高中物理第十七章波粒二象性17.2光的粒子性同步训练含解析新人教选修.docx

17.2光的粒子性一、选择题1、某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（ ） A、仅钠能产生光电子B、仅钠、铜能产生光电子C、仅铜、铂能产生光电子D、都能产生光电子2、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（ ） A、逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B、逸出的光电子数减少，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3、运用光子说对光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是（ ） A、当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的强度也增大为原来的2倍B、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C、当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍D、当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍4、用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（ ） A、改用红光照射B、改用X射线照射C、改用强度更大的原紫外线照射D、延长原紫外线的照射时间5、关于光的本性，下列说法正确的是（ ） A、光电效应反应光的波动性B、光子的能量由光的强度所决定C、光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说有机地统一起来D、光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子6、下列说法正确的是（ ） A、汤姆孙发现电子，提出原子的核式结构模型B、金属的逸出功随入射光的频率增大而增大C、核力存在于原子核内所有核子之间D、核电站是利用重核裂变反应所释放的核能转化为电能7、爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）A、a的绝对值表示逸出功，与入射光频率有关B、Ekm与入射光强度成正比C、0是该金属极限频率，当入射光频率0时，会逸出光电子D、图中直线的斜率表示普朗克常量8、关于光电效应，下列说法正确的是（ ） A、极限频率越大的金属材料逸出功越大B、只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度有关D、入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多9、在演示光电效应的实验中，把某种金同板连在验电器上第一次，用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针就张开一个角度第二次，在弧光灯和金属板之间，插入一块普通的玻璃板，再用弧光灯照射，验电器指针不张开由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光中的（ ）A、可见光成份B、紫外光成份C、红外光成份D、无线电波成份10、光电效应的实验结论是：对于某种金属（ ） A、无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B、无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C、超过极限频率的入射光频率越大，所产生的光电子的最大初动能就越大D、发生光电效应所产生的光电子最大初动能，与入射光的频率成正比11、关于光电效应，下列说法中正确的是（ ） A、发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大B、不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的C、金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应D、如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应12、如图所示，用可见光照射金属板，发现与该金属板相连的验电器指针张开一定角度，下列说法中不正确的有（ ）A、验电器指针带正电B、有一部分电子从金属板表面逸出C、如果改用相同强度的红外线照射，验电器指针也一定会张开一定角度D、如果改用相同强度的紫外线照射，验电器指针也一定会张开一定角度13、如图，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则（ ）A、电源右端应为正极B、流过电流表G的电流大小取决于照射光的频率C、流过电流表G的电流方向是a流向bD、普朗克解释了光电效应并提出光子能量E=h14、用如图所示装置做光电效应实验，下述正确的是（ ）A、光电效应现象是由爱因斯坦首先发现的B、实验现象揭示了光具有波动性C、实验中，光电子从锌板逸出，验电器带正电D、实验中，若用可见光照射锌板，也能发生光电效应15、用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出若照射光的频率增大，强度减弱，则单位时间内飞出金属表面的光电子的（ ） A、能量增大，数量增多B、能量减小，数量减少C、能量增大，数量减小D、能量减小，数量增多二、填空题16、如图1所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示则光电子的最大初动能为_J ， 金属的逸出功为_J 