物理自主訓(xùn)練第十七章光的粒子性

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精自主廣場(chǎng)我夯基我達(dá)標(biāo)1.入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱,而頻率保持不變，那么（）A。從光照到金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B。逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小C。單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減小D。有可能不發(fā)生光電效應(yīng)思路解析:發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬間的，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤.入射光強(qiáng)度減弱，說明單位時(shí)間內(nèi)入射光子數(shù)目減少;頻率不變，說明光子能量不變,逸出的光電子最大初動(dòng)能也就不變。選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的。入射光子數(shù)目減少,逸出的光電子數(shù)目也就減少，可見選項(xiàng)C是正確選項(xiàng)。入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光頻率大于這種金屬極限頻率,一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C2.光電效應(yīng)中，從同一金屬逸出的電子動(dòng)能的最大值（）A。只跟入射光的頻率有關(guān)B。只跟入射光的強(qiáng)度有關(guān)C.跟入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān)D。除跟入射光的頻率和強(qiáng)度有關(guān)外,還和光照時(shí)間有關(guān)思路解析:根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律知，光電子最大初動(dòng)能Ek只取決于入射光的頻率ν，故A選項(xiàng)正確.答案:A3。光電效應(yīng)的四條規(guī)律中,波動(dòng)說不能解釋的有(）A。入射光的頻率必須大于被照金屬的極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光頻率的增大而增大C.入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過10—9sD。當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比思路解析:此題應(yīng)從光電效應(yīng)規(guī)律與經(jīng)典的波動(dòng)理論的矛盾著手去解答.按照經(jīng)典的光的波動(dòng)理論,光的能量隨光的強(qiáng)度的增大而增大，與光的頻率無關(guān)，金屬中的電子必須吸收足夠的能量后,才能從中逸出,電子有一個(gè)能量積蓄的時(shí)間，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)輻射到金屬表面的光子數(shù)愈多，被電子吸收的光子數(shù)自然也多，這樣產(chǎn)生的光電子數(shù)也多.但是，光子不一定全部形成光電流，故應(yīng)選A、B、C。答案：ABC4.如圖17—2-4所示為對(duì)光電管產(chǎn)生的光電子進(jìn)行比荷測(cè)定的原理圖，兩塊平行金屬板間距離為d，其中N為鋅板,受紫外光照射后將激發(fā)出沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子,開關(guān)S閉合，電流表A有讀數(shù)，若調(diào)節(jié)變阻器R，逐漸增大極板間的電壓，A表讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí),A表讀數(shù)恰為零;斷開S，在MN間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí),A表讀數(shù)也為零.圖17—2-4（1）求光電子的比荷e/m的表達(dá)式.(2）光電管的陰極常用活潑的堿金屬制成,原因是這些金屬(）A。導(dǎo)電性好B.逸出功小C。發(fā)射電子多D.電子動(dòng)能大思路解析：A表讀數(shù)為零,表明這時(shí)具有最大初動(dòng)能逸出的光電子也不能達(dá)到M板,有:eU=，斷開S，在MN間加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若以最大速率運(yùn)動(dòng)的光電子做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)，則A表的讀數(shù)也恰為0，故得半徑：R=,得。答案：（1）（2）B5.一細(xì)束平行光，經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解成互相分離的三束光，分別照射到相同的金屬板a、b、c上，如圖17—2-5所示，已知金屬板b上有光電子逸出，可知()圖17—2—5A.板a一定有光電子逸出B.板a一定無光電子逸出C.板c一定有光電子逸出D。板c一定無光電子逸出思路解析：金屬板a和c中是否有光電子逸出,取決于照射到a、c板的色光的頻率是否大于金屬的極限頻率，而色光的頻率可根據(jù)它們經(jīng)三棱鏡后的偏折情況判斷.據(jù)題意知，a、b、c三塊金屬板的極限頻率相同,設(shè)為ν0,以νa、νb、νc依次表示照射到金屬板a、b、c三種色光的頻率，據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件得νb＞νc。如題圖所示,a、b、c三種色光從三棱鏡左側(cè)面射入時(shí),入射角相同，設(shè)為α，而它們的折射角βa、βb、βc不同，且滿足βa＞βb＞βc.由折射定律，在相同入射角的情況下，折射角越大，折射率越大,再據(jù)折射率與光的頻率的關(guān)系知：νa＜νb＜νc.可得：νa＜νb＞ν0，νc＞νb＞ν0。據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，金屬板c上一定有光電子逸出，而金屬板a上不一定有光電子逸出，綜合以上分析可知，本題正確選項(xiàng)為C.答案:C6。