第十二章第1讲

一、选择题(本题共12小题，1～7题为单选题，8～12题为多选题)1．(2018·邢台模拟)下列关于概率波的说法中，正确的是()A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过解析：B德布罗意波是概率波，它与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同，故A项错误；物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律，故B项正确；概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但其本质是不一样的，故C项错误；根据测不准原理，在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过，故D项错误．2.如图为黑体辐射的强度与波长的关系图像，从图像可以看出，随着温度的升高，则()A．各种波长的辐射强度都有减少B．只有波长短的辐射强度增加C．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．辐射电磁波的波长先增大后减小解析：C由图像可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误，C正确．随着温度的升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大，故D错误．所以C选项是正确的．3．关于康普顿效应下列说法中正确的是()A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变短B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中C．康普顿效应证明了光的波动性D．光子具有动量解析：D在康普顿效应中，当X射线与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝eq\f(h,p)，知波长增大，故A项错误；康普顿效应不仅出现在石墨对X射线的散射中，不同的光子都可以出现，故B项错误；康普顿效应揭示了光具有粒子性，故C项错误；康普顿效应进一步表明光子具有动量，故D项正确．4．如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔张开一定角度．用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变．再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小．下列相关说法中正确的是()A．增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变大B．紫外线的频率大于金属锌的截止频率C．铜网带负电D．改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小解析：B根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变；再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的光电子跑到铜网上，导致其电量减小，当增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变更小，由此可知，铜网带正电，故A、C项错误；只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会发生光电效应，故B项正确；根据光电效应产生条件，当改用紫光照射，则紫光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，故D项错误．5.(2018·宁德模拟)如图所示，当电键K断开时，用频率为ν的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零，合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于U时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于U时，电流表读数为零．已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e.则这种阴极材料的极限频率为()A.eq\f(eU,h) B．ν－eq\f(eU,h)C．ν D．ν＋eq\f(eU,h)解析：B合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于U时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于U时，电流表读数为零；根据爱因斯坦光电效应方程，阴极材料的逸出功为：eU＝Ekm＝hν－W＝hν－hν0.那么这种阴极材料的极限频率为ν0＝ν－eq\f(eU,h)，故A、C、D项错误，B项正确．6．频率为ν的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为Ekm，改用频率为3ν的光照射同一金属材料，则所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()A．3Ekm B．Ekm＋hνC．Ekm－hν D．Ekm＋2hν解析：D根据光电效应方程得，金属的逸出功为W0＝hν－Ekm，改用频率为3ν的光照射同一金属材料，则所产生光电的最大初动能Ekm′＝3hν－W0＝Ekm＋2hν，故D项正确，A、B、C项错误．7．(2018·南宁模拟)某同学采用如图甲所示的装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束单色光照射图甲中的光电管的阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Ua，则下列论述正确的是()A．a、c两束光的光强相同B．a、c两束光的频率相同C．b光束光子的能量最小D．b光束的波长最长，遏止电压最大解析：B由图可知，a的饱和电流最大，因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数量大，光强大，故A项错误；当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压．对应的光的频率为截止频率，根据eU＝hν－W，入射光的频率越高，对应的遏止电压U越大．a光、c光的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，而b光的频率大，能量大，且对应的波长最小，故B项正确，C、D项错误．8.(2018·西安模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是()A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eVB．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C．若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大D．若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零解析：AC由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6V，由Ek＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5V，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5eV的光照射阴极K，则遏止电压为5V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍可能为零，选项D错．9．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U不可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克制量，e为电子电量)()A．U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W,e) B．U＝eq\f(2hν,e)－eq\f(W,e)C．U＝eq\f(3hν,2e)－eq\f(W,e) D．U＝2hν－W解析：ACD根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nhν，n＝2,3,4…，则有：eU＝nhν－W，解得：U＝eq\f(nhν,e)－eq\f(W,e)；n＝2,3,4…；故B项正确，A、C、D项错误．

10．(2017·全国卷Ⅲ)在电光效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量，下列说法正确的是()A．若νa>νb，则一定有Ua<UbB．若νa>νb，则一定有Eka>EkbC．若Ua<Ub，则一定有Eka<EkbD．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb解析：BC由爱因斯坦光电效应方程hν＝Ekm＋W0，由动能定理可得Ekm＝eU，故当νa>νb时，Ua>Ub，Eka>Ekb，故A错误，B正确；若Ua<Ub，则一定有Eka<Ekb，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D错误．11.如图所示是某次实验中得到的甲、乙两种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，两金属的逸出功分别为W甲、W乙，如果用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则下列关系正确的是()A．W甲>W乙 B．W甲<W乙C．E甲<E乙 D．E甲＝E乙解析：AC根据光电效应方程得：Ekm＝hν－W0＝hν－hν0，又Ekm＝qUc，解得：Uc＝eq\f(h,q)ν－eq\f(W0,Q)，知Uc－ν图线，当Uc＝0时，ν＝νc，由图像可知，金属甲的极限频率大于金属乙，则金属甲的逸出功大于乙的，即W甲>W乙．如果用ν0频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同频率的光入射时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E甲<E乙，故A、C项正确，B、D项错误．故选A、C.12．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图像，下列说法正确的是A．每秒钟阴极发射的光电子数为4.0×1012个B．光电子飞出阴极K时的最大动能为9.6×10－20JC．光电子飞出阴极K时的最大动能为6.0×10－20JD．该阴极材料的极限频率为4.6×1014Hz解析：ABD每秒发射光电子个数n＝eq\f(Imt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－19)＝4.0×1012个，故A项正确；根据能量守恒定律得Ekm＝eU0＝0.6eV＝9.6×10－20J，故B项正确、C项错误；由爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝heq\f(c,λ)－hν0，解得ν0＝4.6×1014Hz，故D项正确．二、非选择题13．(2018·江苏单科，12C(2))光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为eq\f(λ0,2)的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为