2024-2025学年高中物理第十七章2光的粒子性练习含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE62光的粒子性基础巩固1.(多选)下列对光子的相识正确的是()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:依据光子说,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。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汲取光子后克服原子核的库仑引力等束缚,逸出金属表面的电子,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)光电效应试验的装置如图所示,则下列说法正确的是()A.用紫外线照耀锌板,验电器指针会发生偏转B.用红色光照耀锌板,验电器指针会发生偏转C.锌板带的是负电荷D.使验电器指针发生偏转的是正电荷解析:紫外线频率大于锌板的截止频率,故锌板会发生光电效应,向外放出光电子,从而使锌板和验电器带上正电荷,所以选项A、D正确。答案:AD3.用光照耀某种金属,有光电子从金属表面逸出,假如光的频率不变,而减弱光的强度,则()A.逸出的光电子数削减,光电子的最大初动能不变B.逸出的光电子数削减,光电子的最大初动能减小C.逸出的光电子数不变,光电子的最大初动能减小D.光的强度减弱到某一数值,就没有光电子逸出了解析:光的频率不变,表示光子能量不变,仍会有光电子从该金属表面逸出,逸出的光电子的最大初动能也不变;若再减弱光的强度,逸出的光电子数就会削减,选项A正确。答案:A4.下列利用光子说对光电效应的说明正确的是()A.一般状况下,金属表面的一个电子只能汲取一个光子B.电子汲取光子后肯定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个电子汲取若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子汲取光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析:依据光子说,一般状况下,金属中的一个电子一次只能汲取一个光子,只有所汲取的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的汲取是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A正确。答案:A5.如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照耀阴极K,发觉电流表读数不为零。合上开关,调整滑动变阻器,发觉电压表读数小于0.60V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为()A.1.9eV B.0.6eVC.5eV D.3.1eV解析:由题意可知,题图中光电管的反向遏止电压为Uc=0.6V,光电子的最大初动能Ek=0.6eV,由爱因斯坦光电效应方程得W0=hν-Ek=2.5eV-0.6eV=1.9eV。答案:A6.(多选)一束绿光照耀某金属发生了光电效应,则以下说法正确的是()A.若增加绿光的照耀强度,则单位时间内逸出的光电子数增加B.若增加绿光的照耀强度,则逸出的光电子的最大初动能增加C.若改用紫光照耀,则可能不会发生光电效应D.若改用紫光照耀,则逸出的光电子的最大初动能增加解析:光电效应的规律表明:入射光的频率确定能否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小。当入射光的频率增加后,逸出的光电子的最大初动能也增加,紫光的频率高于绿光的频率;增加光的照耀强度,会使单位时间内逸出的光电子数增加,故正确选项为A、D。答案:AD7.康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量。现有沿肯定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞后自由电子向某一方向运动,而光子沿另一方向散射出去。这个散射出去的光子与入射前相比较,其波长(选填“增大”“减小”或“不变”)。

解析:当光子与静止的电子发生碰撞时,由动量守恒知光子的动量减小,故散射后光子能量减小,由ε=hc答案:增大8.几种金属的逸出功W0见下表:金属钨钙钠钾铷W0/(×10-19J)7.265.123.663.603.41用一束可见光照耀上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。解析:光子的能量E取λ=4.0×10-7m,则E≈5.0×10-19J依据E>W0推断,钠、钾、铷能发生光电效应。答案:见解析实力提升1.(多选)光电效应现象如图所示,光电管阴极K的截止频率为νc,现用频率为ν(ν>νc)的光照耀在阴极上,下列说法正确的有()A.照耀光强度越大,单位时间内产生的光电子数目就越多B.阴极材料的逸出功等于hνC.当在A、K之间加一数值为U的反向电压时,光电流恰好为零,则光电子的最大初动能为eUD.当入射光频率增大为原来的2倍时,光电子的最大初动能也增大为原来的2倍答案:AC2.(多选)已知某金属发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.当照耀光的频率ν大于νc时,若ν增大,则逸出功增大D.当照耀光的频率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:由该金属的截止频率为νc可知逸出功W0=hνc,逸出功由金属自身性质确定,与照耀光的频率无关,因此选项C错误;由光电效应的试验规律可知选项A正确;由光电效应方程Ek=hν-W0,将W0=hνc代入可知选项B正确,选项D错误。答案:AB3.用不同频率的光分别照耀钨和锌,发生光电效应,依据试验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν改变的Ek-ν图线。已知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功为3.34eV,若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标系中,则正确的是()解析:依据光电效应方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν图像的斜率表示普朗克常量h,因此图中两线应平行,故C、D错误。图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子初动能为零)时的入射光频率,即极限频率。由光电效应方程可知,逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高,所以能使金属锌发生光电效应的入射光的极限频率高,所以A正确,B错误。答案:A4.在光电效应试验中,飞飞同学用同一光电管在不同试验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。则可推断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析:由题图可知,对于甲、乙两种光,反向遏止电压相同,因而频率相同,选项A错误;丙光对应的反向遏止电压较大,因而丙光的频率较高,波长较短,对应的光电子的最大初动能较大,故选项C、D均错误,只有选项B正确。答案:B5.利用光电管产生光电流的电路如图所示。电源的正极应接在(选填“a”或“b”)端;若电流表读数为8μA,则每秒从光电管阴极放射的光电子至少是个(已知电子电荷量为1.6×10-19C)。

解析:要使电子加速,应在A极接高电势,故a端为电源正极。由I=ne答案:a5×10136.在某次光电效应试验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的肯定值为e,则普朗克常量可表示为,所用材料的逸出功可表示为。

解析:由Ek=hν-W0和Ek=eUc得,Uc=heν-W0e,结合题图有k=he答案:ek-eb7.★如图所示,一光电管的阴极用截止频率对应的波长λ0=5.0×10-7m的钠制成。用波长λ=3.0×10-7m的紫外线照耀阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V,饱和光电流的值(当阴极K放射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流达到最大值,称为饱和光电流)I=0.56μA。(h=6.63×10