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1、
2 光的粒子性
1.(多選)下列對光子的認(rèn)識,正確的是( )
A.光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的粒子
B.光子說中的光子就是光電效應(yīng)中的光電子
C.在空間中傳播的光是不連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫作一個光量子,簡稱光子
D.光子的能量跟光的頻率成正比
解析:根據(jù)光子說,在空間傳播的光是不連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫作一個光量子,簡稱光子,而牛頓的微粒說中的微粒指的是宏觀世界的微小顆粒,光電效應(yīng)中的光電子指的是金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛,逸出金屬表面的粒子,故A、B選項(xiàng)錯誤,C選項(xiàng)正確.由ε=hν知,光子能量ε與其頻率ν成正比,故D選
2、項(xiàng)正確.
答案:CD
2.白天的天空各處都是亮的,是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果.美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎.假設(shè)一個運(yùn)動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后,電子向某一個方向運(yùn)動,光子沿另一方向散射出去,則這個散射光子跟原來的光子相比( )
A.頻率變大 B.速度變小
C.光子能量變大 D.波長變長
解析:光子與自由電子碰撞時,遵守動量守恒和能量守恒,自由電子碰撞前靜止,碰撞后動量、能量增加,所以光子的動量、能量減小,故C錯誤;由λ=、E=hν可知光子頻率變小,波長變長,故A錯誤,D正確;由于光子速度是不變的,故B錯誤.
答案:D
3、
3.用紫光照射某金屬恰可發(fā)生光電效應(yīng),現(xiàn)改用較強(qiáng)的太陽光照射該金屬,則( )
A.可能不發(fā)生光電效應(yīng)
B.逸出光電子的時間明顯變長
C.逸出光電子的最大初動能不變
D.單位時間逸出光電子的數(shù)目變小
解析:由于太陽光中含有紫光,所以照射該金屬時仍能發(fā)生光電效應(yīng)且逸出的光電子的最大初動能不變,A項(xiàng)錯誤,C項(xiàng)正確;產(chǎn)生光電效應(yīng)的時間幾乎是瞬時的,B項(xiàng)錯誤;又因?yàn)楣鈴?qiáng)變強(qiáng),所以單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目變大,D項(xiàng)錯誤.
答案:C
4.(多選)在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計(jì)相連,用弧光燈(紫外線)照射鋅板時,靜電計(jì)的指針就張開一個角度,如圖所示,這時( )
4、
A.鋅板帶正電,指針帶負(fù)電
B.鋅板帶正電,指針帶正電
C.若用黃光照射鋅板,則不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象
D.若用紅光照射鋅板,則鋅板能發(fā)射光電子
解析:鋅板在紫外線照射下,發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,有光電子飛出,故鋅板帶正電,部分正電荷轉(zhuǎn)移到靈敏靜電計(jì)上,使指針帶正電,B對,A錯;紅光和黃光的頻率都小于紫外線的頻率,都不能產(chǎn)生光電效應(yīng),C對,D錯.
答案:BC
5.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ekν圖象.已知鎢的逸出功是3.28 eV,鋅的逸出功是3.24 eV,若將二者的圖線畫在同一個Ekν坐標(biāo)圖中,用實(shí)線表示
5、鎢,用虛線表示鋅,則正確反映這一過程的圖是( )
解析:依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν圖線的斜率代表了普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)該平行.圖線的橫軸截距代表了截止頻率νc,而νc=,因此鎢的νc大些.綜上所述,B圖正確.
答案:B
A級 抓基礎(chǔ)
1.紅、橙、黃、綠四種單色光中,光子能量最小的是( )
A.紅光 B.橙光
C.黃光 D.綠光
解析:按照愛因斯坦的光子說,光子的能量ε=hν,h為普朗克常量,說明光子的能量與光的頻率成正比,而上述四種單色光中,綠光的頻率最大,紅光的頻率最小,故光子能量最小的是紅光,所以選項(xiàng)A正確.
6、
答案:A
2.科學(xué)研究證明,光子有能量也有動量,當(dāng)光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子.假設(shè)光子與電子碰撞前的波長為λ,碰撞后的波長為λ′,則碰撞過程中( )
A.能量守恒,動量不守恒,且λ=λ′
B.能量不守恒,動量不守恒,且λ=λ′
C.能量守恒,動量守恒,且λ<λ′
D.能量守恒,動量守恒,且λ>λ′
解析:光子與電子的碰撞過程中,系統(tǒng)不受外力,也沒有能量損失,故系統(tǒng)動量守恒,系統(tǒng)能量也守恒,光子與電子碰撞后,電子能量增加,故光子能量減小,根據(jù)E=hν,光子的頻率減小,根據(jù)λ=知,波長變長,即λ<λ′,C正確.
