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6.5對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解考點(diǎn)1:對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解1.光子與光電子:光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子,其本質(zhì)是電子,光照射金屬是因,產(chǎn)生光電子是果。2.光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能:光照射到金屬表面時(shí),光子的能量全部被電子吸收,電子吸收了光子的能量,可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分為光電子的初動(dòng)能;只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí),只需克服原子核的引力做功,才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能。3.光子的能量與入射光的強(qiáng)度:光子的能量即每個(gè)光子的能量,其值為ε=hν(ν為光子的頻率),其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量,入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量hν與入射光子數(shù)n的乘積。即光強(qiáng)等于nhν?!纠?】(多選)一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),已知紫光的頻率大于綠光則下列說(shuō)法正確的是()A.若增加綠光的照射強(qiáng)度,則逸出的光電子數(shù)增加B.若增加綠光的照射強(qiáng)度,則逸出的光電子最大初動(dòng)能增加C.若改用紫光照射,則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)D.若改用紫光照射,則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加【解析】AD光電效應(yīng)的規(guī)律表明:入射光的頻率決定著是否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能的大小,當(dāng)入射光頻率增加后,產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能也增加,而照射光的強(qiáng)度增加,會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加,又知紫光頻率高于綠光,故選項(xiàng)正確的有A、D。關(guān)于光電效應(yīng)的兩點(diǎn)提醒發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)需滿足:照射光的光子的能量ε>W(wǎng)0。光電子的最大初動(dòng)能只與照射光的頻率及金屬的逸出功有關(guān),而與照射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),強(qiáng)度大小決定了逸出光電子的數(shù)目多少。1.某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng),則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A.延長(zhǎng)光照時(shí)間B.增大光的強(qiáng)度C.換用頻率較高的光照射D.換用頻率較低的光照射【解析】C光照射金屬時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng),取決于入射光的頻率是否大于金屬的截止頻率,與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤,所以選項(xiàng)C正確??键c(diǎn)2:光的波粒二象性1.2.大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性,個(gè)別光子表現(xiàn)出粒子性,光具有波粒二象性?!纠?】有關(guān)光的本性,下列說(shuō)法正確的是()A.光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,兩種性質(zhì)是不相容的B.光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波,光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C.大量光子才具有波動(dòng)性,個(gè)別光子只具有粒子性D.由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,無(wú)法只用其中一種去說(shuō)明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性【解析】D光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,但它又不同于宏觀觀念中的機(jī)械波和粒子。波動(dòng)性和粒子性是光在不同情況下的不同表現(xiàn),是同一客體的兩個(gè)不同側(cè)面、不同屬性,我們無(wú)法用其中的一種去說(shuō)明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性。只有選項(xiàng)D正確。(1)光既有波動(dòng)性又有粒子性,二者是統(tǒng)一的。(2)光表現(xiàn)為波動(dòng)性,只是光的波動(dòng)性顯著,粒子性不顯著而已。(3)光表現(xiàn)為粒子性,只是光的粒子性顯著,波動(dòng)性不顯著而已。2.(多選)對(duì)光的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A.個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性B.光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性,不是光子之間的相互作用引起的C.光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí),就不具有粒子性了;光表現(xiàn)出粒子性時(shí),就不具有波動(dòng)性了D.光的波粒二象性應(yīng)理解為:在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯,在另外某種場(chǎng)合下,光的粒子性表現(xiàn)明顯【解析】ABD個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性;光與物質(zhì)相互作用,表現(xiàn)為粒子性,光的傳播表現(xiàn)為波動(dòng)性;光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性,因?yàn)椴▌?dòng)性表現(xiàn)為粒子分布概率,光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性,因?yàn)榇罅苛W拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律,故正確選項(xiàng)有A、B、D??