高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性自主训练新人教选修.docx

2 光的粒子性自主广场我夯基 我达标1.入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（ ）A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D.有可能不发生光电效应思路解析：发生光电效应几乎是瞬间的，所以选项A错误.入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子最大初动能也就不变.选项B也是错误的.入射光子数目减少，逸出的光电子数目也就减少，可见选项C是正确选项.入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属极限频率，一定能发生光电效应，故选项D错误.答案：C2.光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值（ ）A.只跟入射光的频率有关B.只跟入射光的强度有关C.跟入射光的频率和强度都有关D.除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关思路解析：根据光电效应的规律知，光电子最大初动能Ek只取决于入射光的频率，故A选项正确.答案：A3.光电效应的四条规律中，波动说不能解释的有（ ）A.入射光的频率必须大于被照金属的极限频率时才能产生光电效应B.光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大C.入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9 sD.当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比思路解析：此题应从光电效应规律与经典的波动理论的矛盾着手去解答.按照经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够的能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数愈多，被电子吸收的光子数自然也多，这样产生的光电子数也多.但是，光子不一定全部形成光电流，故应选A、B、C.答案：ABC4.如图17-2-4所示为对光电管产生的光电子进行比荷测定的原理图，两块平行金属板间距离为d，其中N为锌板，受紫外光照射后将激发出沿不同方向运动的光电子，开关S闭合，电流表A有读数，若调节变阻器R，逐渐增大极板间的电压，A表读数逐渐减小，当电压表示数为U时，A表读数恰为零；断开S，在MN间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为B时，A表读数也为零.图17-2-4（1）求光电子的比荷e/m的表达式.（2）光电管的阴极常用活泼的碱金属制成，原因是这些金属（ ）A.导电性好 B.逸出功小 C.发射电子多 D.电子动能大思路解析：A表读数为零，表明这时具有最大初动能逸出的光电子也不能达到M板，有：eU=，断开S，在MN间加匀强磁场，若以最大速率运动的光电子做半径为的圆周运动，则A表的读数也恰为0，故得半径：R=,得.答案：（1） （2）B5.一细束平行光，经玻璃三棱镜折射后分解成互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c上，如图17-2-5所示，已知金属板b上有光电子逸出，可知（ ）图17-2-5A.板a一定有光电子逸出 B.板a一定无光电子逸出C.板c一定有光电子逸出 D.板c一定无光电子逸出思路解析：金属板a和c中是否有光电子逸出，取决于照射到a、c板的色光的频率是否大于金属的极限频率，而色光的频率可根据它们经三棱镜后的偏折情况判断.据题意知，a、b、c三块金属板的极限频率相同，设为0，以a、b、c依次表示照射到金属板a、b、c三种色光的频率，据光电效应产生条件得bc.如题图所示，a、b、c三种色光从三棱镜左侧面射入时，入射角相同，设为，而它们的折射角a、b、c不同，且满足abc.由折射定律，在相同入射角的情况下，折射角越大，折射率越大，再据折射率与光的频率的关系知：abc.可得：ab0，cb0.据光电效应产生的条件可知，金属板c上一定有光电子逸出，而金属板a上不一定有光电子逸出，综合以上分析可知，本题正确选项为C.答案：C6.下列对于光子的认识，正确的是（ ）A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B.光子说中的光子就是光电效应中的光电子C.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D.光子的能量跟光的频率成正比思路解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子是指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，称为光电子，故A、B选项错误，C选项正确.由E=h知，光子能量E与其频率成正比，故D选项正确.答案：CD7.利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（ ）A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子思路解析：根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时，不需时间的积累，故A选项正确.答案：A8.X射线散射后波长会改变，是由于X射线光子和物质中电子_的结果.思路解析：由于光子携带的能量=h，则光子的动量应为p=，当X射线光子和物质光子发生碰撞时，电子获得了一定的动量，根据动量守恒，得光子的动量减小，故波长改变.答案：发生碰撞9.已知金属铯的极限波长为0.66 m，用波长为0.05 m的光照射铯金属表面，发射光电子的最大初动能为多少？铯金属的逸出功为多少？思路解析：由光子说可知，金属的逸出功在数值上就等于频率（波长）为极限频率（波长）的光子能量，即W=h0=，再根据光电效应方程Ek=h-W=-W，可求得光电子的最大初动能.