物理大一輪復(fù)習(xí)課時規(guī)范訓(xùn)練第章第節(jié)光電效應(yīng)波粒二象性

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時規(guī)范訓(xùn)練［基礎(chǔ)鞏固題組]1．在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是(）A．光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的B．所有金屬都存在極限頻率C．光電流隨著入射光增強而變大D．入射光頻率越大,光電子最大初動能越大解析：選C。光具有波粒二象性，即光既具有波動性又具有粒子性．光電效應(yīng)證實了光的粒子性．因為光子的能量是一份一份的，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時性，這與光的波動性矛盾，A項錯誤；同理，因為光子的能量不能積累，所以只有當光子的頻率大于金屬的極限頻率時，才會發(fā)生光電效應(yīng)，B項錯誤；光強增大時,光子數(shù)量和能量都增大，所以光電流會增大,這與波動性無關(guān)，C項正確；一個光電子只能吸收一個光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動能變大，D項錯誤．2．（多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D．動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等解析：選AB。光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實驗規(guī)律都可以用光的粒子性解釋,選項A正確、選項C錯誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，選項B正確；由德布羅意波長公式λ＝eq\f（h,p)和p2＝2m·Ek知動能相等的質(zhì)子和電子動量不同，德布羅意波長不相等，選項D錯誤．3．(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與照射光的強度無關(guān)B．對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比C．對于同種金屬，Ek與光照射的時間成正比D．對于同種金屬,Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系解析：選AD.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0。可得：Ek與照射光的強度和照射時間無關(guān),與照射光的頻率成線性關(guān)系，與波長不成反比，所以A、D正確，B、C錯誤．4．在利用光電管研究光電效應(yīng)的實驗中，入射光照到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，那么()A．從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B．飽和光電流將會減弱C．遏止電壓將會減小D．有可能不再發(fā)生光電效應(yīng)解析：選B.發(fā)生光電效應(yīng)時，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變,則從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將保持不變，選項A錯誤；入射光的強度減弱，則單位時間內(nèi)逸出的光電子的數(shù)目將減小，則飽和光電流將會減弱,選項B正確;根據(jù)eUc＝eq\f(1，2）mveq\o\al(2,m)，入射光的頻率不變,則最大初動能不變，則遏止電壓不變，選項C錯誤;因為光電效應(yīng)能否發(fā)生取決于光的頻率,故仍能發(fā)生光電效應(yīng),選項D錯誤．5．(多選）下列說法正確的是(）A．用光照射某種金屬,有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強度，則逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能不變B．X射線的衍射實驗,證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C．發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比D．在康普頓效應(yīng)中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變長解析：選AD.根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān),選項A正確；電子的衍射說明粒子具有波動性,證實了物質(zhì)波的存在，選項B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，是線性關(guān)系，不是成正比，選項C錯誤；在康普頓效應(yīng)中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，則動量減小，根據(jù)λ＝eq\f（h，p）知波長變長，選項D正確．6．如圖所示電路可研究光電效應(yīng)的規(guī)律．圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極．理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓．現(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動,電流計的讀數(shù)逐漸減小,當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6。0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為________，若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)________(填“為零”或“不為零")．解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:Ek＝hν－W，Ek＝Ue＝6eV，解得逸出功W＝10。5eV－6eV＝4.5eV，若增大入射光的強度,電流計的讀數(shù)仍為零．答案：4。5eV為零7．(1）已知光速為c，普朗克常量為h,則頻率為ν的光子的動量為________．用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去,則光子在反射前后動量改變量的大小為________．(2)幾種金屬的逸出功W0見下表:金屬鎢鈣鈉鉀銣W0（×10－19J)7。265。123。663.603.41用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計算說明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長的范圍為4.0×10－7~7。6×10－7m，普朗克常量h＝6。63×10－34J·s。