键c(diǎn)3:玻爾原子模型的主要物理思想1.軌道量子化軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。2.能量量子化電子在可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),盡管是變速運(yùn)動(dòng),但它并不釋放能量,原子是穩(wěn)定的。3.躍遷原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為E1)時(shí),它輻射(或吸收)一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定,高能級(jí)Em低能級(jí)En??梢?,電子如果從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道,不是以螺旋線的形式改變半徑大小的,而是從一個(gè)軌道上“跳躍”到另一個(gè)軌道上。玻爾將這種現(xiàn)象叫做電子的躍遷?!纠?】一個(gè)氫原子中的電子從一個(gè)半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷至另一半徑為rb的軌道,已知ra>rb,則在此過(guò)程中()A.原子發(fā)出一系列頻率的光子B.原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要吸收某一頻率的光子D.原子要輻射某一頻率的光子【解析】D因?yàn)槭菑母吣芗?jí)向低能級(jí)躍遷,所以應(yīng)放出光子,故B、C錯(cuò)誤;“直接”從一能級(jí)躍遷到另一能級(jí),只對(duì)應(yīng)某一能級(jí)差,故只能放出某一頻率的光子,故A錯(cuò)誤,D正確。解決玻爾原子模型問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),不向外輻射能量。原子輻射的能量與電子繞核運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān),只由躍遷前后的兩個(gè)能級(jí)差決定。3.(多選)根據(jù)玻爾理論,以下說(shuō)法正確的是()A.電子繞核運(yùn)動(dòng)有加速度,就要向外輻射電磁波B.處于定態(tài)的原子,其電子做變速運(yùn)動(dòng),但它并不向外輻射能量C.原子內(nèi)電子的可能軌道是不連續(xù)的D.原子能級(jí)躍遷時(shí),輻射或吸收光子的能量取決于兩個(gè)軌道的能量差【解析】BCD根據(jù)玻爾理論,電子繞核運(yùn)動(dòng)有加速度,但并不向外輻射能量,也不會(huì)向外輻射電磁波,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;玻爾理論中的第二條假設(shè),就是電子繞核運(yùn)動(dòng)可能的軌道半徑是量子化的,不連續(xù)的,選項(xiàng)C正確;原子在發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí),要放出或吸收一定頻率的光子,光子能量取決于兩個(gè)軌道的能量差,故選項(xiàng)D正確??键c(diǎn)1對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解1.愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,猜測(cè)光具有粒子性,從而提出光子說(shuō),從科學(xué)研究的方法來(lái)說(shuō),這屬于()A.科學(xué)假說(shuō) B.控制變量C.等效替代 D.?dāng)?shù)學(xué)歸納【解析】A愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,猜測(cè)光具有粒子性,從而提出光子說(shuō),科學(xué)研究的方法屬于科學(xué)假說(shuō),故B、C、D錯(cuò)誤,A正確。2.(多選)1905年愛因斯坦提出了光量子理論,簡(jiǎn)稱光子說(shuō),下列選項(xiàng)屬于光子說(shuō)內(nèi)容的是()A.光也是一種電磁波B.光在傳播過(guò)程中是不連續(xù)的,它由數(shù)值分立的能量子組成,這個(gè)能量子叫光子C.每個(gè)光子的能量為E=hν,h為普朗克常量D.光的能量是連續(xù)不可分割的【解析】BC光子說(shuō)認(rèn)為光在某些方面會(huì)表現(xiàn)得像是由一些粒子(即一個(gè)個(gè)有確定能量和動(dòng)量的“光子”)組成,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;光子說(shuō)認(rèn)為光在傳播過(guò)程中是不連續(xù)的,它由數(shù)值分立的能量子組成,這個(gè)能量子叫光子,每個(gè)光子的能量為E=hν,h為普朗克常量,故B、C兩項(xiàng)正確;光在傳播過(guò)程中,是不連續(xù)的,它由數(shù)值分立的能量子組成,簡(jiǎn)稱為光子,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.在圖示電路中,G為靈敏電流表,電流表示數(shù)較小,下列操作一定能使電流表的示數(shù)增大的是()A.只增加電源的電壓B.只增加入射光的頻率C.只增加入射光的強(qiáng)度D.只增加光照時(shí)間【解析】C當(dāng)電源電壓大到一定程度時(shí),所有光電子都能到達(dá)陽(yáng)極,再增加電源電壓就不能增加電流了,故A錯(cuò)誤;增加入射光的頻率只能增加光電子的最大初動(dòng)能,不一定能增加光電流,故B錯(cuò)誤;增加入射光的強(qiáng)度可能產(chǎn)生更多的光電子,從而增加電流,故C正確;增加光照射的時(shí)間,只能增加產(chǎn)生的總電荷量,不能增加電流,故D錯(cuò)誤。4.入射光照到某金屬表面并發(fā)生光電效應(yīng),若把光強(qiáng)度減弱而頻率不變,則()A.金屬的逸出功不變B.可能不發(fā)生光電效應(yīng)C.光電子最大初動(dòng)能會(huì)減小D.從光照到金屬上到發(fā)射出電子的時(shí)間間隔將增長(zhǎng)【解析】A金屬逸出功只與材料有關(guān),與入射光無(wú)關(guān),故A正確;根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知,入射光的頻率大于金屬的極限頻率,頻率不變,則仍能產(chǎn)生光電效應(yīng),故B錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知,入射光的頻率不變,則最大初動(dòng)能不變,故C錯(cuò)誤;光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的,故D錯(cuò)誤。5.在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,原來(lái)不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連。用弧光燈照射鋅板時(shí),驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度,如圖所示,這時(shí)()A.鋅板帶正電,指針帶負(fù)電B.鋅板帶正電,指針帶正電C.鋅板帶負(fù)電,指針帶正電D.鋅板帶負(fù)電,指針帶負(fù)電【解析】B鋅板在弧光燈照射下,發(fā)生光電效應(yīng),有光電子逸出,鋅板失去電子帶正電,驗(yàn)電器與鋅板相連,導(dǎo)致指針帶正電。