高中物理选修3-5第十七章第58讲 课时作业(五十八) 光的粒子性 光的波动性1

课时作业(五十八)光的粒子性光的波动性
1．(13年江苏模拟)下列说法中正确的是()
A．光电效应现象说明光具有粒子性
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
C．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
D．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大
2．(11年江苏高考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体规律的是()
A
B
C
D
3．关于光电效应的叙述，下列说法中正确的是()
A．光电流的强度与入射光的强度无关
B．用频率相同的紫外线照射不同金属时产生的光电子的最大初动能相同
C．某种光照射某金属时不产生光电效应，换用频率较小的光照射时可能产生光电效应
D．某种光照射某金属时不产生光电效应，换用极限频率较小的金属时可能产生光电效应
4．下列关于光的波粒二象性的论述中，正确的是()
A．爱因斯坦的光子说完全否定了光的电磁说
B．光的波粒二象性说的是光与机械波和物质波粒子很相似
C．大量光子的行为显示波动性，个别光子的行为显示粒子性
D．随着电磁波频率的增大其波动性越不显著，粒子性越显著
5．光电效应实验中，下列表述正确的是()
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
6．用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光子的最大初动能为E1，光电流强度为I1；若改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为E2，光电流强度为I2，则()
A．E2＞E1，I2＜I1B．E2＞E1，I2＝I1
C．E2＞E1，I2＞I1D．E2＜E1，I2＝I1
7．用波长为λ1和λ2的单色光1和2分别照射金属1和2的表面．单色光1照射金属1和2的表面时都有电子射出，单色光2照射金属1时有电子射出，照射金属2时没有电子射出．设金属1和2的逸出功分别为W1和W2，则有()
A．λ1>λ2, W1> W2B．λ1>λ2, W1< W2
C．λ1<λ2, W1> W2D．λ1<λ2, W1< W2
8．(13年江苏模拟)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c与入射光频率υ的关系图象如图所示．则由图象可知
第8题图
A．该金属的逸出功等于hυ0
B．遏止电压是确定的，与照射光的频率无关
C．若已知电子电量e，就可以求出普郎克常量h
D．入射光的频率为2υ0时，产生的光电子的最大初动能为hν0
9．如图所示电路的全部接线及元件均完好．用光照射光电管的K极板，发现电流计无电流通过，可能的原因是()
第9题图
A．A、K间加的电压不够高
B．电源正负极接反了
C．照射光的频率不够高
D．照射光的强度不够大
10．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()
第10题图
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
11．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了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，由实验图象可求出()
第11题图
A．该金属的逸出功
B．该金属的极限频率
C．单位时间内逸出的光电子数
D．普朗克恒量
12．太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．如图所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．
第12题图
(1)在图上标出电源和电流表的正、负极．
(2)入射光应照射在________极上．
(3)若电流表读数是10μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．
13．如图所示是使用光电管的原理图．当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．
第13题图
(1)当变阻器的滑动端P向__________滑动时(填“左”或“右”)，通过电流表的电流将会减小．
(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________(已知电子电荷量为e)．
(3)如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将__________(填“增加”、“减小”或“不变”)．
14．(13年江苏模拟)某光源能发出波长为0.6μm的可见光，用它照射某金属能发生光电效应，产生光电子的最大初动能为0.25eV，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝
3×108m/s.求：
①上述可见光中每个光子的能量；
②该金属的逸出功．
课时作业(五十八)光的粒子性光的波动性
1.AB【解析】光电效应说明了光具有粒子性，普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，AB正确；玻尔只解释了氢原子发光现象；宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越小，故CD错误．
2.A【解析】本题考查黑体辐射，由其规律可知，选项A正确．
3.D【解析】有光电子逸出时，光电流强度与入射光强度有关，入射光强度越大，光电流强度越大，可知A错误；不同金属的逸出功是不同的，用频率相同的紫外线得到光电子的最大初动能是不同的，可知B错误；某种光照射某金属时不产生光电效应，可知该光频率小于该金属极限频率，换用频率较高的光或极限频率较小的金属时，可能产生光电效应，可知选D.
4.CD【解析】爱因斯坦的光子说和光的电磁说是统一的，二者并不矛盾，因为电场和磁场都是物质存在的方式，电磁场也是物质，光波是电磁波，也是物质波或概率波，所以A不选；概率波和机械波是两回事，所以B不选；大量光子的宏观表现为波动现象，个别光子的行为体现随机运动的粒子性，所以C可选；因为电磁波的频率增大时，越来越不容易发生衍射，所以宏观上看，粒子性显著，D可选．本题的答案为CD.
5.CD【解析】光电流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压U c，满足eU c＝hν－hν0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确．
6.A【解析】红光光子的频率比紫光光子的频率小，因此红光的光子能量小，紫光的光子能量大，当红光和紫光的强度相同时，即单位时间内单位面积上照射的红光光子个数多，而照射的紫光的光子个数少，根据光电效应原理，红光照射时，产生的光电子数多，光电流的强度大，故I1＞I2.由于紫光光子能量大，同一光电管，逸出功W0相同，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋E k，得用紫光照射时，光电子的最大初动能大，E2＞E1.
7.D【解析】当光子能量大于逸出功时才有电子射出，由题意hν1＞hν2，则λ1＜λ2，因单色光2照射1时有电子射出，照射2时无电子射出，说明W2＞W1，D正确．
8.ACD【解析】由题图知，使光电效应发生的最低频率为ν0，由爱因斯坦光电效应方程知E K＝hυ－W0，A对；遏止电压是确定的，照射光只有大于截止频率时才会发生光
电效应，B错；逃逸功W＝eU＝hυ0，普朗克常量h＝eU
，C对；由爱因斯坦光电效应方程
可知E k＝hν－W0，入射光频率为2ν0时E k＝2hν0－hν0＝hν0，D对；故选ACD.
9.BC【解析】如果入射光频率过低，不能发生光电效应；如果发生了光电效应现象，但是电源正负极接反了，电压高于遏止电压，电流表中也不会有电流，所以B、C正确；电压不够高，光强不够大时，只会影响光电流大小，不会导致无电流通过，A、D项错误．
10.B【解析】由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、D均错，只有B项正确．
11.ABD【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，任何一种金属的逸出功W0一定，说明E k随频率的变化而变化，且是线性关系(与y＝ax＋b类似)，直线在纵轴上的截距表示逸出功，直线的斜率等于普朗克恒量，直线与横轴的截距OA表示E k＝0时的频率ν0，即为金属的极限频率．故选ABD.
12.(1)电源左边为正极，右边为负极电流表是上正下负(2)B(3)6.25×1013【解
析】(1)其工作原理是在光的作用下，有光电子逸出，而逸出的光电子在电场的作用下向另一端运动，从而使整个电路连通，故易得电源左边是正极，右边为负极，电流表上正下负．(2)
由其工作原理易知B处是光照射的地方．(3)由I＝q
t＝
ne
t得n＝
It
e＝6.25×10
13个．
13．(1)右(2)eU(3)不变【解析】(1)电流减小，光电子克服电场力做功增大，故P向右移动．(2)没有光电子到达K极板则满足eU＝E K.(3)由公式E K＝hν－W知E K与光强无关，故光电子最大被动能不变．
14.①2.07 eV②1.82 eV
【解析】①上述可见光中每个光子的能量E＝hc/λ＝6.63×10－34 J·s×3×108 m/s÷
0.6 μm＝3.315×10－29 J＝2.07 eV；
②由爱因斯坦光电效应方程，E k＝hc/λ＋W，解得该金属的逸出功W＝1.82 eV.。