17、用频率为v但强度不同的甲乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，_（选填甲或乙）光的强度大，已知普朗克常量为h ， 被照射金属的逸出功为W0则光电子的最大初动能为_18、已知钙和钾的截止（极限）频率分别为7.731014Hz和5.441014Hz ， 在某种单色光的照射下两种金属均发生了光电效应用W表示金属中的电子克服金属的逸出功，则有W钙_W钾；用Ek表示从金属表面逸出的光电子的最大初动能，则有Ek钙_Ek钾 （选填“”、“”或“=”）19、在某次光电效应实验中，得到的遏制电压u0与入射光的频率v的关系如图所示，若该直线的斜率为k、横截距为b ， 电子电荷量的绝对值为e ， 则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_20、如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角a此时锌板带正电，静电计带_电（填“正”或“负”）；b使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转此时如果增大入射黄光的照射强度，则可观察到静电计指针_（填“有”或“无”）偏转三、解答题21、根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图所示当大量He+处在n=4的激发态向基态跃迁时，产生的光子照射到某种金属上，其中n=3向n=2跃迁产生的光子刚好能使该金属发生光电效应求：(1)该金属的逸出功；(2)光电子的最大初动能22、如图所示是做光电效应实验的装置简图在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极在a、b间不接任何电源，用频率为（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K ， 会发现电流表指针有偏转这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零求：(1)a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦？(3)入射单色光的频率是多少？23、如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U ， 有一波长为的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h ， 金属板B的逸出功为W ， 电子质量为m ， 电荷量e ， 求：(1)光电子的最大初动能(2)从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能24、用频率为5.531014Hz的光照射钠金属片，恰可使钠发生光电效应，现改用频率为8.001014Hz的紫外线照射，求飞出的光电子的最大初动能？（h=6.631034Js ， 结果保留三位有效数字）25、某金属在一束黄光的照射下，刚好有电子逸出（即用频率小于黄光的光线照射就不能有电子逸出），在下述情况下电子的最大初动能及逸出的电子数目会发生什么变化？(1)增大光强而不改变光的频率；(2)用一束强度更大的红光代替黄光；(3)用强度相同的紫光代替黄光答案解析部分一、选择题 1、【答案】 D【考点】光电效应【解析】【解答】由题图可知，该光源发出的光的波长大约在50nm到440nm之间，而三种材料中，极限频率最小的铂的极限波长是196nm ， 大于50nm ， 所以该光源能使三种材料都产生光电效应故选：D【分析】根据发生光电效应的条件，当入射光的频率大于金属的极限频率，就会发生光电效应2、【答案】 A【考点】光电效应【解析】【解答】根据光电效应方程Ekm=hW0得，光强度不影响光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱，单位时间内发出光电子数目减少故BCD错误，A正确故选：A【分析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，入射光的强度只影响单位时间内发出光电子的数目3、【答案】 D【考点】光电效应【解析】【解答】A、根据爱因斯坦光电效应方程，EK=hW ， 可知，当入射频率提高2倍时，产生光电子的最大初动能大于原来的两倍；与照射的时间无关故A错误，B错误；C、根据爱因斯坦光电效应方程，EK=hW= -W ， 当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能减小故C错误；D、当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内的光子数是原来的2倍，所以单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍故D正确故选：D【分析】当入射光的频率大于金属的极限频率，就会发生光电效应根据光电效应方程判断影响光电子最大初动能的因素4、【答案】B 【考点】光电效应 【解析】【解答】根据光电效应的条件0 ， 要产生光电效应，必须用能量更大，即频率更高的粒子能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关X射线的频率大于紫外线的频率故A、C、D错误，B正确故选：B【分析】要产生光电效应，根据光电效应的条件必须用能量更大，即频率更高的粒子 5、【答案】D 【考点】光的波粒二象性，光电效应 【解析】【解答】A、光电效应反映光的粒子性，故A错误；B、根据E=h ， 