高中物理人教版5第十七章波粒二象性 第十七章2光的粒子性

第十七章波粒二象性2光的粒子性1．(多选)下列对光子的认识，正确的是()A．光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的粒子B．光子说中的光子就是光电效应中的光电子C．在空间中传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，简称光子，而牛顿的微粒说中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面的粒子，故A、B选项错误，C选项正确．由ε＝hν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确．答案：CD2．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是()A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正负极接反解析：光电管电路中形成电流的条件：一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极．其中有无光电子逸出取决于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定．一旦电源正负极接反且电压超过遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，即使发生了光电效应，电路中也不能形成光电流．故该题的正确选项是B、D.答案：BD3．用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较强的太阳光照射该金属，则()A．可能不发生光电效应B．逸出光电子的时间明显变长C．逸出光电子的最大初动能不变D．单位时间逸出光电子的数目变小解析：由于太阳光中含有紫光，所以照射该金属时仍能发生光电效应且逸出的光电子的最大初动能不变，A项错误，C项正确；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B项错误；又因为光强变强，所以单位时间内逸出的光电子数目变大，D项错误．答案：C4．(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图所示，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．若用黄光照射锌板，则不能产生光电效应现象D．若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子解析：锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，部分正电荷转移到灵敏静电计上，使指针带正电，B对，A错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都不能产生光电效应，C对，D错．答案：BC5．若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，试问该光子的动量和波长是多少(电子的静止能量为m0c2解析：一个电子的静止能量为m0c2，由题意知hν＝m0c光子的动量p＝eq\f(ε,c)＝eq\f(m0c2,c)＝m0c＝×10－31kg×3×108m/s＝×10－22kg·m/s，光子的波长λ＝eq\f(h,p)＝eq\f×10－34J·s,×10－22kg·m/s)＝4nm.答案：×10－22kg·m/s41．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是()A．红光 B．橙光C．黄光 D．绿光解析：按照爱因斯坦的光子说，光子的能量ε＝hν，h为普朗克常量，说明光子的能量与光的频率成正比，而上述四种单色光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子能量最小的是红光，所以选项A正确．答案：A2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于10－7sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比解析：由ε＝hν＝heq\f(c,λ)知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错．由Ek＝hν－W0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故B错．发生光电效应的时间一般不超过10－9s，故C错．答案：D3．对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是()A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率不低于某一截止频率答案：D4．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定()A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小解析：由a、b、c三束单色光的波长关系λa>λb>λc及波长、频率的关系知：三束单色光的频率关系为：νa<νb<νc.故当b光束恰能使金属发生光电效应时，a光束必然不能使该金属发生光电效应，c光束必然能使该金属发生光电效应，A对，B错；又因为发生光电效应时释放的光电子数目与光照强度有关，光照越强，光电子数目越多，由于光照强度未知，所以光电子数目无法判断，C错；光电子的最大初动能与入射光频率有关，频率越高，最大初动能越大，所以c光束照射时释放出的电子的最大初动能最大，D错．故正确选项为A.答案：A5．(多选)如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．从图中可知()A．Ek与ν成正比B．入射光频率必须大于或等于截止频率νc时，才能产生光电效应C．对同一种金属而言，Ek仅与ν有关D．Ek与入射光强度成正比解析：由Ek＝hν－W0知B、C正确，A、D错误．答案：BC6．(多选)已知能使某金属产生光电效应的截止频率为νc，则()A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析：因入射光的频率大于极限频率时会产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－hνc＝hνc，故B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C错误；由Ek＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，当ν增大一倍时：eq\f(Ek′,Ek)＝eq\f(2ν－νc,ν－νc)≠2，故D错误．答案：AB7．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________(填“减小”“增大”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照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．解析：紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子，锌板及与它连在一起的验电器都带正电，带负电的金属小球与其接触后，中和一部分正电荷，验电器指针偏角将减小．红外线比黄光的频率更低，更不可能发生光电效应，所以验电器指针无偏转．能否发生光电效应与入射光的强度无关．答案：减小无8．频率为ν的光照射到一种金属表面上，有电子从金属表面逸出，当所加反向电压U的大小增大到3V时，光电流刚好减小为零．已知这种金属的截止频率为νc＝×1014Hz，因此入射光的频率ν＝________Hz(电子电荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝10－34J·s)．解析：光电子的最大初动能Ek＝eUc.①由爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－hνc.②联立①②得：ν＝eq\f(eUc,h)＋νc＝×1015Hz.答案：×10159．铝的逸出功为eV，现用波长200nm的光照射铝的表面．已知h＝×10－34J·s，求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率．解析：(1)根据光电效应方程Ek＝hν－W0有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f×10－34×