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。故選B。6.(多選)用綠光照射一個(gè)光電管,能產(chǎn)生光電效應(yīng),欲使光電子從陰極逸出時(shí)最大初動(dòng)能增大,可以()A.改用紅光照射 B.改用紫光照射C.改用藍(lán)光照射 D.增加綠光照射時(shí)間【解析】BC光電子的最大初動(dòng)能與照射時(shí)間或照射強(qiáng)度無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤;最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),入射光子的頻率越大,光電子從陰極逸出時(shí)最大初動(dòng)能越大,所以改用比綠光頻率更大的紫光、藍(lán)光照射,以增大光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能,故A錯(cuò)誤,B、C正確??键c(diǎn)2光的波粒二象性7.對(duì)于光的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法不正確的是()A.在空間傳播的光不是連續(xù)的,而是一份一份的B.光既具有波動(dòng)性又有粒子性C.光具有波動(dòng)性就不具備粒子性,反之亦然D.光不但是一種波,而且是一種電磁波【解析】C通過(guò)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了光的傳播不是連續(xù)的,而是非連續(xù)的一份一份的傳播,選項(xiàng)A正確;光既具有波動(dòng)性又有粒子性,某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)的明顯,另外場(chǎng)合光的粒子性表現(xiàn)得明顯,但光的波動(dòng)性和粒子性是同時(shí)同在的,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電磁波范圍很長(zhǎng),光的波長(zhǎng)范圍包含其中,可以認(rèn)為光是一種電磁波,選項(xiàng)D正確??键c(diǎn)3玻爾原子模型的主要物理思想8.根據(jù)玻爾模型,原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑()A.可以取任意值B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D.是一系列不連續(xù)的特定值【解析】D根據(jù)玻爾模型,原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑是量子化的,是一系列不連續(xù)的特定值,故選D。9.根據(jù)玻爾理論,氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)()A.放出光子,電子的動(dòng)能減小B.放出光子,電子的動(dòng)能增大C.吸收光子,電子的動(dòng)能減小D.吸收光子,電子的動(dòng)能增大【解析】B根據(jù)玻爾躍遷理論,氫原子的電子由外層向內(nèi)則軌道躍遷時(shí),就會(huì)以光子的形式向外釋放能量;根據(jù)動(dòng)能定理,由于電子向原子核靠近,靜電力做正功,所以電子的動(dòng)能增加,故本題選B。10.關(guān)于電磁波,下列說(shuō)法正確的是()A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B.周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā),形成電磁波C.電磁波在傳播過(guò)程中可以發(fā)生干涉、衍射,但不能發(fā)生反射和折射D.電磁波的傳播需要介質(zhì)【解析】B電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無(wú)關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā),形成電磁波,選項(xiàng)B正確;電磁波在傳播過(guò)程中可以發(fā)生干涉、衍射,也可以發(fā)生反射和折射,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電磁波可以在真空中傳播,不需要介質(zhì),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.電子的衍射圖樣證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性B.為了解釋黑體輻射規(guī)律,普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的C.氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí),原子總能量減小D.光電效應(yīng)中極限頻率的存在說(shuō)明了光的波動(dòng)性【解析】AB電子的衍射圖樣證實(shí)了實(shí)物粒子的波動(dòng)性,故A正確;為了解釋黑體輻射規(guī)律,普朗克提出電磁輻射的能量的量子化,故B正確;氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí),電子的動(dòng)能減小,原子總能量增大,故C錯(cuò)誤;光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明了光的粒子性,并不是波動(dòng)性,故D錯(cuò)誤。12.下列說(shuō)法正確的是()A.不管入射光的頻率多大,只要增加入射光的強(qiáng)度,就一定能發(fā)生光電效應(yīng)B.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),增大入射光的強(qiáng)度,光電子的最大初動(dòng)能一定會(huì)增大C.原子核的比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定D.原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí),會(huì)輻射光子【解析】C根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知,如果入射光頻率低于截止頻率,增加光強(qiáng),無(wú)法發(fā)生光電效應(yīng),A錯(cuò)誤;根據(jù)Ek=hν-W0可知,最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;原子核的比結(jié)合能越大,結(jié)合過(guò)程中每個(gè)核子平均損失能量越大,越穩(wěn)定,C正確;原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí),總能量增加,需要吸收能量,D錯(cuò)誤。13.光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波照射下,某些金屬內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來(lái)而形成光電子。下列關(guān)于光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的是(
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