2024-2025學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性測評含解析新人教版選修3-5

PAGE5-光的粒子性課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)下列關(guān)于光子的說法中,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,每一份叫作一個光子B.光子的能量由光強(qiáng)確定,光強(qiáng)大,每份光子的能量肯定大C.光子的能量由光頻率確定,其能量與它的頻率成正比D.光子可以被電場加速解析依據(jù)愛因斯坦的光子說,在空間傳播的光不是連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫作一個光子,光子的能量ε=hν,與光的強(qiáng)度無關(guān),故A、C正確,B錯誤;光子不帶電,不能被電場加速,D錯誤。答案AC2.(多選)在演示光電效應(yīng)的試驗中,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)照耀鋅板時,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(fù)電B.鋅板帶正電,指針帶正電C.若用黃光照耀鋅板,則可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D.若用紅光照耀鋅板,則鋅板能放射光電子解析鋅板在紫外線照耀下,發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,有光電子飛出,故鋅板帶正電,指針上的部分電子被吸引到鋅板上發(fā)生中和,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,都可能不產(chǎn)生光電效應(yīng),C對、D錯。答案BC3.康普頓散射的主要特征是()A.散射光的波長與入射光的波長全然不同B.散射光的波長有些與入射光的相同,但有些變短了,散射角的大小與散射波長無關(guān)C.散射光的波長有些與入射光的相同,但也有變長的,也有變短的D.散射光的波長有些與入射光的相同,有些散射光的波長比入射光的波長長些,且散射光波長的變更量與散射角的大小有關(guān)解析光子和電子相碰撞,光子有一部分能量傳給電子,散射光子的能量削減,于是散射光的波長大于入射光的波長。散射角不同,能量削減狀況不同,散射光的波長也有所不同。也有一部分光子與整個散射物的原子交換能量,由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量,碰撞前后光子能量幾乎不變,波長不變。故只有D正確。答案D4.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律,下列說法中正確的是()A.只有入射光的波長大于該金屬的極限波長,光電效應(yīng)才能發(fā)生B.光電子的最大初動能跟入射光的強(qiáng)度成正比C.發(fā)生光電效應(yīng)的時間一般都大于10-7sD.發(fā)生光電效應(yīng)時,單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比解析由ε=hν=hcλ知,當(dāng)入射光波長大于極限波長時,不能發(fā)生光電效應(yīng),故A錯;由Ek=hν-W0知,最大初動能由入射光頻率確定,與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故B錯;發(fā)生光電效應(yīng)的時間一般不超過10-9答案D5.(多選)如圖所示,電路中全部元件完好,光照耀到光電管上,靈敏電流計中沒有電流通過。其緣由可能是()A.入射光太弱B.入射光波長太長C.光照時間太短D.電源正、負(fù)極接反解析金屬存在截止頻率,超過截止頻率的光照耀金屬才會有光電子射出。放射的光電子的動能隨頻率的增大而增大,動能小時不能克服反向電壓,也不能有光電流。入射光的頻率低于截止頻率,不能產(chǎn)生光電效應(yīng),與光照強(qiáng)弱無關(guān),選項B正確,A錯誤;電路中電源正負(fù)極接反,對光電管加了反向電壓,若該電壓超過了遏止電壓,也沒有光電流產(chǎn)生,D正確;光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時間無關(guān),C錯誤。答案BD6.(多選)用頻率為ν1的單色光照耀某種金屬表面,發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象?，F(xiàn)改為頻率為ν2的另一單色光照耀該金屬表面,下面說法正確的是()A.假如ν2>ν1,能夠發(fā)生光電效應(yīng)B.假如ν2<ν1,不能夠發(fā)生光電效應(yīng)C.假如ν2>ν1,逸出光電子的最大初動能增大D.假如ν2>ν1,逸出光電子的最大初動能不受影響解析用頻率為ν1的光照耀可以發(fā)生光電效應(yīng),ν2>ν1,所以也能發(fā)生光電效應(yīng),由Ekm=hν-W0知,Ekm增加。答案AC7.紫光在真空中的波長為4.5×10-7m,問:(1)紫光光子的能量是多少?(2)用它照耀極限頻率為ν0=4.62×1014Hz的金屬鉀時能否產(chǎn)生光電效應(yīng)?(3)若能產(chǎn)生,則光電子的最大初動能為多少?