物理同步人教选修3-5全国通用版课时训练7 光的粒子性+Word版含解析.docx
人教版高中物理选修3-5同步练测：第十七章第二节光的粒子性(含答案).docx
高中物理学习材料桑水制作第二节光的粒子性建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图1所示，这时（）图1A.锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电C.锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电2.（上海物理）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强度越弱，产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大3.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量ℎ、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（）A.最短波长为ceUℎB.最长波长为ℎceUC.最小频率为eUℎD.最大频率为eUℎ4. (重庆理综)真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，极板面积为S，间距为d.现用波长为λ(λ1＜λ＜λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于（）A.dS(λ−λ1λλ1) B.dS(λ2−λλλ2)C.Sd(λ−λ1λλ1) D.Sd(λ2−λλλ2)5.入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（）A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D.有可能不发生光电效应6.下列对光子的认识，正确的是（）A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的光电子B.光子说中的光子就是光电效应中的光电子C.在空间传播中的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子桑水D.光子的能量跟光的频率成正比7.对光电效应的解释正确的是（）A.金属内的每一个电子都要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B.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做的最小功，便不能发生光电效应C.发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子的初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光最低频率也不同8.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k−ν图.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个E k−ν坐标图中,用实线表示钨，虚线表示锌,则正确反映这一过程的图象是图2所示中的( )图29.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.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小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10.(江苏高考)研究光电效应规律的实验装置如图3所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极图3A做减速运动.光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出.当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0.图4表示光电效应实验规律的图象中，错误的是（）图4二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.在伦琴射线管两极间加6.63×104 V的电压，设从阴极发出的电子的初速度为零，加速到达阳极时具有的动能的10%变为伦琴射线的光子的能量，普朗克常量为 6.63×10-34 J·s，电子电荷量为1.6×10-19 C，伦琴射线的波长为 .12. (上海物理)如图5所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零，用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会偏转，说明金属锌的极限频率红外线的频率（选填“大于”或“小于”）.图5三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）桑水13.（8分）光具有波动性已被人们所接受,光具有能量,光的能量是连续的还是分立的? 光是否也具有粒子性呢?14.（13分）已知金属铯的极限波长为0.66μm.用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳?15.（13分）一束频率为5×1014 Hz的黄光，以60°的入射角从真空中射入玻璃，其折射角为30°，求黄光在玻璃中的速度、波长和每个光子的能量.16.（14分）在半径r=10 m的球壳中心有一盏功率为P=40 W的钠光灯（可视为点光源），发出的钠黄光的波长为λ＝0.59μm，已知普朗克常量ℎ＝6.63×10-34J·s，真空中光速c=3×108 m/s.试求每秒钟穿过S=1 cm2球壳表面的光子数目.桑水第二节光的粒子性答题纸得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11． 12.三、计算与简答题1314.1516.桑水第二节光的粒子性参考答案一、选择题1.B 解析：本题应从光电效应、验电器原理来考虑解答.锌板原来不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器指针亦带正电，故B对.2. AD 解析：能不能发生光电效应，取决于灯光的频率是不是大于极限频率与灯光的强度无关，A对，B错；由E k＝ℎν−W知，灯光频率ν越大，光电子的最大初动能E k就越大，与灯光的强度无关，C错.D 对.3. D 解析：电子被电场加速获得的动能为eU.产生光子能量的最大值E=ℎν=eU.故光子频率的最大值为ν=eUℎ.光子波长的最小值为λ=cν=ℎceU,选项D正确.4.D 解析：由C=QU 可知，Q=CU=εS4πkdU.