鲁科版选修35 光电效应 康普顿效应 第1课时 作业 (1).docx

5.1光电效应 5.2康普顿效应1.如图所示，一验电器与锌板相连，在a处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角.（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）.（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转.那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （选填“有”或“无”）偏转.（3）实验室用功率p=1 500 w的紫外灯演示光电效应.紫外线波长=253 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.510-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数约为 .（已知h=6.6310-34 js）【解析】（1）用紫外线照射锌板时发生光电效应，锌板因有光电子逸出而带正电，当用带负电的金属小球接触时中和了一部分正电荷，使验电器的带电荷量减小，指针偏角减小.（2）用黄光照射锌板不能发生光电效应，说明黄光的频率低于锌板的极限频率，而红外线的频率比黄光的频率还低，所以用红外线照射锌板时，验电器的指针无偏转.（3）因为紫外灯发光的能量分布在半径为d的球面上，所以由能量守恒有：，解得n=4.775.【答案】（1）减小 （2）无 （3）52紫外线光子的动量为.一个静止的o3吸收了一个紫外线光子后沿着_方向运动【解析】由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的o3分子与光子原来运动方向相同【答案】光子原来运动的3(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子() a一定落在中央亮纹处b可能落在亮纹处c可能落在暗纹处d落在中央亮纹处的可能性最大【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有b、c、d正确【答案】bcd4对光的认识，下列说法不正确的是() a个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性b光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的c光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了d光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显【解析】光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，a选项正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，b选项正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，c选项错误，d选项正确【答案】c5关于电子的运动规律，以下说法正确的是 ()a电子如果表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律b电子如果表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律c电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律d电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律【解析】由于运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵循牛顿运动定律，a、b错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且概率遵循波动规律，c正确，d错误【答案】c6.关于光的波粒二象性，下述说法中错误的是 ( )a.频率高的光子易显示波动性 b.个别光子产生的效果易显示粒子性c.光的衍射说明光具有波动性 d.光电效应说明光具有粒子性解析：光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，c正确.光电效应说明光具有粒子性，d正确.大量光子具有波动性，个别光子具有粒子性，b正确.频率高的光子波长短更能显示粒子性，a错.答案：a7.爱因斯坦由光电效应的实验规律猜测光具有粒子性，从而提出光子说.从科学研究的方法来看，这属于 ( )a.等效替代 b.控制变量 c.科学假说 d.数学归纳解析：根据实验现象提出理论支持，这种方法叫“科学假说”.答案：c8.关于光的本性，下列说法正确的是( )a.光的波粒二象性说明光既和宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同b.大量光子的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性c.光在传播时，往往表现波动性；光在跟物质相互作用时，往往表现出粒子性d.光既具有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾解析：光能衍射、干涉，说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，但光波不同于宏观中的机械波，具有的粒子性也不同于宏观中的实际物体，故a选项错误.同时，根据波粒二象性原理，可判断b、c、d选项正确.答案：bcd9.频率为的光子，具有的能量为h,动量为h/c,将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射.散射后的光子( )a.改变原来的运动方向，但频率保持不变b.光子将从电子处获得能量，因而频率将增大c.散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反d.由于电子受到碰撞时会吸收光子的一部分能量，散射后的光子频率低于入射光的频率解析：由于电子的能量增加，根据能量守恒可以知道，光子的能量应当减少，频率降低，d正确.答案：d10.物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识（ ）a.曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点，表现出光的波动性b.单个光子通过双缝后的落点可以预测c.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性d.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方【解析】少数光子落点不确定，到达某点的概率受波动规律支配，体现了粒子性.大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，体现了波动性，故只有d正确.【答案】d11.在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，这是因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近.已知中子质量m=1.6710-27 kg，则德布罗意波长=1.8210-10 m的热中子动能的数量级为（ ）a.10-17 j b.10-19 j c.10-21 j d.10-24 j【解析】根据德布罗意波理论，中子动量p=,中子动能ek=，代入数据可以估算出数量级，选项c正确.【答案】c12.如图所示为证实电子波存在的实验装置，从f上漂出的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压u=104 v，电子质量为m=0.9110-30 kg，普朗克常量h=6.6310-34 js.电子被加速后通过小孔k1和k2后入射到薄的金膜上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹.试计算电子的德布罗意波长.【解析】将ue=，p=，=联立，代入数据可得=1.2310-11 m.【答案】1.2310-11 m13光具有波粒二象性，光子的能量h，其中频率表示波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系p.若某激光管以p60 w的功率发射波长663 nm的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在1 s内发射出多少个光子？(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力f为多大？ 【解析】(1)光子不仅有能量，而且有动量，照射物体时，产生的作用力可根据动量定理求解设在时间t内发射出的光子数为n，光子频率为，每个光子的能量h，所以p(t1 s)而解得n(个)2.01020(个)(2)在时间t内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光子的总动量为p总npn.根据动量定理有ftp总，解得黑体表面对光子束的作用力为f n2.0107 n.又根据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力ff2.0107 n.【答案】(1)2.01020(2)2.0107 n14科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒每单位面积接收到的光子数为n，光子平均波长为，太阳帆面积为s，反射率100%，设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m.(1)求飞船加速度的表达式(光子动量p)；(2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？【解析】(1)光子