下列對(duì)于光子的認(rèn)識(shí)，正確的是（)A。光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的“微粒”B.光子說中的光子就是光電效應(yīng)中的光電子C.在空間傳播的光是不連續(xù)的,而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子D。光子的能量跟光的頻率成正比思路解析：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,每一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子,而牛頓的“微粒說”中的微粒指宏觀世界的微小顆粒，光電效應(yīng)中的光電子是指金屬內(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，稱為光電子，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確.由E=hν知,光子能量E與其頻率ν成正比,故D選項(xiàng)正確。答案：CD7.利用光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋，下列說法正確的是（）A.金屬表面的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出，成為光電子C。金屬表面的一個(gè)電子吸收若干個(gè)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，電子吸收光子并積累了能量后，總能逸出成為光電子思路解析：根據(jù)光子說，金屬中的一個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子，若所吸收的光子頻率大于金屬的極限頻率，電子才能逃離金屬表面，成為光電子,且光子的吸收是瞬時(shí),不需時(shí)間的積累，故A選項(xiàng)正確.答案：A8。X射線散射后波長會(huì)改變，是由于X射線光子和物質(zhì)中電子________________的結(jié)果.思路解析：由于光子攜帶的能量ε=hν，則光子的動(dòng)量應(yīng)為p=，當(dāng)X射線光子和物質(zhì)光子發(fā)生碰撞時(shí)，電子獲得了一定的動(dòng)量,根據(jù)動(dòng)量守恒，得光子的動(dòng)量減小，故波長改變。答案：發(fā)生碰撞9。已知金屬銫的極限波長為0.66μm，用波長為0。05μm的光照射銫金屬表面，發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能為多少？銫金屬的逸出功為多少？思路解析:由光子說可知，金屬的逸出功在數(shù)值上就等于頻率（波長)為極限頻率（波長）的光子能量，即W=hν0=,再根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν—W=-W，可求得光電子的最大初動(dòng)能。銫的逸出功W==3×10—19J當(dāng)用波長為λ=0。05μm的光照射金屬時(shí),光電子最大初動(dòng)能為Ek=hν—W=-W代入數(shù)值得Ek=3.68×10—18J.答案：3.68×10-18J3×10—19J我綜合我發(fā)展10.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說法正確的是（）A。當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng),則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大B.當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng),則入射光的強(qiáng)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(yīng)，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大D.對(duì)某金屬，入射光波長必須小于等于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)思路解析：由光電效應(yīng)規(guī)律知，對(duì)于某種金屬，其逸出功是一個(gè)定值，當(dāng)照射光的頻率一定時(shí)，光子的能量是一定的，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也是一定的，若提高照射光的頻率，則產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能也將增大,要想使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，必須使照射光的頻率大于其極限頻率ν0，因剛好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的初動(dòng)能為零,有hν0=W。所以ν0=，又ν0=，若照射光頻率ν≥ν0，即λ≤λ0=時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，同一頻率的光照射到不同的金屬上時(shí)，因各種金屬的逸出功不相同，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也不相同，逸出功越小，即電子擺脫金屬的束縛越容易，電子脫離金屬表面時(shí)獲取的動(dòng)能越大.若照射光的頻率不變，對(duì)于特定的金屬，增加光強(qiáng)，不會(huì)增加光電子的最大初動(dòng)能,因頻率不變時(shí)，入射光的光子能量不變，但由于光強(qiáng)的增加，入射光的光子數(shù)目增多，因而產(chǎn)生的光電子數(shù)目也隨之增多.答案：ABD11如圖17—2—6所示為光電管電路的示意圖，在光電管電路中（）圖17-2-6A.能夠把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)B。電路中的電流是由光電子的運(yùn)動(dòng)形成的C。光照射到光電管的A極產(chǎn)生光電子并飛向K極D。光照射到光電管的K極產(chǎn)生光電子并飛向A極思路解析：在光電管中，當(dāng)光照射到陰極K時(shí)，將發(fā)射出光電子,被A極的正向電壓吸引而奔向A極，形成光電流，使電路導(dǎo)通，照射光的強(qiáng)度越大,產(chǎn)生的光電流越大,這樣就把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。