从金属板钾中打出的光电子的最大初动能E km=ℎcλ−ℎcλ2,当eU=E km时极板上带电荷量最多，联立可知D项正确.5.C 解析：发生光电效应几乎是瞬间的，所以选项A错误.入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子最大初动能也就不变，选项B也是错误的.入射光子数目减少，逸出的光电子数目也减少，可见选项C正确.入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属的极限频率，一定能发生光电效应，故选项D错误.6. CD 解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，而牛顿的“微粒说”中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，称为光电子，故A、B选项错误而C选项正确.由E=ℎν知光子能量E与其频率ν成正比，故D选项正确.7.BD 解析：按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关.入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大，但要使电子离开金属，需使电子吸收一个光子，因此只要光子的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应.从金属中逸出时，只有在金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同.故正确选项为B、D.8. A 解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k=ℎν−W.设极限频率为ν0,则W=ℎν0， E k=ℎν−ℎν0=ℎ(ν−ν0).9. A 解析：由爱因斯坦光电效应方程可知W=ℎν0，所以极限频率越大，逸出功越大，A正确；低于极限频率的光无论强度多大，照射时间多长，都不可能产生光电效应，B错误；光电子的最大初动能还与照射光子的频率有关，C错误；单位时间内逸出光电子个数与光强成正比，与频率无关，D错误.10. B 解析：A选项，反向电压U和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，A正确.B选项，由动能定理，−qU0=0−E km,又因E km=ℎν−W,所以U0=ℎq ν−Wq，可知截止电压U0与频率ν是线性关系，不是正比关系，故B错误.桑水C选项，光强I与频率ν一定时，光电流i随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知C正确.D选项，由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的,时间小于10-9 s,10-9 s后，光强I和频率ν一定时，光电流恒定，故D正确.二、填空题11. 1.875×10-10 m解析：电子在伦琴射线管中加速到阳极所获得的动能E k=eU伦琴射线光子的能量E=ηE k =ℎcλ光子的波长λ=ℎcηE k =ℎcηeU= 6.63×10−34×3.0×1080.1×1.6×10−19×6.63×104m=1.875×10−10 m.12.正大于解析：紫外线照射锌板后，与锌板相连的验电器指针发生明显偏转，可知锌板带电.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因此橡胶棒与锌板接触，验电器指针张角变小，说明锌板上的电荷与橡胶棒上的电荷电性相反，由此可判断锌板带正电.金属要发生光电效应，入射光的频率必须大于金属的极限频率，本题中红外线照射锌板.验电器指针不偏转，说明没发生光电效应.因此可判断锌的极限频率大于红外线的频率.三、计算与简答题13.解析：光的能量是分立的，具有量子化特点，光具有粒子性14. 9.6×10-20J 3.0×10-19 J解析：光波的波长越小,频率就越大,光子的能量就越大,反之光子能量就越小.当光子能量等于逸出功时波长最长,所以W=ℎν0=ℎcλ0=6.63×10-34×3×1080.66×10−6J≈3.0×10-19 J.由爱因斯坦光电效应方程12mv02=ℎν−W所以12mv02=ℎcλ−ℎcλ0=6.63×10−34×3×108×(10.50×10−6−10.66×10−6) J≈9.6×10-20 J.15. v=1.732×108 m/s λ=3.5×10-7 m E=3.3×10-19 J16. 9.4×1012个解析：钠黄光的频率ν=cλ＝3×1080.59×10−6Hz=5.1×1014 Hz则一个光子的能量E0＝ℎν=6.63×10-34×5.1×1014 J=3.4×10-19 J 又钠黄灯在t=1 s内发出光能E=Pt=40×1 J＝40 J那么在t=1 s内穿过球壳S=1 cm2的光子能量E1=S·E4πr2=1×10−44×3.14×102×40 J=3.2×10−6 J则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数n=E1E0= 3.2×10−63.4×10−19=9.4×1012（个）.桑水。
物理同步人教选修3-5全国通用版课时训练8 粒子的波动性+Word版含解析.docx
课时训练8粒子的波动性题组一光的波粒二象性1.如图所示,当弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,同时与锌板相连的验电器铝箔有张角,则该实验()A.只能证明光具有波动性B.只能证明光具有粒子性C.只能证明光能够发生衍射D.证明光具有波粒二象性解析:弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,这是光的衍射,证明了光具有波动性,验电器铝箔有张角,说明锌板发生了光电效应现象,则证明了光具有粒子性,所以该实验证明了光具有波粒二象性,选项D正确。
答案:D2.如图所示为物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行电子干涉的实验示意图。
从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹,该实验说明()A.光具有波动性B.光具有波粒二象性C.微观粒子也具有波动性D.微观粒子也是一种电磁波解析:本题考查电子能产生干涉现象,表明电子具有波动性。
干涉现象是波的特征,电子是微观粒子,它能产生干涉现象,表明电子等微观粒子具有波动性。
但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波。
答案:C3.频率为ν的光子,具有的能量为hν,动量为,将这个光子打在处于静止状态的电子上,光子将偏离原来的运动方向,这种现象称为光的散射。
散射后的光子()A.改变原来的运动方向,但频率保持不变B.光子将从电子处获得能量,因而频率将增大C.散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上,但方向相反D.由于电子受到碰撞时会吸收光子的一部分能量,散射后的光子频率低于入射前光子的频率解析:由于电子的能量增加,光子的能量减少,所以光子的频率降低。
