粤教版选修35 光电效应 光子 康普顿效应及其解释 第1课时 作业 (1).docx

4.1光电效应 4.2光子 4.3康普顿效应及其解释1我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是( )a玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念b爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象c德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念d普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性解析：选b普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故a错误；爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故b正确；波尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故c错误；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故d错误。2.多选如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能ek与入射光频率的关系图像，由图像可知()a该金属的逸出功等于eb该金属的逸出功等于h0c入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为2ed入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为解析：选ab根据爱因斯坦光电效应方程，结合题给光电子最大初动能ek与入射光频率的关系图像知，该金属的逸出功等于e，等于h0，选项a、b正确；入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为e，入射光的频率为时，不能产生光电效应，选项c、d错误。3多选用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 ev的光照射到光电管上时，电流表g的读数为0.2 ma。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 v时，电流表读数为0。则()a光电管阴极的逸出功为1.8 evb开关k断开后，没有电流流过电流表gc光电子的最大初动能为0.7 evd改用能量为1.5 ev的光子照射，电流表g也有电流，但电流较小解析：选ac题图所示装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 v时，电流表示数为0，则知光电子的最大初动能为0.7 ev，根据光电效应方程ekmhw0，得逸出功w01.8 ev，故a、c正确；用光子能量为2.5 ev的光照射到光电管上时，发生了光电效应，有光电子逸出，则当开关k断开后，有电流流过电流表，故b错误；改用能量为1.5 ev的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，d错误。4下列说法中正确的是()a物质波属于机械波b只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性c德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波d宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性答案c解析物质波是由实物粒子的运动形成，而机械波是由组成物体的质点做周期性运动形成，故a错误；不论是微观粒子，还是宏观物体，只要它们运动，就有与之对应的物质波，故b、d均错误，c正确。5.在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管，若实验所得光电流i与光电管两端所加电压u间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是()aa光频率大于b光频率ba光波长大于b光波长ca光强度高于b光强度da光照射光电管时产生光电子的最大初动能较大答案c解析对同一光电管，不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，由题图可知，对a、b两种光，反向截止电压相同，说明光的频率、波长相同，a、b两项错误；a光照射时的饱和电流比b光照射时的饱和电流大，说明a光强度高于b光强度，c项正确；金属的逸出功及照射光的频率相同，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光照射光电管时产生光电子的最大初动能相同，故d项错误。6关于光电效应的规律，下面说法中正确的是 ()a当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大b当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多c同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大d对于某金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应答案abd解析由爱因斯坦的光电效应方程ekhw0知，逸出功w0一定时，入射光频率越大，则产生的光电子的最大初动能越大，a正确；当某种色光照射金属表面能产生光电效应时，入射光的强度越大，相同时间照射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，b正确；由光电效应方程可知，入射光频率一定时，逸出功w0越大，则光电子的最大初动能ek越小，c错误；对于某金属，入射光的频率必须大于该金属的极限频率，即入射光的波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应，d正确。7如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，由图可知()a该金属的极限频率为4.271014 hzb该金属的极限频率为5.51014 hzc该图线的斜率表示普朗克常量d该金属的逸出功为0.5 ev答案ac解析由光电效应方程可知：ekhw0，斜率表示普朗克常量，c选项正确。当ek0时，入射光的频率就是该金属的极限频率，c4.271014 hz，a选项正确，b选项错误。该金属的逸出功w0hc1.77 ev，d选项错误。8(多选)已知黄光照射到某一金属表面上能够发生光电效应，下列说法中正确的是()a只要光照射的时间足够长，换成其他金属也能发生光电效应b逸出光电子的最大初动能跟入射光强度成正比c若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应d若只将入射光的强度增强，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将增多解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，跟照射时间无关，故a错误；根据光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度没有必然联系，故b错误；因为蓝光的频率大于黄光的频率，所以若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应，故c正确；入射光频率一定时，强度会影响单位时间内逸出的光电子数目，强度增强，单位时间内逸出的光电子数目增多，故d正确答案：cd9(多选)如图是光控继电器的示意图，k是光电管的阴极下列说法正确的是()a图中a端应是电源的正极b只要有光照射k，衔铁就被电磁铁吸引c只要照射k的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引d只有照射k的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引解析：光电子从k极射出，然后在光电管中被加速，故a应为电源的正极，故a正确；只有照射k的光频率足够大，才能在k极发生光电效应，从而产生电流，经放大器放大后通过电磁铁，衔铁才被电磁铁吸引，故bc错误，d正确答案：ad10(2018天津红桥区期末)(多选)下列说法正确的是()a动量相同的电子和质子，其德布罗意波长相同b光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量c康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量d黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的答案abc解析根据物质波波长公式可知，当质子和电子动量相同时，则德布罗意波长相同，a正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量h，b正确；康普顿效应说明光具有粒子性和光子具有动量，光子的动量p，c正确；黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是分立的，d错误。11用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等的关系，a、k两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，调节a、k间的电压u，得到光电流i与电压u的关系如图乙所示。由图可知()a单色光a和c的频率相同，但a更强些b单色光a和c的频率相同，但a更弱些c单色光b的频率小于a的频率d改变电源的极性不可能有光电流产生答案a解析由题图乙可知，单色光a、c的遏止电压相同，根据光电效应方程可知ekhw0又ekeuc，所以单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明a光的强度大，a正确、b错误；单色光b的遏止电压大于单色光a、c的遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，c错误；光的频率不变，改变电源的极性，只要所加反向电压没达到遏止电压，可能有光电流产生，d错误。12(多选)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应，从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图，则下列说法正确的是()a钛的逸出功为6.671019 jb钛的极限频率为1.01015 hzc光电子的最大初动能为1.01018 jd由图线可求得普朗克常量为6.671034 jse光电子的最大初动能与入射光的频率成正比答案abd解析根据光电效应方程ekhw0知，图线的斜率等于普朗克常量，则h6.671034 js，故d正确；当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则01.01015 hz，可知逸出功w0h06.67103411015 j6.671019 j，故a、b正确；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，根据该图无法得出光电子的最大初动能，故c错误；由图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故e错误。13(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是()a电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 b射线在云室中穿过会留下清晰的径迹c人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构d人们利用电子显微镜观测物质的微观结构e光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关答案acd解析衍射和干涉是波特有的现象，a、c正确；光电效应体现了光的粒子性，e错误；射线在云室中穿过，留下的径迹是粒子的轨迹，b错误；电子显微镜利用了电子的波动性来观测物质的微观结构，d正确。14如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极k，实验测得流过表的电流i与ak之间的电势差uak满足如图乙所示规律，取h6.631034 js。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极k时的最大动能；(2)该阴极材料的极限波长。答案(1)4.01012 个9.61020 j(2)0.66 m解析(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极a，阴极每秒钟发射的光电子的个数：n(个)4.01012(个)。光电子的最大初动能为：ekmeuc1.610190.6 j9.61020 j。(2)设阴极材料的极限波长为0，根据爱因斯坦光电效应方程：ekmhw0hh，代入数据得00.66 m。15电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像x射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫德布罗意波。质量为m的电子以速度v运动时，这种德布罗意波的波长可表示为。已知电子质量m9.11031 kg，电子电荷量e1.61019 c，普朗克常量h6.631034 js。(1)计算具有100 ev动能的电子的动量p和波长；(2)若一