答案:C
3.對于任何一種金屬,能發(fā)生光電效應(yīng)的
7、條件是( )
A.入射光的強(qiáng)度大于某一極限強(qiáng)度
B.入射光的波長大于某一極限波長
C.入射光照射時間大于某一極限時間
D.入射光的頻率不低于某一截止頻率
答案:D
4.(多選)如圖所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象.從圖中可知( )
A.Ek與ν成正比
B.入射光頻率必須大于或等于截止頻率νc時,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
C.對同一種金屬而言,Ek僅與ν有關(guān)
D.Ek與入射光強(qiáng)度成正比
解析:由Ek=hν-W0知B、C正確,A、D錯誤.
答案:BC
B級 提能力
5.現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長關(guān)系為λa>λb>λc.用b光束照射某種
8、金屬時,恰能發(fā)生光電效應(yīng).若分別用a光束和c光束照射該金屬,則可以斷定( )
A.a(chǎn)光束照射時,不能發(fā)生光電效應(yīng)
B.c光束照射時,不能發(fā)生光電效應(yīng)
C.a(chǎn)光束照射時,釋放出的光電子數(shù)目最多
D.c光束照射時,釋放出的光電子的最大初動能最小
解析:由a、b、c三束單色光的波長關(guān)系λa>λb>λc及波長、頻率的關(guān)系知:三束單色光的頻率關(guān)系為:νa<νb<νc.故當(dāng)b光束恰能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)時,a光束必然不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),c光束必然能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),A對,B錯;又因?yàn)榘l(fā)生光電效應(yīng)時釋放的光電子數(shù)目與光照強(qiáng)度有關(guān),光照越強(qiáng),光電子數(shù)目越多,由于光照強(qiáng)度未知,所以光電子數(shù)目
9、無法判斷,C錯;光電子的最大初動能與入射光頻率有關(guān),頻率越高,最大初動能越大,所以c光束照射時釋放出的電子的最大初動能最大,D錯.故正確選項(xiàng)為A.
答案:A
6.(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc,則( )
A.當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時,一定能產(chǎn)生光電子
B.當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時,所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hνc
C.當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時,若ν增大,則逸出功增大
D.當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時,若ν增大一倍,則光電子的最大初動能也增大一倍
解析:因入射光的頻率大于極限頻率時會產(chǎn)生光電效應(yīng),所以A正確;因?yàn)榻饘俚臉O限頻率為νc,
10、所以逸出功W0=hνc,再由Ek=hν-W0得,Ek=2hνc-h(huán)νc=hνc,故B正確;因?yàn)橐莩龉κ枪怆娮忧『靡莩鰰r需要做的功,對于同種金屬是恒定的,故C錯誤;由Ek=hν-W0=hν-h(huán)νc=h(ν-νc)可得,當(dāng)ν增大一倍時:=≠2,故D錯誤.
答案:AB
7.以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個電子在短時間內(nèi)能吸收到一個光子而從金屬表面逸出.強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識,用強(qiáng)激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個電子在短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能,從而形成多光子電效應(yīng),這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí).光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖.用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng),
11、換同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時,若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽極A接電源負(fù)極,在KA之間就形成了使光電子減速的電場,逐漸增大U,光電流會逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時,所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電量)( )
A.U=- B.U=-
C.U=2hν-W D.U=-
解析:一個電子吸收一個光子不能發(fā)生光電效應(yīng),換用同樣頻率為ν的強(qiáng)光照射陰極K,發(fā)生了光電效應(yīng),即吸收的光子能量為nhν=2、3、4 …,根據(jù)eU=nhν-W,可知U=-,所以B正確.
答案:B
8.圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置
12、圖,圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖象,下列說法不正確的是( )
圖甲 圖乙
A.由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大
B.由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說,其遏止電壓只由入射光的頻率決定
C.遏止電壓越大,說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大
D.不論哪種顏色的入射光,只要光足夠強(qiáng),就能發(fā)生光電效應(yīng)
解析:由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大,故A說法正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程可得: Ekm=hv-W0=eUc,可知入射光頻率越大,最大初動能越大,遏止電壓越大,可知對于確定的金屬,遏
13、止電壓與入射光的頻率有關(guān),故B說法正確;根據(jù)最大初動能: Ekm=eUc中,遏止電壓越大,說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大,故C說法正確;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率,與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故D說法錯誤.所以選D.
答案:D
9.鋁的逸出功為4.2 eV,現(xiàn)用波長200 nm的光照射鋁的表面.已知h=6.6310-34 Js,求:
(1)光電子的最大初動能;
(2)遏止電壓;
(3)鋁的截止頻率.
解析:(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0有
Ek=-W0= J-4.21.610-19 J=3.22510-19 J.
(2)由Ek=eUc可得
Uc== V=2.016 V.
(3)由hνc=W0得
νc== Hz=1.0141015 Hz.
答案:(1)3.22510-19 J (2)2.016 V
(3)1.0141015 Hz
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375