粵教版選修35 光電效應 光子 康普頓效應及其解釋 第1課時 作業(yè) (1).docx

4.1光電效應 4.2光子 4.3康普頓效應及其解釋1我國科學家潘建偉院士預言十年左右量子通信將“飛”入千家萬戶。在通往量子論的道路上，一大批物理學家做出了卓越的貢獻，下列有關說法正確的是( )a玻爾在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念b愛因斯坦最早認識到了能量子的意義，提出光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象c德布羅意第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念d普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性解析：選b普朗克在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故a錯誤；愛因斯坦最早認識到了能量子的意義，為解釋光電效應的實驗規(guī)律提出了光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象，故b正確；波爾第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故c錯誤；德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性，故d錯誤。2.多選如圖是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能ek與入射光頻率的關系圖像，由圖像可知()a該金屬的逸出功等于eb該金屬的逸出功等于h0c入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2ed入射光的頻率為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為解析：選ab根據(jù)愛因斯坦光電效應方程，結(jié)合題給光電子最大初動能ek與入射光頻率的關系圖像知，該金屬的逸出功等于e，等于h0，選項a、b正確；入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為e，入射光的頻率為時，不能產(chǎn)生光電效應，選項c、d錯誤。3多選用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2.5 ev的光照射到光電管上時，電流表g的讀數(shù)為0.2 ma。移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 v時，電流表讀數(shù)為0。則()a光電管陰極的逸出功為1.8 evb開關k斷開后，沒有電流流過電流表gc光電子的最大初動能為0.7 evd改用能量為1.5 ev的光子照射，電流表g也有電流，但電流較小解析：選ac題圖所示裝置所加的電壓為反向電壓，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 v時，電流表示數(shù)為0，則知光電子的最大初動能為0.7 ev，根據(jù)光電效應方程ekmhw0，得逸出功w01.8 ev，故a、c正確；用光子能量為2.5 ev的光照射到光電管上時，發(fā)生了光電效應，有光電子逸出，則當開關k斷開后，有電流流過電流表，故b錯誤；改用能量為1.5 ev的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，無光電流，d錯誤。4下列說法中正確的是()a物質(zhì)波屬于機械波b只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性c德布羅意認為任何一個運動的物體，小到電子、質(zhì)子、中子，大到行星、太陽都有一種波與之相對應，這種波叫物質(zhì)波d宏觀物體運動時，看不到它的衍射和干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運動時不具有波動性答案c解析物質(zhì)波是由實物粒子的運動形成，而機械波是由組成物體的質(zhì)點做周期性運動形成，故a錯誤；不論是微觀粒子，還是宏觀物體，只要它們運動，就有與之對應的物質(zhì)波，故b、d均錯誤，c正確。5.在光電效應實驗中，先后用兩束光照射同一個光電管，若實驗所得光電流i與光電管兩端所加電壓u間的關系曲線如圖所示，則下列說法中正確的是()aa光頻率大于b光頻率ba光波長大于b光波長ca光強度高于b光強度da光照射光電管時產(chǎn)生光電子的最大初動能較大答案c解析對同一光電管，不論對哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，由題圖可知，對a、b兩種光，反向截止電壓相同，說明光的頻率、波長相同，a、b兩項錯誤；a光照射時的飽和電流比b光照射時的飽和電流大，說明a光強度高于b光強度，c項正確；金屬的逸出功及照射光的頻率相同，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知，光照射光電管時產(chǎn)生光電子的最大初動能相同，故d項錯誤。6關于光電效應的規(guī)律，下面說法中正確的是 ()a當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大b當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的強度越大，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多c同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能也越大d對于某金屬，入射光波長必須小于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應答案abd解析由愛因斯坦的光電效應方程ekhw0知，逸出功w0一定時，入射光頻率越大，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大，a正確；當某種色光照射金屬表面能產(chǎn)生光電效應時，入射光的強度越大，相同時間照射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，b正確；由光電效應方程可知，入射光頻率一定時，逸出功w0越大，則光電子的最大初動能ek越小，c錯誤；對于某金屬，入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率，即入射光的波長必須小于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應，d正確。7如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知()a該金屬的極限頻率為4.271014 hzb該金屬的極限頻率為5.51014 hzc該圖線的斜率表示普朗克常量d該金屬的逸出功為0.5 ev答案ac解析由光電效應方程可知：ekhw0，斜率表示普朗克常量，c選項正確。當ek0時，入射光的頻率就是該金屬的極限頻率，c4.271014 hz，a選項正確，b選項錯誤。該金屬的逸出功w0hc1.77 ev，d選項錯誤。