答案:D4.有关光的本性,下列说法正确的是()A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C.光不具有波动性D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性解析:19世纪初,人们成功地在实验室中观察到了光的干涉、衍射现象,这属于波的特征,微粒说无法解释这些现象;但19世纪末又发现了光电效应,这种现象波动说不能解释,证实光具有粒子性,因此,光既具有波动性,又具有粒子性,但光不同于宏观的机械波和粒子,波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现,是同一客体的两个不同侧面,不同属性,我们无法用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性。
2018新导练物理同步人教选修3-5全国通用版课时训练7 光的粒子性 Word版含解析
课时训练7光的粒子性题组一光电效应的规律1.用下面哪种射线照射同一种金属最有可能产生光电效应,且逸出的光电子的速率最大()A.紫外线B.可见光C.红外线D.γ射线解析:频率越大的光越有可能,并且逸出的光电子的速率最大。
从给出的四种光来看,D项的频率最大。
答案:D2.某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射解析:光照射金属时能否产生光电效应,取决于入射光的频率是否大于金属的截止频率,与入射光的强度和照射时间无关,故选项A、B、D均错误;又因ν=,所以选项C正确。
答案:C3.如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图,用可见光照射光电管的阴极K,电流表中有电流通过,则()A.滑动变阻器的滑片由a端向b端滑动的过程中,电流表中一定无电流通过B.滑动变阻器的滑片由a端向b端滑动的过程中,电流表的示数一定会持续增大C.将滑动变阻器的滑片置于b端,改用紫外线照射阴极K,电流表中一定有电流通过D.将滑动变阻器的滑片置于b端,改用红外线照射阴极K,电流表中一定无电流通过解析:当滑片自a端向b端移动时,开始一段有光电流而且应增大,若移动到某一位置时达到饱和,则此后的移动过程中光电流不变,故A、B错误。
根据极限频率的含义知C正确,D错误。
答案:C题组二爱因斯坦光电效应方程4.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。
则可判断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析:当光电管两端加上反向截止电压且光电流恰好为零时,有=eU,对同一光电管使用不同频率的光照射,有hν-W0=,两式联立得hν-W0=eU,丙光的反向截止电压最大,则丙光的频率最大,甲光、乙光频率相同,A、C错误;又λ=,可见λ丙<λ乙,B正确;丙光对应的最大初动能最大,D错误。
高二物理人教版选修3-5(第17.2 光的粒子性) Word版含解析
绝密★启用前第十七章 波粒二象性 2. 光的粒子性第Ⅰ部分 选择题一、选择题：本题共8小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里。
1．关于光子和光电子，以下说法正确的是( ) A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子速度都是cD ．光子和光电子都带负电2．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有( ) A ．入射光的频率必须大于被照金属的截止频率B ．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射频率的增大而增大C ．入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 sD ．当入射光频率大于截止频率时，光电子的数目与入射光的强度成正比3.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则()A ．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B ．用红光照射，电流表一定无电流通过C ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变4．已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的，如图所示．检测发现三种单色光中，n 、p 两种单色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a 通过三棱镜的情况是()5.用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生 光电效应，那么（ ） A ．两束光的光子能量相同B ．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同6．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k -ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k -ν坐标系中，则正确的图是( )7. 光子有能量，也有动量，动量p ＝hλ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是( )A ．顺时针方向转动B ．逆时针方向转动C ．都有可能D ．不会转动8．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1 :2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( ) A.2hcλ B.32hcλ C.34hcλD.45hcλ第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题：本题4个小题。
最新高中物理：新人教版选修3-517.2科学的转折：光的粒子性(同步练习)及答案.docx
高中物理选修3-5 同步测试题1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时()A。
锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带负电D．锌板带负电，指针带正电2．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是()A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子3．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有()A。
