2024-2025學年高中物理第十七章2光的粒子性練習含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE62光的粒子性基礎(chǔ)鞏固1.(多選)下列對光子的相識正確的是()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:依據(jù)光子說,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。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)的電子汲取光子后克服原子核的庫侖引力等束縛,逸出金屬表面的電子,故A、B選項錯誤,C選項正確。由ε=hν知,光子能量ε與其頻率ν成正比,故D選項正確。答案:CD2.(多選)光電效應(yīng)試驗的裝置如圖所示,則下列說法正確的是()A.用紫外線照耀鋅板,驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用紅色光照耀鋅板,驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.鋅板帶的是負電荷D.使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷解析:紫外線頻率大于鋅板的截止頻率,故鋅板會發(fā)生光電效應(yīng),向外放出光電子,從而使鋅板和驗電器帶上正電荷,所以選項A、D正確。答案:AD3.用光照耀某種金屬,有光電子從金屬表面逸出,假如光的頻率不變,而減弱光的強度,則()A.逸出的光電子數(shù)削減,光電子的最大初動能不變B.逸出的光電子數(shù)削減,光電子的最大初動能減小C.逸出的光電子數(shù)不變,光電子的最大初動能減小D.光的強度減弱到某一數(shù)值,就沒有光電子逸出了解析:光的頻率不變,表示光子能量不變,仍會有光電子從該金屬表面逸出,逸出的光電子的最大初動能也不變;若再減弱光的強度,逸出的光電子數(shù)就會削減,選項A正確。答案:A4.下列利用光子說對光電效應(yīng)的說明正確的是()A.一般狀況下,金屬表面的一個電子只能汲取一個光子B.電子汲取光子后肯定能從金屬表面逸出,成為光電子C.金屬表面的一個電子汲取若干個光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D.無論光子能量大小如何,電子汲取光子并積累能量后,總能逸出成為光電子解析:依據(jù)光子說,一般狀況下,金屬中的一個電子一次只能汲取一個光子,只有所汲取的光子頻率大于金屬的截止頻率,電子才能逃離金屬表面,成為光電子,且光子的汲取是瞬時的,不需時間的積累,故只有選項A正確。答案:A5.如圖所示,當開關(guān)S斷開時,用光子能量為2.5eV的一束光照耀陰極K,發(fā)覺電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān),調(diào)整滑動變阻器,發(fā)覺電壓表讀數(shù)小于0.60V時,電流表讀數(shù)仍不為零;當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時,電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為()A.1.9eV B.0.6eVC.5eV D.3.1eV解析:由題意可知,題圖中光電管的反向遏止電壓為Uc=0.6V,光電子的最大初動能Ek=0.6eV,由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得W0=hν-Ek=2.5eV-0.6eV=1.9eV。答案:A6.(多選)一束綠光照耀某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),則以下說法正確的是()A.若增加綠光的照耀強度,則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加B.若增加綠光的照耀強度,則逸出的光電子的最大初動能增加C.若改用紫光照耀,則可能不會發(fā)生光電效應(yīng)D.若改用紫光照耀,則逸出的光電子的最大初動能增加解析:光電效應(yīng)的規(guī)律表明:入射光的頻率確定能否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時逸出的光電子的最大初動能的大小。當入射光的頻率增加后,逸出的光電子的最大初動能也增加,紫光的頻率高于綠光的頻率;增加光的照耀強度,會使單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加,故正確選項為A、D。答案:AD7.康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量而且具有動量?，F(xiàn)有沿肯定方向運動的光子與一個原來靜止的自由電子發(fā)生碰撞后自由電子向某一方向運動,而光子沿另一方向散射出去。這個散射出去的光子與入射前相比較,其波長(選填“增大”“減小”或“不變”)。

解析:當光子與靜止的電子發(fā)生碰撞時,由動量守恒知光子的動量減小,故散射后光子能量減小,由ε=hc答案:增大8.幾種金屬的逸出功W0見下表:金屬鎢鈣鈉鉀銣W0/(×10-19J)7.265.123.663.603.41用一束可見光照耀上述金屬的表面,請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見光的波長范圍為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,則E≈5.0×10-19J依據(jù)E>W0推斷,鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。答案:見解析實力提升1.(多選)光電效應(yīng)現(xiàn)象如圖所示,光電管陰極K的截止頻率為νc,現(xiàn)用頻率為ν(ν>νc)的光照耀在陰極上,下列說法正確的有()A.照耀光強度越大,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目就越多B.陰極材料的逸出功等于hνC.當在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時,光電流恰好為零,則光電子的最大初動能為eUD.當入射光頻率增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能也增大為原來的2倍答案:AC2.(多選)已知某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc,則()A.當用頻率為2νc的單色光照耀該金屬時,肯定能產(chǎn)生光電子B.當用頻率為2νc的單色光照耀該金屬時,所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hνcC.當照耀光的頻率ν大于νc時,若ν增大,則逸出功增大D.當照耀光的頻率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:由該金屬的截止頻率為νc可知逸出功W0=hνc,逸出功由金屬自身性質(zhì)確定,與照耀光的頻率無關(guān),因此選項C錯誤;由光電效應(yīng)的試驗規(guī)律可知選項A正確;由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,將W0=hνc代入可知選項B正確,選項D錯誤。答案:AB3.用不同頻率的光分別照耀鎢和鋅,發(fā)生光電效應(yīng),依據(jù)試驗可畫出光電子的最大初動能Ek隨入射光頻率ν改變的Ek-ν圖線。已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功為3.34eV,若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標系中,則正確的是()解析:依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν圖像的斜率表示普朗克常量h,因此圖中兩線應(yīng)平行,故C、D錯誤。圖線與橫軸的交點表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子初動能為零)時的入射光頻率,即極限頻率。由光電效應(yīng)方程可知,逸出功越大的金屬對應(yīng)的入射光的極限頻率越高,所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的極限頻率高,所以A正確,B錯誤。答案:A4.在光電效應(yīng)試驗中,飛飛同學用同一光電管在不同試驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可推斷出()A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長大于丙光的波長C.乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能解析:由題圖可知,對于甲、乙兩種光,反向遏止電壓相同,因而頻率相同,選項A錯誤;丙光對應(yīng)的反向遏止電壓較大,因而丙光的頻率較高,波長較短,對應(yīng)的光電子的最大初動能較大,故選項C、D均錯誤,只有選項B正確。答案:B5.利用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖所示。電源的正極應(yīng)接在(選填“a”或“b”)端;若電流表讀數(shù)為8μA,則每秒從光電管陰極放射的光電子至少是個(已知電子電荷量為1.6×10-19C)。

解析:要使電子加速,應(yīng)在A極接高電勢,故a端為電源正極。由I=ne答案:a5×10136.在某次光電效應(yīng)試驗中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的肯定值為e,則普朗克常量可表示為,所用材料的逸出功可表示為。

解析:由Ek=hν-W0和Ek=eUc得,Uc=heν-W0e,結(jié)合題圖有k=he答案:ek-eb7.★如圖所示,一光電管的陰極用截止頻率對應(yīng)的波長λ0=5.0×10-7m的鈉制成。用波長λ=3.0×10-7m的紫外線照耀陰極,光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U=2.1V,飽和光電流的值(當陰極K放射的電子全部到達陽極A時,電路中的電流達到最大值,稱為飽和光電流)I=0.56μA。(h=6.63×10