8(多選)已知黃光照射到某一金屬表面上能夠發(fā)生光電效應，下列說法中正確的是()a只要光照射的時間足夠長，換成其他金屬也能發(fā)生光電效應b逸出光電子的最大初動能跟入射光強度成正比c若將黃光換成藍光，也一定能發(fā)生光電效應d若只將入射光的強度增強，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將增多解析：發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于等于金屬的極限頻率，跟照射時間無關，故a錯誤；根據(jù)光電效應，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度沒有必然聯(lián)系，故b錯誤；因為藍光的頻率大于黃光的頻率，所以若將黃光換成藍光，也一定能發(fā)生光電效應，故c正確；入射光頻率一定時，強度會影響單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，強度增強，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，故d正確答案：cd9(多選)如圖是光控繼電器的示意圖，k是光電管的陰極下列說法正確的是()a圖中a端應是電源的正極b只要有光照射k，銜鐵就被電磁鐵吸引c只要照射k的光強度足夠大，銜鐵就被電磁鐵吸引d只有照射k的光頻率足夠大，銜鐵才被電磁鐵吸引解析：光電子從k極射出，然后在光電管中被加速，故a應為電源的正極，故a正確；只有照射k的光頻率足夠大，才能在k極發(fā)生光電效應，從而產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大后通過電磁鐵，銜鐵才被電磁鐵吸引，故bc錯誤，d正確答案：ad10(2018天津紅橋區(qū)期末)(多選)下列說法正確的是()a動量相同的電子和質(zhì)子，其德布羅意波長相同b光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，光子具有能量c康普頓效應說明光具有粒子性，光子具有動量d黑體輻射的實驗規(guī)律說明在宏觀世界里能量是連續(xù)的答案abc解析根據(jù)物質(zhì)波波長公式可知，當質(zhì)子和電子動量相同時，則德布羅意波長相同，a正確；光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量h，b正確；康普頓效應說明光具有粒子性和光子具有動量，光子的動量p，c正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明在宏觀世界里能量是分立的，d錯誤。11用如圖甲所示的電路研究光電效應中光電流強度與照射光的強弱、頻率等的關系，a、k兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負極也可以對調(diào)。分別用a、b、c三束單色光照射，調(diào)節(jié)a、k間的電壓u，得到光電流i與電壓u的關系如圖乙所示。由圖可知()a單色光a和c的頻率相同，但a更強些b單色光a和c的頻率相同，但a更弱些c單色光b的頻率小于a的頻率d改變電源的極性不可能有光電流產(chǎn)生答案a解析由題圖乙可知，單色光a、c的遏止電壓相同，根據(jù)光電效應方程可知ekhw0又ekeuc，所以單色光a和c的頻率相同，但a產(chǎn)生的光電流大，說明a光的強度大，a正確、b錯誤；單色光b的遏止電壓大于單色光a、c的遏止電壓，所以單色光b的頻率大于a的頻率，c錯誤；光的頻率不變，改變電源的極性，只要所加反向電壓沒達到遏止電壓，可能有光電流產(chǎn)生，d錯誤。12(多選)用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應，從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關系如圖，則下列說法正確的是()a鈦的逸出功為6.671019 jb鈦的極限頻率為1.01015 hzc光電子的最大初動能為1.01018 jd由圖線可求得普朗克常量為6.671034 jse光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比答案abd解析根據(jù)光電效應方程ekhw0知，圖線的斜率等于普朗克常量，則h6.671034 js，故d正確；當最大初動能為零時，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則01.01015 hz，可知逸出功w0h06.67103411015 j6.671019 j，故a、b正確；入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，根據(jù)該圖無法得出光電子的最大初動能，故c錯誤；由圖可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關系，不是正比關系，故e錯誤。13(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()a電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 b射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡c人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)d人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)e光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關答案acd解析衍射和干涉是波特有的現(xiàn)象，a、c正確；光電效應體現(xiàn)了光的粒子性，e錯誤；射線在云室中穿過，留下的徑跡是粒子的軌跡，b錯誤；電子顯微鏡利用了電子的波動性來觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，d正確。14如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長0.50 m的綠光照射陰極k，實驗測得流過表的電流i與ak之間的電勢差uak滿足如圖乙所示規(guī)律，取h6.631034 js。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極k時的最大動能；(2)該陰極材料的極限波長。答案(1)4.01012 個9.61020 j(2)0.66 m解析(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極a，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)：n(個)4.01012(個)。光電子的最大初動能為：ekmeuc1.610190.6 j9.61020 j。(2)設陰極材料的極限波長為0，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程：ekmhw0hh，代入數(shù)據(jù)得00.66 m。15電子和光一樣具有波動性和粒子性，它表現(xiàn)出波動的性質(zhì)，就像x射線穿過晶體時會產(chǎn)生衍射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動叫德布羅意波。質(zhì)量為m的電子以速度v運動時，這種德布羅意波的波長可表示為。已知電子質(zhì)量m9.11031 kg，電子電荷量e1.61019 c，普朗克常量h6.631034 js。(1)計算具有100 ev動能的電子的動量p和波長；(2)若一