入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大C 入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10—9s D．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光强度成正比4．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()A。
入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间短D。
电源正负极接反5．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek 随入射光频率v 变化的E k— v图象，已知钨的逸出功是 3 ． 28eV ，锌的逸出功是3． 34eV ，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个E k—v 图上，则下图中正确的是()6．用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是()A。
用红光照射金属钾，而且不断增加光的强度B．用较弱的紫外线照射金属钾C。
用黄光照射金属钾，且照射时间很长D。
只要入射光的波长小于绿光的波长，就可发生光电效应7．在做光电效应演示实验时，，把某金属板连在验电器上，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玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开。
高中物理人教版选修3-5练习：第十七章 第1、2节 能量量子化 光的粒子性 课下作业 含解析
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色解析：一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；选项C是黑体辐射的特性，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误。
答案：B2．如图1所示，一验电器与锌板用导线相连，用紫外线光源照射锌板时，验电器指针发生了偏转，下列判断正确的是( ) A．此时锌板带正电B．紫外线越强，验电器的指针偏角越大图1C．改用红外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转D．将一不带电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角会减小解析：用紫外线照射锌板，锌板发生了光电效应，即锌板有电子逸出，锌板带正电，A正确；紫外线越强，即单位时间打在锌板上的光子越多，逸出的电子越多，锌板所带的电荷量越多，验电器的指针偏角越大，B正确；由于红外线的频率比紫外线的频率小，因此不一定能发生光电效应，验电器指针不一定会发生偏转，C错误；将一不带电的金属小球与锌板接触，锌板将部分电荷转移给金属小球，验电器指针的偏角将减小，D正确。
答案：ABD3．光子有能量，也有动量，动量p＝，它也遵守有关动量的规律。
如图2所示，真空中，有“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)。
当用图2平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是( ) A．顺时针方向转动B．逆时针方向转动C．都有可能D．不会转动解析：根据动量定理Ft＝mvt－mv0，由光子的动量变化可知黑纸片和光子之间的作用力小于白纸片和光子之间的作用力，所以装置开始时逆时针方向转动，B选项正确。
答案：B4．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。
2021-2022高二物理人教版选修3-5课后作业：17.2 光的粒子性 Word版含解析
2光的粒子性1.下列利用光子说对光电效应的解释正确的是()A.金属表面的一个电子只能吸取一个光子B.电子吸取光子后肯定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个电子吸取若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸取光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析:依据光子说,金属中的一个电子一次只能吸取一个光子,只有所吸取的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸取是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A正确。
答案:A2.一束绿光照射某金属发生了光电效应,则下列说法正确的是()A.若增加绿光的照射强度,则单位时间内逸出的光电子数目不变B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子将具有更大的初动能C.若改用紫光照射,则逸出的光电子将具有更大的初动能D.若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加解析:光电效应的规律表明:入射光的频率打算着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小;当入射光频率增加后,产生的光电子最大初动能也增加;而照射光的强度增加,会使单位时间内逸出的光电子数增加,紫光频率高于绿光,故C选项正确。
答案:C3.争辩光电效应的电路如图所示。
用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板放射出的光电子被阳极A吸取,在电路中形成光电流。
下列光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中,正确的是()解析:入射光的频率相同,则光电子的最大初动能相同,由-eU=12mv max2知,两种状况下遏止电压相同,故选项A、B错误;光电流的强度与入射光的强度成正比,所以强光的光电流比弱光的光电流大,故选项C正确,选项D错误。
答案:C4.科学争辩证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子。
假设光子与电子碰撞前的波长为λ,碰撞后的波长为λ',则碰撞过程中()A.能量守恒,动量守恒,且λ=λ'B.能量不守恒,动量不守恒,且λ=λ'C.能量守恒,动量守恒,且λ <λ'D.能量守恒,动量守恒,且λ>λ'解析:能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律,适用于宏观世界也适用于微观世界。
