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

PAGE5-2光的粒子性1.关于光子和光电子，下列说法中正确的是（）A.光子就是光电子B.光电子是光电效应中汲取光子后飞离金属表面的电子C.真空中光子和光电子的速度都是光速cD.光电子和光子都带负电荷解析：依据光子说，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，故A错误；光电子是光电效应中汲取光子后飞离金属表面的电子，故B正确；真空中光子是光速c，而光电子的速度不是光速c，故C错误；光电子带负电荷，光子不带电，故D错误.故选B.答案：B2．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果.美国物理学家康普顿由于在这方面的探讨而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖.假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比()A．频率变大 B．速度变小C．光子能量变大 D．波长变长解析：光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，故C错误；由λ＝eq\f(h,p)、E＝hν可知光子频率变小，波长变长，故A错误，D正确；由于光子速度是不变的，故B错误.答案：D3．用紫光照耀某金属恰可发生光电效应，现改用较强的太阳光照耀该金属，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，所以照耀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.如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上，当用紫外线照耀锌板时，发觉验电器指针偏转肯定角度，则（）A.锌板带正电，验电器带负电B.从锌板逸出电子的动能都相等C.撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发觉验电器指针偏角不变D.撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发觉验电器指针偏角会变小解析：用紫外线照耀锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故A错误；从锌板逸出电子的动能不肯定都相等，选项B错误；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，则撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与带正电的锌板接触时，验电器指针偏角会变小，选项C错误，D正确.答案：D5．用不同频率的紫外线分别照耀钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν改变的Ek­ν图象.已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.24eV，若将二者的图线画在同一个Ek­ν坐标图中，用实线表示钨，用虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是()解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν图线应当平行.图线的横轴截距代表了截止频率νc，而νc＝eq\f(W0,h)，因此钨的νc大些.综上所述，B图正确.答案：BA级抓基础1.关于光束的强度、光束的能量及光子的能量的关系正确的说法是（）A.光强增大，光束能量也增大，光子能量也增大B.光强减弱，光束能量也减弱，光子能量不变C.光的波长越长，光束能量也越大，光子能量也越大D.光的波长越短，光束能量也越大，光子能量也越小解析：光子的能量由光的频率确定，与光强无关；而光束的能量由光强确定，光强减弱，光束能量也减弱，故选项A错误，B正确；依据E＝eq\f(hc,λ)可知，光的波长越长，光子能量也越小；光的波长越短，光子能量也越大；选项C、D错误.答案：B2．科学探讨证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子.假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中()A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′解析：光子与电子的碰撞过程中，系统不受外力，也没有能量损失，故系统动量守恒，系统能量也守恒，光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，依据E＝hν，光子的频率减小，依据λ＝eq\f(c,ν)知，波长变长，即λ＜λ′，C正确.答案：C3．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．入射光照耀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．(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．入射光频率必需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：BCB级提实力5．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc.用b光束照耀某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照耀该金属，则可以断定()A．a光束照耀时，不能发生光电效应B．c光束照耀时，不能发生光电效应C．a光束照耀时，释放出的光电子数目最多D．c光束照耀时，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光束必定不能使该金属发生光电效应，c光束必定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推断，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光束照耀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：A6．(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的单色光照耀该金属时，肯定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照耀该金属时，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须要做的功，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，是探讨光电效应的电路图，对于某金属用绿光照耀时，电流表指针发生偏转，则以下说法正确的是（）A.将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数肯定增大B.假如改用紫光照耀该金属时，电流表无示数C.将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照耀时，电流表的示数肯定增大D.将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照耀时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零解析：滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和电流，则电流表的示数可能不变，故A错误；假如改用紫光照耀该金属时，因频率的增加，导致光电子最大初动能增加，则电流表肯定有示数，故B错误；将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照耀时，则光电子的最大初动能增加，但单位时间里通过金属表面的光子数没有改变，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也不变，饱和电流不会改变，则电流表的示数不肯定增大，故C错误；电源的正负极调换，仍用相同的绿光照耀时，将滑动变阻器滑片向右移一些，此时的电压仍小于反向截止电压，则电流表仍可能有示数，故D正确.答案：D8．图甲是光电效应的试验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法不正确的是()图甲图乙A．由图线①、③可知在光的颜色不变的状况下，入射光越强，饱和电流越大B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率确定C．遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应解析：由图线①、③可知在光的颜色不变的状况下，入射光越强，饱和电流越大，故A说法正确；依据光电效应方程可得：Ekm＝hv－W0＝eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B说法正确；依据最大初动能：Ekm＝eUc中，遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大，故C说法正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故D说法错误.所以选D.答案：D9.我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P0的高纯度和高亮度激光.如图所示，光电管的阴极K用某金属制成，闭合开关S，当该激光射向阴极，产生了光电流.移动变阻器的滑片P，当光电流恰为零时，电压表的示数为Uc，