(h=6.63×10-34J·s)解析(1)紫光光子的能量E=hν=hcλ=4.42×10-19(2)紫光頻率ν=cλ=6.67×1014Hz,因為ν>ν0(3)光電子的最大初動能為Ekm=hν-W=h(ν-ν0)=1.36×10-19J。答案(1)4.42×10-19J(2)能(3)1.36×10-19J實力提升1.(多選)產(chǎn)生光電效應(yīng)時,關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek,下列說法正確的是()A.對于同種金屬,Ek與照耀光的強(qiáng)度無關(guān)B.對于同種金屬,Ek與照耀光的波長成反比C.對于同種金屬,Ek與照耀光的時間成正比D.對于同種金屬,Ek與照耀光的頻率成線性關(guān)系E.對于不同種金屬,若照耀光頻率不變,Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系解析Ek=hν-W0=hcλ-W0,同種金屬逸出功相同,最大初動能與照耀光強(qiáng)度無關(guān),與照耀光的波長有關(guān)但不是反比例函數(shù)關(guān)系,最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系,不同種金屬,保持入射光頻率不變,最大初動能Ek答案ADE2.已知金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖象如圖中的直線1所示。某種單色光照耀到金屬鋅的表面時,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E1。若該單色光照耀到另一金屬表面時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E2,E2<E1,關(guān)于這種金屬的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖象應(yīng)是圖中的()A.a B.bC.c D.上述三條圖線都不正確解析依據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ek-ν為一次函數(shù),普朗克常量h是斜率,h是確定的值,雖然金屬的逸出功不同,但兩個Ek-ν圖象的斜率相同,兩個直線平行,同時再利用Ek=hν-W0,結(jié)合圖象E2<E1,hν相同,所以W1<W2,即直線在縱軸上的截距W2大,故選A。答案A3.(多選)頻率為ν的光子,具有的能量為hν,動量為hνc,將這個光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上,光子將偏離原運動方向,這種現(xiàn)象稱為光子的散射。下列關(guān)于光子散射的說法正確的是(A.光子變更原來的運動方向,且傳播速度變小B.光子由于在與電子碰撞中獲得能量,因而頻率增大C.由于受到電子碰撞,散射后的光子波長大于入射光子D.由于受到電子碰撞,散射后的光子頻率小于入射光子的頻率解析碰撞后光子變更原來的運動方向,但傳播速度不變,光子由于在與電子碰撞中損失能量,因而頻率減小,即ν1>ν2,再由c=λν1=λν2,得到λ1<λ2,故選項C、D正確。答案CD4.頻率為ν的光照耀某金屬時,產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm。改為頻率為2ν的光照耀同一金屬,所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)()A.Ekm-hν B.2EkmC.Ekm+hν D.Ekm+2hν解析依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:Ekm=hν-W0,若入射光頻率為2ν,則Ekm'=h·2ν-W0=2hν-(hν-Ekm)=hν+Ekm,故選C。答案C5.(多選)在光電效應(yīng)試驗中,用頻率為ν的光照耀光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng)。下列說法正確的是()A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消逝C.改用頻率小于ν的光照耀,肯定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于ν的光照耀,光電子的最大初動能變大解析增大入射光的強(qiáng)度,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多,光電流增大,A項正確;光電效應(yīng)的發(fā)生與入射光的強(qiáng)度無關(guān),B項錯誤;入射光頻率小于ν時,若仍大于金屬的截止頻率,仍能發(fā)生光電效應(yīng),C項錯誤;增大入射光的頻率時,由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能變大,D項正確。答案AD6.光電效應(yīng)試驗中,用波長為λ0的單色光A照耀某金屬板時,剛好有光電子從金屬表面逸出。當(dāng)波長為λ02的單色光B照耀該金屬板時,光電子的最大初動能為,A、B兩種光子的動量之比為。(已知普朗克常量為h、光速為解析由題意知hcλ0hcλ02聯(lián)立①②可得:Ekm=hcλ光子A的動量pA=hλ光子B的動量pB=hλ聯(lián)立①②可得:p答案hcλ017.鋁的逸出功為4.2eV,現(xiàn)用波長200nm的光照耀鋁的表面。已知h=6.63×10-34J·s,求:(1)光電子的最大初動能;(2