2024-2025学年高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性测评含解析新人教版选修3-5

PAGE5-光的粒子性课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)下列关于光子的说法中,正确的是()A.在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫作一个光子B.光子的能量由光强确定,光强大,每份光子的能量肯定大C.光子的能量由光频率确定,其能量与它的频率成正比D.光子可以被电场加速解析依据爱因斯坦的光子说,在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫作一个光子,光子的能量ε=hν,与光的强度无关,故A、C正确,B错误;光子不带电,不能被电场加速,D错误。答案AC2.(多选)在演示光电效应的试验中,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)照耀锌板时,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.若用黄光照耀锌板,则可能不产生光电效应现象D.若用红光照耀锌板,则锌板能放射光电子解析锌板在紫外线照耀下,发生光电效应现象,有光电子飞出,故锌板带正电,指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和,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,都可能不产生光电效应,C对、D错。答案BC3.康普顿散射的主要特征是()A.散射光的波长与入射光的波长全然不同B.散射光的波长有些与入射光的相同,但有些变短了,散射角的大小与散射波长无关C.散射光的波长有些与入射光的相同,但也有变长的,也有变短的D.散射光的波长有些与入射光的相同,有些散射光的波长比入射光的波长长些,且散射光波长的变更量与散射角的大小有关解析光子和电子相碰撞,光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量削减,于是散射光的波长大于入射光的波长。散射角不同,能量削减状况不同,散射光的波长也有所不同。也有一部分光子与整个散射物的原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量,碰撞前后光子能量几乎不变,波长不变。故只有D正确。答案D4.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=hcλ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确定,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10-9答案D5.(多选)如图所示,电路中全部元件完好,光照耀到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过。其缘由可能是()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、负极接反解析金属存在截止频率,超过截止频率的光照耀金属才会有光电子射出。放射的光电子的动能随频率的增大而增大,动能小时不能克服反向电压,也不能有光电流。入射光的频率低于截止频率,不能产生光电效应,与光照强弱无关,选项B正确,A错误;电路中电源正负极接反,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,D正确;光电效应的产生与光照时间无关,C错误。答案BD6.(多选)用频率为ν1的单色光照耀某种金属表面,发生光电效应现象。现改为频率为ν2的另一单色光照耀该金属表面,下面说法正确的是()A.假如ν2>ν1,能够发生光电效应B.假如ν2<ν1,不能够发生光电效应C.假如ν2>ν1,逸出光电子的最大初动能增大D.假如ν2>ν1,逸出光电子的最大初动能不受影响解析用频率为ν1的光照耀可以发生光电效应,ν2>ν1,所以也能发生光电效应,由Ekm=hν-W0知,Ekm增加。答案AC7.紫光在真空中的波长为4.5×10-7m,问:(1)紫光光子的能量是多少?(2)用它照耀极限频率为ν0=4.62×1014Hz的金属钾时能否产生光电效应?(3)若能产生,则光电子的最大初动能为多少?(h=6.63×10-34J·s)解析(1)紫光光子的能量E=hν=hcλ=4.42×10-19(2)紫光频率ν=cλ=6.67×1014Hz,因为ν>ν0(3)光电子的最大初动能为Ekm=hν-W=h(ν-ν0)=1.36×10-19J。答案(1)4.42×10-19J(2)能(3)1.36×10-19J实力提升1.(多选)产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能Ek,下列说法正确的是()A.对于同种金属,Ek与照耀光的强度无关B.对于同种金属,Ek与照耀光的波长成反比C.对于同种金属,Ek与照耀光的时间成正比D.对于同种金属,Ek与照耀光的频率成线性关系E.对于不同种金属,若照耀光频率不变,Ek与金属的逸出功成线性关系解析Ek=hν-W0=hcλ-W0,同种金属逸出功相同,最大初动能与照耀光强度无关,与照耀光的波长有关但不是反比例函数关系,最大初动能与入射光的频率成线性关系,不同种金属,保持入射光频率不变,最大初动能Ek答案ADE2.已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象如图中的直线1所示。某种单色光照耀到金属锌的表面时,产生的光电子的最大初动能为E1。若该单色光照耀到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2,E2<E1,关于这种金属的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的()A.a B.bC.c D.上述三条图线都不正确解析依据光电效应方程知,Ek-ν为一次函数,普朗克常量h是斜率,h是确定的值,虽然金属的逸出功不同,但两个Ek-ν图象的斜率相同,两个直线平行,同时再利用Ek=hν-W0,结合图象E2<E1,hν相同,所以W1<W2,即直线在纵轴上的截距W2大,故选A。答案A3.(多选)频率为ν的光子,具有的能量为hν,动量为hνc,将这个光子打在处于静止状态的电子上,光子将偏离原运动方向,这种现象称为光子的散射。下列关于光子散射的说法正确的是(A.光子变更原来的运动方向,且传播速度变小B.光子由于在与电子碰撞中获得能量,因而频率增大C.由于受到电子碰撞,散射后的光子波长大于入射光子D.由于受到电子碰撞,散射后的光子频率小于入射光子的频率解析碰撞后光子变更原来的运动方向,但传播速度不变,光子由于在与电子碰撞中损失能量,因而频率减小,即ν1>ν2,再由c=λν1=λν2,得到λ1<λ2,故选项C、D正确。答案CD4.频率为ν的光照耀某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照耀同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()A.Ekm-hν B.2EkmC.Ekm+hν D.Ekm+2hν解析依据爱因斯坦光电效应方程得:Ekm=hν-W0,若入射光频率为2ν,则Ekm'=h·2ν-W0=2hν-(hν-Ekm)=hν+Ekm,故选C。答案C5.(多选)在光电效应试验中,用频率为ν的光照耀光电管阴极,发生了光电效应。下列说法正确的是()A.增大入射光的强度,光电流增大B.减小入射光的强度,光电效应现象消逝C.改用频率小于ν的光照耀,肯定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照耀,光电子的最大初动能变大解析增大入射光的强度,单位时间内逸出的光电子数目增多,光电流增大,A项正确;光电效应的发生与入射光的强度无关,B项错误;入射光频率小于ν时,若仍大于金属的截止频率,仍能发生光电效应,C项错误;增大入射光的频率时,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能变大,D项正确。答案AD6.光电效应试验中,用波长为λ0的单色光A照耀某金属板时,刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为λ02的单色光B照耀该金属板时,光电子的最大初动能为,A、B两种光子的动量之比为。(已知普朗克常量为h、光速为解析由题意知hcλ0hcλ02联立①②可得:Ekm=hcλ光子A的动量pA=hλ光子B的动量pB=hλ联立①②可得:p答案hcλ017.铝的逸出功为4.2eV,现用波长200nm的光照耀铝的表面。已知h=6.63×10-34J·s,求:(1)光电子的最大初动能;(2