2020高中物理 第十七章 波粒二象性 1+2 光的粒子性（含解析）-5

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PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精光的粒子性［A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)］1．下列說法正確的是（）A．黑體輻射規(guī)律是愛因斯坦提出來的B．光子說是普朗克提出來的C．光子說是愛因斯坦提出來的D．愛因斯坦在1900年把能量子引入物理學(xué),正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念解析：黑體輻射規(guī)律及能量子概念的引入是普朗克的貢獻(xiàn),光子說是愛因斯坦提出的．答案：C2．(多選)關(guān)于熱輻射,下列說法正確的是()A．只有高溫物體才輻射電磁波B．任何物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)D．黑體能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波解析：自然界的任何物體都向外輻射電磁波，溫度越高，輻射電磁波的本領(lǐng)越強(qiáng),故A錯(cuò)誤．一般材料的物體輻射電磁波的情況與溫度、表面情況、材料都有關(guān)，黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，溫度升高時(shí),黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)減小的方向移動(dòng)，故C正確．能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波的理想物體叫作黑體，故D正確．答案：CD3．（多選）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬(）A．無論光照多么強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．無論光的頻率多么低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱,所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小D．超過極限頻率的入射光頻率越高,所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大解析：根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律知,選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ek知，對(duì)于某種金屬（W0不變),ν越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，選項(xiàng)C錯(cuò)，D對(duì)．答案：AD4．某激光器能發(fā)射波長(zhǎng)為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為()A.eq\f(λP，hc） B.eq\f（hP，λc）C。eq\f(cPλ，h) D．λPhc解析：每個(gè)光量子的能量ε＝hν＝eq\f（hc,λ），每秒鐘發(fā)射的總能量為P，則n＝eq\f（P,ε）＝eq\f（λP，hc）.答案：A5．(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是（）A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高,飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生解析:由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流,因此D錯(cuò)誤;在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光頻率不變，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確；飽和光電流大小與入射光的頻率無關(guān)，因此B錯(cuò)誤；根據(jù)Ek＝hν－W0可知,對(duì)于同一光電管,逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高，最大初動(dòng)能Ek變大，因此C正確．答案:AC6．普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一．如圖所示為黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律圖，下列說法正確的是()A．黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)無關(guān)B．黑體熱輻射只能是高溫下才能進(jìn)行,低溫下不輻射C．一定溫度下，黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布有一個(gè)極大值D．從圖象看出隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度是先增加后減小解析：黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)有關(guān)，故A錯(cuò)誤；任何溫度下的物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射，B錯(cuò)誤;根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律可得，一定溫度下黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布有一個(gè)極大值，黑體熱輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度的升高向波長(zhǎng)較小的方向移動(dòng),故C正確，D錯(cuò)誤．答案：C7。在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示，則可判斷出（)A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C．乙光的頻率大于丙光的頻率D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能解析：當(dāng)光電管兩端加上遏止電壓光電流為零時(shí)，有eq\f(1,2)mveq\o\al（2，m）＝eUc，對(duì)同一光電管(逸出功W0相同)使用不同頻率的光照射，有hν－W0＝eq\f(1，2)mveq\o\al（2，m）,兩式聯(lián)立可得hν－W0＝eUc,丙光的遏止電壓最大，則丙光的頻率最大，甲光的頻率等于乙光的頻率,A、C錯(cuò)誤；由λ＝eq\f(c，ν)可見λ丙＜λ乙，B正確；又由hν－W0＝eq\f（1,2)mveq\o\al（2，m)或由eq\f(1,2)mveq\o\al（2，m）－0＝eUc可知丙光對(duì)應(yīng)的最大初動(dòng)能最大，D錯(cuò)誤．答案：B8．小明用陰極為金屬銣的光電管,觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)（1)圖甲中電極A為光電管的什么極？（2）實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,則銣的截止頻率νc和逸出功W0分別是多少？(3）如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7。00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek是多少？解析：(1)由光電管的結(jié)構(gòu)知，A為陽極．(2）Uc-ν圖象中橫軸的截距表示截止頻率νc＝5。20×1014Hz,逸出功W0＝hνc≈3。45×10－19J（3)由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0≈1。19×10－19J答案：見解析[B組素養(yǎng)提升]9．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(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)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。28eV，鋅的逸出功是3.24eV，若將二者的圖線畫在一個(gè)Ek。ν坐標(biāo)圖中，用實(shí)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(yīng)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(yīng)該平行．圖線的橫軸截距代表了截止頻率νc，而νc＝eq\f（W0，h）,因此鎢的νc大些．綜上所述，B圖正確．答案：B10.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生．由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動(dòng)．光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出．反向電壓U由電壓表V測(cè)出,且遏止電壓為Uc.在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是（)解析：當(dāng)反向電壓U和入射光頻率ν一定時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比，則單位時(shí)間到達(dá)陽極A的光電子數(shù)與光強(qiáng)也成正比，故光電流i與光強(qiáng)I成正比，所以選項(xiàng)A正確．由動(dòng)能定理得－eUc＝0－Ek，又因Ek＝hν－W0，所以Uc＝eq\f（h,e)ν－eq\f(W0，e）,可知遏止電壓Uc與頻率ν是線性關(guān)系，但不是正比例關(guān)系，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的，所形成的光電流強(qiáng)度會(huì)隨反向電壓的增大而減小，選項(xiàng)C正確．根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律，可知選項(xiàng)D正確．答案：B11．鋁的逸出功是4。2eV，現(xiàn)在將波長(zhǎng)為200nm的光照射鋁的表面．(已知h＝6。63×10－34J·s）（1)求光電子的最大初動(dòng)能；（2)求遏止電壓；（3)求鋁的截止頻率．解析：（1)根據(jù)光電效應(yīng)方程,有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f（6。63×10－34×3。0×108,200×10－9）J－4。2×1.6×10－19J＝3.225×10－19J。(2)由動(dòng)能定理Ek＝eUc，可得Uc＝eq\f(Ek,e）＝eq\f(3.225×10－19，1。6×10－19)V≈2.016V。（3)由hνc＝W0可得νc＝eq\f（W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19，6.63×10－34）Hz≈1.014×1015Hz.答案：（1）3.225×10－19J(2）2。016V(3）1.014×1015Hz[C組學(xué)霸沖刺］12．鋁的逸出功W0＝6.72×10－19J，現(xiàn)將波長(zhǎng)λ＝200nm的光照射鋁的表面．若射出的具有最大初動(dòng)能的光電子與一靜止的電子發(fā)生正碰,則碰撞中兩電子電勢(shì)能增加的最大值是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν－W0＝heq\f（c