铯的逸出功W=310-19 J当用波长为=0.05 m的光照射金属时，光电子最大初动能为Ek=h-W=-W代入数值得Ek=3.6810-18 J.答案：3.6810-18 J 310-19 J我综合 我发展10.关于光电效应的规律，下面说法正确的是（ ）A.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多C.同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大D.对某金属，入射光波长必须小于等于某一极限波长，才能产生光电效应思路解析：由光电效应规律知，对于某种金属，其逸出功是一个定值，当照射光的频率一定时，光子的能量是一定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高照射光的频率，则产生的光电子最大初动能也将增大，要想使某种金属发生光电效应，必须使照射光的频率大于其极限频率0，因刚好发生光电效应时，光电子的初动能为零，有h0=W.所以0=,又0=，若照射光频率0，即0=时能发生光电效应，同一频率的光照射到不同的金属上时，因各种金属的逸出功不相同，产生的光电子的最大初动能也不相同，逸出功越小，即电子摆脱金属的束缚越容易，电子脱离金属表面时获取的动能越大.若照射光的频率不变，对于特定的金属，增加光强，不会增加光电子的最大初动能，因频率不变时，入射光的光子能量不变，但由于光强的增加，入射光的光子数目增多，因而产生的光电子数目也随之增多.答案：ABD11如图17-2-6所示为光电管电路的示意图，在光电管电路中（ ）图17-2-6A.能够把光信号转变为电信号B.电路中的电流是由光电子的运动形成的C.光照射到光电管的A极产生光电子并飞向K极D.光照射到光电管的K极产生光电子并飞向A极思路解析：在光电管中，当光照射到阴极K时，将发射出光电子，被A极的正向电压吸引而奔向A极，形成光电流，使电路导通，照射光的强度越大，产生的光电流越大，这样就把光信号转变为电信号，实现了光电转换.答案：ABD12.对光电效应的解释正确的是（ ）A.金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光最低频率也不同思路解析：按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关.入射光的频率越大，发生光电效应时应产生的光电子的最大初动能越大.但要使电子离开金属，需使电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此只要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应.从金属中逸出时，只有在从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同.故正确选项为B、D.答案：BD13.下面说法正确的是（ ）A.光子射到金属表面时，可能有电子发出 B.光子射到金属表面时，一定有电子发出C.电子轰击金属表面时，可能有光子发出 D.电子轰击金属表面时，一定没有光子发出思路解析：在学习光电效应时，已明白当光子照射到金属表面时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收.电子吸收光子的能量后，动能立刻增加.入射光的频率越高，光子能量越大，电子获得的动能也越大.如果电子获得的动能足够大，就可以克服金属内部原子核对它的引力，从金属表面逃逸出来，成为光电子.如果入射光的频率较低，即光子能量较小，则电子获得的动能也较小，可能不足以克服金属内部原子核对它的引力，不能从金属表面逃逸出来.由此可判断A项是正确选项，而B项是错误选项.X光与可见光一样都是电磁波，只不过X光的频率比可见光的更高，所以X光也是由光子组成的，X光的光子能量更大.我们知道高速电子来轰击金属等固体会产生X光，譬如在X光管中，由热阴极发射出电子经加速电场加速后打在对阴极（即阳极）上，对阴极上就发射出X光.由此就立即判断C项是正确选项，而D项是错误选项.答案：AC14.已知某种金属在一束黄光照射下产生光电效应，下列说法中正确的是（ ）A.若增加一束同样的黄光照射，逸出的光电子数目会增加B.若增加一束同样的黄光照射，逸出的光电子最大初动能增加C.若改用一束强度相同的紫光照射，逸出的光电子数目会增加D.若改用一束强度相同的紫光照射，逸出的光电子最大初动能增加思路解析：黄光照射金属板发生光电效应，逸出的光电子数目与入射光子的多少有关，现增加一束同样的黄光，入射光子增加，可使逸出的光电子数目增加，选项A正确.金属表面上的电子从金属中逸出需要克服金属原子核的引力做功，即是逸出功，从不同金属中逸出的电子克服原子核引力的逸出功不同，当入射光的光子能量等于逸出功时，入射光的频率就是极限频率，所以有h0=W，式中0为极限频率，W是逸出功，则0=可知由于不同金属的逸出功不同，所以不同金属的极限频率不同.由光电效应规律知，光电子的最大初动能与入射光强度（单位时间内入射到金属单位面积上的光子总能量）无关，只随入射光的频率增大而增大，依题意，增加一束同样的黄光，入射光子的能量不变，逸出功不变，则逸出光子的最大初动能不变，选项B错误.题设改为一束强度相同的紫光照射，紫光的光子能量大于黄光的光子能量，则单位时间内入射到金属表面的光子数减少，则逸出的光电子数目会减少，选项C错误.紫光的光子能量大于黄光的光子能量，逸出功不变，可见紫光照射时，光电子最大初动能增加，选项D正确.答案：AD15.氦氖激光器发射波长为6 328的单色光.试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为18 mW，则每秒钟发射多少个光子？思路解析：由能量转化和守恒定律知，发光功率等于单位时间内发射的光子能量总和，求得单个光子能量，就可求出光子个数.E=h，c=，所以E=J=3.1410-19 J=1.96 eV.因为发光功率等于单位时间内发射光子的总能量，所以Pt=nE（n是每秒发射的光子数）.所以n=5.851016（个）.答案：1.96 eV 5.851016个16.在半径r=10 m的球壳中心有一盏功率为P=40 W的钠光灯（可视为点光