最新高中物理：选修3-5人教版全套教学同步练习及解析模块综合测试题及答案
模块综合测试题本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100，考试时间60分钟。
第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。
)1．关于α粒子的散射实验，下述不正确的是()A．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上D．相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，沿同一偏转角散射的α粒子就越少解析：原子显电中性，而电子带负电，所以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆孙的原子模型就不能解释α粒子的散射现象，所以α粒子大角度散射的主要原因不能直接说是原子中正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核中的原因，所以A选项错误，而B选项正确；只有少数α粒子发生大角度散射的结果证明原子存在一个集中所有正电荷和几乎所有质量的很小的原子核，即C选项正确；使α粒子发生大角度散射的原因是受到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象更明显，应采用原子序数大的金箔，若改用原子序数小的物质做实验，α粒子受到原子核的库仑斥力小，发生大角度散射的α粒子少，所以D选项正确，所以题中选不正确的答案为A选项。
答案：A2．放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用。
下列选项中，属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C 错误。
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课时训练7光的粒子性题组一光电效应的规律1.用下面哪种射线照射同一种金属最有可能产生光电效应,且逸出的光电子的速率最大()A.紫外线B.可见光C.红外线D.γ射线解析:频率越大的光越有可能,并且逸出的光电子的速率最大。
从给出的四种光来看,D项的频率最大。
答案:D2.某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射解析:光照射金属时能否产生光电效应,取决于入射光的频率是否大于金属的截止频率,与入射光的强度和照射时间无关,故选项A、B、D均错误;又因ν=,所以选项C正确。
答案:C3.如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图,用可见光照射光电管的阴极K,电流表中有电流通过,则()A.滑动变阻器的滑片由a端向b端滑动的过程中,电流表中一定无电流通过B.滑动变阻器的滑片由a端向b端滑动的过程中,电流表的示数一定会持续增大C.将滑动变阻器的滑片置于b端,改用紫外线照射阴极K,电流表中一定有电流通过D.将滑动变阻器的滑片置于b端,改用红外线照射阴极K,电流表中一定无电流通过解析:当滑片自a端向b端移动时,开始一段有光电流而且应增大,若移动到某一位置时达到饱和,则此后的移动过程中光电流不变,故A、B错误。
根据极限频率的含义知C正确,D错误。
答案:C题组二爱因斯坦光电效应方程4.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。
则可判断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析:当光电管两端加上反向截止电压且光电流恰好为零时,有=eU,对同一光电管使用不同频率的光照射,有hν-W0=,两式联立得hν-W0=eU,丙光的反向截止电压最大,则丙光的频率最大,甲光、乙光频率相同,A、C错误;又λ=,可见λ丙<λ乙,B正确;丙光对应的最大初动能最大,D错误。
答案:B5.(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应。
下列说法正确的是()A.增大入射光的强度,光电流增大B.减小入射光的强度,光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大解析:增大入射光的强度,单位时间内逸出的光电子数目增多,光电流增大,A项正确;光电效应的发生与入射光的强度无关,B项错误;入射光频率小于ν时,若仍大于金属的截止频率,仍能发生光电效应,C项错误;增大入射光的频率时,由爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0可知,光电子的最大初动能变大,D项正确。
答案:AD题组三康普顿效应6.科学研究表明:能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律。
从科学实践的角度来看,迄今为止,人们还没有发现这些守恒定律有任何例外。
相反,每当有人在实验中观察到似乎是违反守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终。
例如,人们发现,在电磁场的相互作用下,两个运动着的微观粒子的动量的矢量和似乎是不守恒的。
这时物理学家又把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了。
现有沿一定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞后,自由电子向某一方向运动,而光子沿另一方向散射出去。
这个散射出去的光子与入射前相比较,其波长(选填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量,当光子与静止的电子发生碰撞时,由动量守恒知光子的动量减小,由p=知,光子的波长增大。
答案:增大7.康普顿效应证实了光子不仅遵守能量守恒,也遵守动量守恒。
如图给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向,则碰后光子可能沿方向运动,并且波长(选填“不变”“变短”或“变长”)。
解析:因光子与电子的碰撞过程动量守恒,所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致,可见碰后光子运动的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通过碰撞,光子将一部分能量转移给电子,能量减少,由ε=hν知,频率变小,再根据c=λν知,波长变长。