答案:ABD12。對(duì)光電效應(yīng)的解釋正確的是（)A.金屬內(nèi)的每個(gè)電子要吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的能量足夠大時(shí),就能逸出金屬B.如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功,便不能發(fā)生光電效應(yīng)C。發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),入射光越強(qiáng),光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大D。由于不同金屬的逸出功是不同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光最低頻率也不同思路解析：按照愛因斯坦光子說，光子的能量是由光的頻率決定的，與光強(qiáng)無關(guān).入射光的頻率越大,發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)應(yīng)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大.但要使電子離開金屬,需使電子只能吸收一個(gè)光子，不能吸收多個(gè)光子，因此只要光的頻率低，即使照射時(shí)間足夠長,也不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng).從金屬中逸出時(shí)，只有在從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功最小，這個(gè)功稱為逸出功,不同金屬逸出功不同。故正確選項(xiàng)為B、D。答案:BD13。下面說法正確的是()A。光子射到金屬表面時(shí)，可能有電子發(fā)出B.光子射到金屬表面時(shí)，一定有電子發(fā)出C.電子轟擊金屬表面時(shí)，可能有光子發(fā)出D.電子轟擊金屬表面時(shí)，一定沒有光子發(fā)出思路解析：在學(xué)習(xí)光電效應(yīng)時(shí),已明白當(dāng)光子照射到金屬表面時(shí)，它的能量可以被金屬中的某個(gè)電子全部吸收.電子吸收光子的能量后，動(dòng)能立刻增加.入射光的頻率越高，光子能量越大,電子獲得的動(dòng)能也越大.如果電子獲得的動(dòng)能足夠大，就可以克服金屬內(nèi)部原子核對(duì)它的引力，從金屬表面逃逸出來,成為光電子。如果入射光的頻率較低，即光子能量較小，則電子獲得的動(dòng)能也較小，可能不足以克服金屬內(nèi)部原子核對(duì)它的引力，不能從金屬表面逃逸出來。由此可判斷A項(xiàng)是正確選項(xiàng)，而B項(xiàng)是錯(cuò)誤選項(xiàng)。X光與可見光一樣都是電磁波，只不過X光的頻率比可見光的更高，所以X光也是由光子組成的，X光的光子能量更大。我們知道高速電子來轟擊金屬等固體會(huì)產(chǎn)生X光,譬如在X光管中，由熱陰極發(fā)射出電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后打在對(duì)陰極(即陽極)上,對(duì)陰極上就發(fā)射出X光。由此就立即判斷C項(xiàng)是正確選項(xiàng)，而D項(xiàng)是錯(cuò)誤選項(xiàng).答案:AC14。已知某種金屬在一束黃光照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，下列說法中正確的是(）A。若增加一束同樣的黃光照射,逸出的光電子數(shù)目會(huì)增加B.若增加一束同樣的黃光照射，逸出的光電子最大初動(dòng)能增加C.若改用一束強(qiáng)度相同的紫光照射,逸出的光電子數(shù)目會(huì)增加D.若改用一束強(qiáng)度相同的紫光照射，逸出的光電子最大初動(dòng)能增加思路解析：黃光照射金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電子數(shù)目與入射光子的多少有關(guān)，現(xiàn)增加一束同樣的黃光，入射光子增加，可使逸出的光電子數(shù)目增加，選項(xiàng)A正確.金屬表面上的電子從金屬中逸出需要克服金屬原子核的引力做功，即是逸出功，從不同金屬中逸出的電子克服原子核引力的逸出功不同，當(dāng)入射光的光子能量等于逸出功時(shí)，入射光的頻率就是極限頻率，所以有hν0=W，式中ν0為極限頻率，W是逸出功，則ν0=可知由于不同金屬的逸出功不同，所以不同金屬的極限頻率不同.由光電效應(yīng)規(guī)律知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬單位面積上的光子總能量）無關(guān),只隨入射光的頻率增大而增大，依題意，增加一束同樣的黃光，入射光子的能量不變,逸出功不變,則逸出光子的最大初動(dòng)能不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.題設(shè)改為一束強(qiáng)度相同的紫光照射，紫光的光子能量大于黃光的光子能量，則單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)減少,則逸出的光電子數(shù)目會(huì)減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。紫光的光子能量大于黃光的光子能量，逸出功不變，可見紫光照射時(shí)，光電子最大初動(dòng)能增加，選項(xiàng)D正確。答案：AD15.氦氖激光器發(fā)射波長為6328的單色光。試計(jì)算這種光的一個(gè)光子的能量為多少?若該激光器的發(fā)光功率為18mW，則每秒鐘發(fā)射多少個(gè)光子？思路解析：由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，發(fā)光功率等于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子能量總和，求得單個(gè)光子能量，就可求出光子個(gè)數(shù)。E=hν，c=νλ，所以E=J=3.14×10-19J=1.96eV。因?yàn)榘l(fā)光功率等于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光子的總能量，所以Pt=nE（n是每秒發(fā)射的光子數(shù)）。所以n==5。85×1016(個(gè)）。答案:1.96eV5。85×1016個(gè)16.在半徑r=10m的球殼中心有一盞功率為P=40W的鈉光燈(可