2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 原子與原子核 第1講 光電效應(yīng) 波粒二象性作業(yè) 新人教版.doc

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第1講 光電效應(yīng) 波粒二象性 [課時作業(yè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單獨成冊　方便使用 [基礎(chǔ)題組] 一、單項選擇題 1．下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中正確的是(　　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子與電子是同樣的一種粒子 C．光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著 D．大量光子的行為往往顯示出粒子性 解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，A、B錯誤；光的波粒二象性表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性．光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，C正確，D錯誤． 答案：C 2．用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是(　　) A．改用頻率更小的紫外線照射 B．改用X射線照射 C．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 D．延長原紫外線的照射時間 解析：某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時間無關(guān)．不能發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光的頻率小于金屬的極限頻率，所以要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)增大入射光的頻率，X射線的頻率比紫外線頻率高，所以本題答案為B. 答案：B 3．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小 D．入射光的光強(qiáng)一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析：逸出功W＝hν0，W∝ν0，A正確；只有照射光的頻率ν大于金屬極限頻率ν0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，B錯誤；某金屬的逸出功只與該金屬的極限頻率有關(guān)，與從金屬表面逸出的光電子的最大初動能無關(guān)，C錯誤；光強(qiáng)E＝nhν，ν越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯誤． 答案：A 4．頻率為ν的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm.改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)(　　) A．Ekm－h(huán)ν　　　　　　　 B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h2ν－W＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C. 答案：C 5．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ekν圖像．已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.34 eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek ν坐標(biāo)系中，如圖所示，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的是(　　) 解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，Ekν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ekν圖線應(yīng)該平行．圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，A圖正確． 答案：A 二、多項選擇題 6．波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等 解析：光電效應(yīng)說明光具有粒子性，A正確．衍射是波的特點，說明中子具有波動性，B正確．黑體輻射的實驗規(guī)律說明光具有粒子性，C錯誤．動能相等的質(zhì)子和電子，二者質(zhì)量不同，動量不同，德布羅意波長不相等，D錯誤． 答案：AB 7．用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)(b)(c)所示的圖像，則(　　) A．圖像(a)表明光具有粒子性 B．圖像(c)表明光具有波動性 C．用紫外線觀察不到類似的圖像 D．實驗表明光是一種概率波 解析：圖像(a)曝光時間短，通過的光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性，A正確．圖像(c)曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，B正確．該實驗表明光是一種概率波，D正確．紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，C錯誤． 答案：ABD 8．在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，某小組的同學(xué)分別用波長為λ、2λ的單色光照射某金屬，逸出的光電子最大速度之比為2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示，則(　　) A．光電子的最大初動能之比為2∶1 B．該金屬的截止頻率為 C．用波長為λ的單色光照射該金屬時能發(fā)生光電效應(yīng) D．用波長為4λ的單色光照射該金屬時不能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：在兩種單色光照射下，逸出的光電子的最大速度之比為2∶1，由Ek＝mv2可知，光電子的最大初動能之比為4∶1，A錯誤；又由hν＝W＋Ek知，h＝W＋mv ，h＝W＋mv，又v1＝2v2，解得W＝h，則該金屬的截止頻率為，B錯誤；光的波長小于或等于3λ時才能發(fā)生光電效應(yīng)，C、D正確． 答案：CD [能力題組] 一、選擇題 9．用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則(　　) A．逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能不變 B．逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小 C．逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動能減小 D．光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒有光電子逸出了 解析：光的頻率不變，表示光子能量不變，仍會有光電子從該金屬表面逸出，逸出的光電子的最大初動能也不變；而減弱光的強(qiáng)度，逸出的光電子數(shù)就會減少，選項A正確． 答案：A 10．如圖甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零．把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時，則逸出功及電子到達(dá)陽極時的最大動能為 (　　) A．1.5 eV,0.6 eV B．1.7 eV,1.9 eV C．1.9 eV,2.6 eV D．3.1 eV,4.5 eV 解析：光子能量hν＝2.5 eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達(dá)陽極，由動能定理eU＝mv知，最大初動能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光電效應(yīng)方程hν＝Ekm＋W知W＝1.9 eV，對圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時，電子到達(dá)陽極的最大動能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV.故C正確． 答案：C 11.(多選)(2018重慶萬州二中模擬)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像如圖所示，則由圖像可知(　　) A．若已知電子電荷量e，就可以求出普朗克常量h B．遏止電壓是確定的，與照射光的頻率無關(guān) C．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 D．入射光的頻率為3ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W和－eUc＝0－Ek得，Uc＝ν－，可知當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，遏止電壓與入射光的頻率呈線性關(guān)系，B錯誤；因為Uc＝ν－，知圖線的斜率等于，從圖像上可以得出斜率的大小，若已知電子電荷量e，可以求出普朗克常量h，A正確；從圖像上可知逸出功W＝hν0，根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ek＝h2ν0－W＝hν0，C正確；Ek＝h3ν0－W＝2hν0，D錯誤． 答案：AC 12．(多選)產(chǎn)生光電效應(yīng)時，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是(　　) A．對于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān) B．對于同種金屬，Ek與照射光的時間成正比 C．對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系 D．對于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系 解析：發(fā)生光電效應(yīng)，一個電子獲得一個光子的能量，Ek＝hν－W，所以Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)，與光照射的時間無關(guān)，A正確，B錯誤；由Ek＝hν－W可知，對同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系，若頻率不變，對不同金屬，Ek與W成線性關(guān)系，C、D正確． 答案：ACD 二、非選擇題 13．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50 μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過電流表G的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.6310－34 Js.結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能． (2)該陰極材料的極限波長． 解析：(1)光電流達(dá)到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù) n＝＝(個)＝4.01012(個) 光電子的最大初動能為 Ekm＝eU0＝1.610－19 C0.6 V＝9.610－20 J. (2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得 Ekm＝h－h(huán)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66 μm. 答案：(1)4.01012個　9.610－20 J (2)0.66 μm 14．用功率P0＝1 W的光源照射離光源r＝3 m處的某塊金屬的薄片，已知光源發(fā)出的是波長λ＝663 nm的單色光，試計算： (1)1 s內(nèi)打到金屬板1 m2面積上的光子數(shù)； (2)若取該金屬原子半徑r1＝0.510－10 m，則金屬表面上每個原子平均需隔多少時間才能接收到一個光子？ 解析：(1)離光源r＝3 m處的金屬板1 m2面積上1 s內(nèi)接收的光能 E0＝＝8.8510－3 J 每個光子的能量E＝h＝310－19 J 所以每秒接收的光子數(shù) n＝＝2.951016個． (2)每個原子的截面積為 S1＝πr＝7.8510－21 m2 把金屬板看成由原子密集排列組成的，則面積S1上接收的光的功率 P′＝8.8510－37.8510－21 W＝6.9510－23 W 每兩個光子落在原子上的時間間隔 Δt＝＝ s＝4 317 s. 答案：(1)2.951016個　(2)4 317 s