可知：光子的能量与光的频率成正比，故B错误；C、牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质，麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说，光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性故C错误；D、由爱因斯坦的光子说：光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子，故D正确；故选：D【分析】光电效应反映光的粒子性，光子的能量与光的频率决定，爱因斯坦的光子说：光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性 6、【答案】 D【考点】光电效应【解析】【解答】A、原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的；故A错误B、金属的逸出功由金属本身解答，不随入射光的频率增大而增大故B错误C、核力是强相互作用的一种表现，只有相近核子之间才存在核力作用故C错误D、核电站是利用重核裂变反应所释放的核能转化为电能故D正确故选：D【分析】原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的；卢瑟福通过粒子轰击氮核发现了质子；核力是一种强相互作用力，具有饱和性，仅与临近的核子发生力的作用；核电站是利用重核裂变反应所释放的核能转化为电能7、【答案】 D【考点】光电效应【解析】【解答】A、根据光电效应方程知，Ekm=hvW0 ， 同一种金属，逸出功相同，与入射光频率有关故A错误B、根据光电效应方程知，Ekm=hvW0 ， Ekm与入射光强度无关，故B错误C、由图线知，入射光的频率大于或等于极限频率时，最大初动能大于等于零，才能发生光电效应，故C错误D、根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hW ， 可知： ，图中直线的斜率表示普朗克常量故D正确故选：D【分析】根据光电效应方程，结合最大初速度与入射光的频率的关系图线分析判断8、【答案】 A【考点】光电效应【解析】【解答】A、逸出功W=hv0 ， 知极限频率越大，逸出功越大，故A正确B、光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关故B错误C、在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而入射光越强，光电流的饱和值越大故C错误D、根据光电效应方程Ekm=hvW0知，光电子的最大初动能随着照射光频率的增大而增大，而光电子数目与光强有关，故D错误故选：A【分析】光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，根据光电效应方程判断影响光电子最大初动能的因素9、【答案】 B【考点】光电效应【解析】【解答】第一次能发生光电效应，第二次不能发生光电效应，得知能使金属发生光电效应的光不能透过普通玻璃，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的紫外线，因为紫外线不能透过普通玻璃故选：B【分析】由题意：能够使金属发生光电效应的光不能通过普通玻璃，根据这一特点进行判断10、【答案】 A【考点】光电效应【解析】【解答】A、B、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度、光照时间无关，所以光的频率小于极限频率就不能产生光电效应故A正确，B错误C、根据光电效应方程EKm=hW0 ， 可知入射光的频率大于极限频率时，频率越高，光电子的最大初动能越大，与入射光强度无关故C错误D、根据光电效应方程EKm=hW0 ， 可知入射光的频率大于极限频率时，频率越高，光电子的最大初动能越大，但不是成正比故D错误故选：A【分析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度、照射时间无关，入射光的强度只影响单位时间内发出光电子的数目根据光电效应方程EKm=hW0 ， 判断最大初动能与什么因素有关11、【答案】 D【考点】光电效应【解析】【解答】A、光子的能量与光照强度无关，只与光的频率有关，光子的最大初动能与光照强度无关，随着入射光的频率增大而增大，故A错误；B、每种金属都有自己的极限频率，故B错误C、金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，故C错误；D、根据光电效应产生的条件可知，当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，故D正确；故选：D【分析】正确解答本题要掌握：理解光电效应的产生条件，最大初动能与入射光频率、逸出功之间关系等12、【答案】 C【考点】光电效应【解析】【解答】A、验电器的铝箔张开一个角度，说明可见光照射到锌板，有光电子出来，能使锌板带正电，所以验电器指针带正电故A正确，B正确C、红外线的频率小于可见光的频率，如果改用相同强度的红外线照射，不一定发生光电效应，则验电器指针不一定会张开一定角度故C错误；D、紫外线的频率大于可见光的频率，如果改用相同强度的紫外线照射，验电器指针也一定会张开一定角度故D正确故选：C【分析】当入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应时，锌板逸出光电子带正电，并不是入射光带电的原因13、【答案】 C【考点】光电效应【解析】【解答】A、发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是a流向b ， 所以电源左端可能为正极故A错误，C正确B、流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度，与光的频率无关；能否产生光电效应，是看入射光的频率故B错误；D、爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量E=h 