单色光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子 能量最小的是红光，所以选项 A 正确 答案：A 2关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( ) A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生 B光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比 C发生光电效应的时间一般都大于 107 s D发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比 解析：由 h h 知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故 A c 错由 Ek h W0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故 B 错发生光电效应的时间一般不超过 109 s，故 C 错 答案：D 3对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是( ) A入射光的强度大于某一极限强度 B入射光的波长大于某一极限波长 C入射光照射时间大于某一极限时间 D入射光的频率不低于某一截止频率 答案：D 4现有 a、 b、 c 三束单色光，其波长关系为 a b c.用 b 光束照射某种金属时， 恰能发生光电效应若分别用 a 光束和 c 光束照射该金属，则可以断定( ) A a 光束照射时，不能发生光电效应 B c 光束照射时，不能发生光电效应 C a 光 束照射时，释放出的光电子数目最多 D c 光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小 解析：由 a、 b、 c 三束单 色光的波长关系 a b c及波长、频率的关系知：三束 单色光的频率关系为： a b c.故当 b 光束恰能使金属发生光电效应时， a 光束必然不 能使该金属发生光电效应， c 光束必然能使该金属发生光电效应，A 对，B 错；又因为发生 光电效应时释放的光电子数目与光照强度有关，光照越强，光电子数目越多，由于光照强 度未知，所以光电子数目无法判断，C 错；光电子的最大初动能与入射光频率有关，频率 越高，最大初动能越大，所以 c 光束照射时释放出的电子的最大初动能最大，D 错故正 确选项为 A. 答案：A 4 5(多选)如图所示 是光电效应中光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图 象从图中可知( ) A Ek与 成正比 B入射光频率必须大于或等于截止频率 c时，才能产生光电效应 C对同一种金属而言， Ek仅与 有关 D Ek与入射光强度成正比 解析：由 Ek h W0知 B、C 正确，A、D 错误 答案：BC 6(多选)已知能使某金属产生光电效应的截止频率为 c，则( ) A当用频率为 2 c的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B当用频率为 2 c的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 h c C当入射光的频率 大于 c时，若 增大，则逸出功增大 D当入射光的频率 大于 c时，若 增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一 倍 解析：因入射光的频率大于极限频率时会产生光电效应，所以 A正确；因为金属的极 限频率为 c，所以逸出功 W0 h c，再由 Ek h W0得， Ek2 h c h c h c，故 B 正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故 C 错误； 由 Ek h W0 h h c h( c)可得，当 增大一倍时： 2， EkEk 2 c c 故 D 错误 答案：AB 7如 图所示，一验电器与锌板相连，在 A 处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针 保持一定偏角 (1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器 指针偏角将_(填“减小” “增大”或“不变”) (2)使验电器指针回到零，再用相同强度 的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无 5 偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到验电器指针_(填“有” 或“无”)偏转 解析：紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子，锌板及与它连在一起的 验电器都带正电，带负电的金属小球与其接触后，中和一部分正电荷，验电器指针偏角将 减小红外线比黄光的频率更低，更不可能发生光电效应，所以验电器指针无偏转能否 发生光电效 应与入射光的强度无关 答案：减小 无 8频率为 的光照射到一种金属表面上，有电子从金属表面逸出，当所加反向电压 U 的大小增大到 3 V 时，光电流刚好减小为零已知这种金属的截止频率为 c6.0010 14 Hz，因此入射光的频率 _Hz(电子电荷量 e1.6010 19 C， 普朗克常量 h6.63 1034 Js) 解析：光电子的最大初动能 Ek eUc. 由爱因斯坦光电效应方程有 Ek h h c. 联立得： c1.3210 15 Hz . eUch 答案：1.3210 15 9铝的逸出功为 4.2 eV，现用波长 200 nm 的光照射铝的表面已知 h6.6310 34 Js，求： (1)光电子的最大初动能； (2)遏止电压； (3)铝的截止频率 解析：(1)根据光电效应方程 Ek h W0有 Ek W0 J4.21.610 19 J3.22510 19 h