解析：(1)光子的動量為p＝eq\f（h,λ），光速c＝λν，所以動量p＝eq\f(hν，c)，動量的變化量Δp＝p2－p1＝eq\f(hν,c）－eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(－\f（hν，c)））＝eq\f(2hν,c）.（2)光束中光子的最大能量E＝eq\f(hc,λ)＝eq\f（6.63×10－34×3×108，4×10－7)J＝4。97×10－19J，大于鈉、鉀、銣的逸出功，即鈉、鉀、銣可以發(fā)生光電效應(yīng)．答案：(1)eq\f（hν,c）eq\f（2hν，c)（2)鈉、鉀、銣[綜合應(yīng)用題組]8．研究光電效應(yīng)的電路如圖所示，用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．則在如圖所示的光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是(）解析：選C。光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與光照強度無關(guān)，因此在入射光頻率相同的情況下，遏止電壓相同，在能發(fā)生光電效應(yīng)的前提下，光電流隨著光照強度增大而增大，C正確．A、B表示入射光頻率相同的情況下，遏止電壓不相同，均錯誤．D表示在發(fā)生光電效應(yīng)時，光電流隨著光照強度增大而減小，D錯誤．9．如圖所示，真空中有一平行板電容器,兩極板分別用鋅板和銅板制成(鋅板和銅板的截止頻率分別為ν1和ν2，且ν1＜ν2），極板的面積為S，間距為d。鋅板與靈敏靜電計相連，鋅板和銅板原來都不帶電．現(xiàn)用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，假設(shè)光電子全部到達另一極板，則電容器的最終帶電荷量Q正比于（）A。eq\f(d，S）（ν1－ν） B。eq\f(d，S)（ν1－ν2)C。eq\f(S,d)eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（ν－ν1，νν1)）) D.eq\f（S,d)(ν－ν1)解析：選D?，F(xiàn)用頻率為ν(ν1＜ν＜ν2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，根據(jù)光電效應(yīng)的條件，知該單色光照射鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，照射銅板不能發(fā)生光電效應(yīng)．通過光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能Ekm＝hν－h(huán)ν1。臨界狀態(tài)是電子減速到負極板時速度剛好為零．根據(jù)動能定理有eU＝Ekm＝hν－h(huán)ν1。平行板電容器的電容C∝eq\f（S，d)，而Q＝CU，所以Q∝eq\f(S,d）(ν－ν1），故D正確．10．美國物理學(xué)家密立根以精湛的技術(shù)測出了光電效應(yīng)中幾個重要的物理量．若某次實驗中，他用光照射某種金屬時發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了光電效應(yīng)，且得到該金屬逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖象如圖所示,經(jīng)準確測量發(fā)現(xiàn)圖象與橫軸的交點坐標為4。77，與縱軸交點坐標為0。5.已知電子的電荷量為1.6×10－19C解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，Ek－ν圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為ν0＝4.77×1014Hz≈4.8×1014Hz.根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，當入射光的頻率為ν＝6。0×1014Hz時，最大初動能為Ekm＝0。5eV.當入射光的頻率為ν0＝4.77×1014Hz時，光電子的最大初動能為0.即h×6。0×1014Hz－W0＝0.5×1。6×10－19J,即h×4.77×1014Hz－W0＝0聯(lián)立兩式解得h＝6。5×10－34J·s.答案:6。5×10－344.8×101411．圖示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖,A、K是光電管的兩個電極，已知該光電管陰極的極限頻率為ν0.現(xiàn)將頻率為ν（大于ν0）的光照射在陰極上,則：(1)________是陰極,陰極材料的逸出功等于________．（2)加在A、K間的正向電壓為U時，到達陽極的光電子的最大動能為__________________，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，電流表的示數(shù)的變化情況是________________．(3)為了阻止光電子到達陽極，在A、K間應(yīng)加上U反＝________的反向電壓．(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是(）A．照射光頻率不變,增加光強B．照射光強度不變，增加光的頻率C．增加A、K電極間的電壓D．減小A、K電極間的電壓解析：(1)被光照射的金屬將有光電子逸出，故K是陰極，逸出功與極限頻率的關(guān)系為W0＝hν0。（2）根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出的光電子的最大初動能為hν－h(huán)ν0,經(jīng)過電場加速獲得的能量為eU，所以到達陽極的光電子的最大動能為hν－h(huán)ν0＋eU，隨著電壓增加，單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)量將逐漸增多,但當從陰極逸出的所有光電子都到達陽極時,再增大電壓，也不可能使單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)量增多．所以,電流表的示數(shù)先是逐漸增大，直至保持不變．(3）從陰極逸出的光電子在到達陽極的過程中將被減速，被電場消耗的動能為eUc，如果hν－h(huán)ν0＝eUc,就將沒有光電子能夠到達陽極，所以Uc＝eq\f（hν－h(huán)ν0,e).(4）要增加單位時間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量,就需要增加照射光單位時間內(nèi)入射光子的個數(shù),所以只有A正確．答案：(1)Khν0(2)hν－h(huán)ν0＋eU逐漸增大,直至保持不變(3)eq\f（hν－h(huán)ν0，e)(4）A12．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K,實驗測得流過○G表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)（1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能；(2）該陰極材料的極限波長．解析：(1）光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子