答案:1变长(建议用时:30分钟)1.如图所示,用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应,欲使光子从阴极逸出时的最大初动能增大,应采取的措施是()A.改用红光照射B.改用紫光照射C.增大绿光的强度D.增大加在光电管上的正向电压解析:发生光电效应时,光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大,与照射光强度、光电管的电压无关,红光的频率比绿光的频率小,不一定能发生光电效应,即使发生光电效应,光电子的最大初动能也较小,而紫光的频率大于绿光的频率。
故选项B正确。
答案:B2.(多选)下列对光电效应的解释中正确的是()A.金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子,当它积累的能量足够大时,就能逸出金属B.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C.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不相同的,因此使不同金属发生光电效应的入射光的最低频率也不同解析:按照爱因斯坦的光子说,光的能量是由光的频率决定的,与光强无关。
入射光的频率越大,发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大。
但要使电子离开金属,必须使电子具有足够的动能,而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量,但电子只能吸收一个光子,不能吸收多个光子。
因此只要光的频率低,即使照射时间足够长,也不会发生光电效应。
电子从金属中逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小,这个功称为逸出功,不同金属的逸出功不同,故上述选项中正确的有B、D。
答案:BD3.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.改用频率更小的紫外线照射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解析: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,与入射光的强度和照射时间无关,故选项A、C、D错误;X射线的频率大于紫外线的频率,可能使该金属发生光电效应,故选项B正确。
答案:B4.光子有能量,也有动量,它也遵守有关动量的规律。
如图所示,真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO'在水平面内灵活地转动,其中左边是圆形黑纸片,右边是和左边大小、质量都相同的圆形白纸片。
当用平行白光垂直纸面向里照射这两个圆面时关于装置开始转动情况(俯视)的下列说法中正确的是()A.顺时针方向转动B.逆时针方向转动C.都有可能D.不会转动解析:白纸片反射光子,光子的动量变化大,黑纸片吸收光子,光子的动量变化较小,由动量定理知,光子对白纸片的冲击力大,故B正确。
答案:B5.硅光电池是利用光电效应原理制成的,下列表述正确的是()A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析:由光电效应实验规律可知B、C、D选项都不符合光电效应规律,A选项正确。
答案:A6.(多选)如图所示为一真空光电管的应用电路,其阴极金属材料的截止频率为 4.5×1014 Hz,则以下判断正确的是()A.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C.用λ=0.5 μm的光照射光电管时,电路中有光电流产生D.光照射时间越长,电路中的光电流越大解析:在光电管中若发生了光电效应,单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关,光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。
据此可判断选项A、D错误。
波长λ=0.5 μm的光Hz=6×1014 Hz>4.5×1014 Hz,可发生光电效应。
所以,选项B、C正确。
子的频率ν=-答案:BC7.(多选)在做光电效应的实验时,某种金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图可求出()A.该金属的截止频率和截止波长B.普朗克常量C.该金属的逸出功D.单位时间内逸出的光电子数解析:依据光电效应方程E k=hν-W0可知,当E k=0时,ν=νc,即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的。
可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。
据图象,假设图线的延长截止频率。
图线的斜率k=-线与E k轴的交点为C,其截距为W0,有tan θ=,而tan θ=h,所以W0=hνc。
即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。
答案:ABC8.(2017北京理综)2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲,大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。
据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空光速c=3×108 m/s)()A.10-21 JB.10-18 JC.10-15 JD.10-12 J解析:电离能等于一个处于极紫外波段的光子能量J≈1.98×10-18 J,故选B。
E=hν=h=6.6×10-34×-答案:B9.A、B两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为E A、E B,求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。
解析:光子能量ε=hν,动量p=,且ν=,得p=,则p A∶p B=2∶1。
A照射时,光电子的最大初动能E A=εA-W0,同理E B=εB-W0。
又εA=2εB,解得W0=E A-2E B。
答案:2∶1E A-2E B10.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示。
已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。
(1)图甲中电极A为光电管的(选填“阴极”或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率νc=Hz,逸出功W0=J;(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,则产生的光电子的最大初动能E k=J。