故D错误故选：C【分析】当发生光电效应时，若要使电路中有电流，则需要加一个正向的电压，或反向的电压比较小，使电阻能够达到负极通过电子的流向判断出电流的方向流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度14、【答案】 C【考点】光电效应【解析】【解答】A、光电效应是由赫兹首先发现的，故A错误；B、光电效应现象揭示了光具有粒子性，故B错误；C、光电效应现象中，光电子从锌板逸出，验电器带正电，故C正确；D、光电效应中应该用紫外线照射锌板，当用可见光时，频率降低，小于极限频率，则不满足光电效应反生条件故D错误故选：C【分析】该实验是通过弧光灯发出紫外线照射锌板，发生光电效应，光电效应说明光具有粒子性15、【答案】 C【考点】光电效应【解析】【解答】根据E=hv知，照射光的频率增大，则光子能量增大，光的强度减弱，单位时间内发出光电子的数目减少故C正确，ABD错误故选：C【分析】根据光的频率变化，判断光子能量变化光的强度影响单位时间内光电子数目二、填空题 16、【答案】 3.21019；4.81019【考点】光电效应【解析】【解答】由图2可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为：2eV=3.21019J ，根据光电效应方程EKm=hW0 ， W0=3eV=4.81019J 故答案为：3.21019；4.81019【分析】该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为2eV ， 根据光电效应方程EKm=hW0 ， 求出逸出功光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而光的强度不会改变光电子的最大初动能，从而判断是否电流表是否有示数17、【答案】 甲；hvW0【考点】光电效应【解析】【解答】根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；由光电效应方程 mv2=hvW0 ，可知，电子的最大初动能EKm=hvW0；故答案为：甲，hvW0【分析】根据光的强度越强，形成的光电流越大；并根据光电效应方程，即可求解18、【答案】 ；【考点】光电效应【解析】【解答】根据金属的逸出功W0=hc ， 知逸出功与截止频率成正比，则W钙W钾；根据爱因斯坦光电效应方程得：Ek=hW0 ，又W0=hc联立得：Ek=hhc ， 则得Ek钙Ek钾 故答案为：，【分析】金属的逸出功W0=hc ， c是金属的截止频率根据爱因斯坦光电效应方程列式，分析光电子最大初动能的大小19、【答案】 ek；keb【考点】光电效应【解析】【解答】根据爱因斯坦光电效应方程EK=hW ， 任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随频率f的变化而变化，且是线性关系（与y=ax+b类似），直线的斜率等于普朗克恒量，由于：EK=eUe所以：eUe=hW ，由图可得Ue=kb整理得：h=ek；EK=hW ， EK=0时有h0W=0，所以逸出功W=keb；故答案为：ek ， keb 【分析】由爱因斯坦光电效应方程EK=hW去分析图象中所包含的对解题有用的物理信息，图象与纵轴和横轴交点分别表示普朗克常量和金属的极限频率20、【答案】 正；无【考点】光电效应【解析】【解答】（1）用弧光灯照射锌板，发生光电效应，发出光电子，锌板和验电器带正电（2）使静电计指针回到零，再用相同光照强度的钠灯发出的黄光照射锌版，静电计指针无偏转，说明了黄色光不能使锌板发生光电效应；当增大入射黄光的照射强度，也不能发生光电效应故静电计的指针不偏转故答案为：（1）正；（2）无【分析】发生光电效应时，锌板和验电器带正电，通过电量的变化判断静电计指针偏角的变化三、解答题 21、【答案】 （1）原子从能级n=3向n=2跃迁所放出的光子的能量为13.606.04=7.56eV ， 当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功W0=7.56eV（2）从能级n=4向n=1跃迁所放出的光子能量为54.43.4eV=51eV ，根据光电效应方程得，最大初动能Ekm=hvW0=517.56=43.44eV【考点】光电效应【解析】【分析】能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差，根据光电效应的条件求出金属的逸出功，再根据光电效应方程得出光电子的最大初动能22、【答案】 （1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向向上（2）根据动能定理得：光电子的最大初动能EK=eUc=2.1eV=3.361019J（3）由光电效应方程：EK=hW0 ， 得=9.651014Hz【考点】光电效应【解析】【解答】（1）电子从阴极逸出后，向右运动，由于电子带负电，所以通过电流表的电流方向向上；（2）根据动能定理得：光电子的最大初动能EK=eUc=2.1eV=3.361019J （3）由光电效应方程：EK=hW0 ， 得=9.651014Hz答：（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向向上（2）从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是3.361019J；（3）入射单色光的频率是9.651014Hz【分析】（1）根据光电子运动的方向判定电流的方向；（2）光电管所加反向电压，当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零，说明电子做减速运动，恰好到达A极时，速度为零，根据动能定理求解光电子的最大初动能EK （3）由光电效应方程求解入射单色光的频率23、【答案】 （1）光电子的最大初动能 W（2）能以最短时间到达A板的光电子，是初动能最大且垂直于板面B板的电子，设到达A板的动能为EKA；根据动能定理得：eU=EKAEkm则到达A板的动能为：EKA=Ekm+eU= W+eU【考点】光电效应【解析】