17.2 光的粒子性 习题

17.2 光的粒子性  习题 1．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 2．如图所示，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是（  ） A．入射光强度较弱    B．入射光波长太长 C．电源正负极接反    D．光照射时间太短 3．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。 光电效应实验装置示意如图。用频率为 的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为 的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在kA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U不可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量） A．     B．       C．     D． 4．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0 ，则下列说法错误的是（      ） A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的动能为hν0 C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大 D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 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Ek—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Ek—v图上，则下图中正确的是    (      ) 6．对光的认识，下列说法中错误的是    (        ) A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性 B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显 7．在演示光电效应实验中，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，如图所示，则 A．验电器的指针带正电 B．验电器的指针带负电 C．增大光的强度，逸出的光电子的最大初动能不变 D．延长光照时间，逸出的光电子的最大初动能变大 8．关于光电效应，下列说法正确的是(  ) A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大 C．对同种金属只要入射光强度足够大，就会发生光电效应 D．光电效应的发生几乎不需要时间积累，只要入射光的波长小于金属的极限波长即可 9．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则下列叙述正确的是（    ） A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大 B．b光光子能量比a大 C．极限频率越大的金属逸出功越小 D．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号 10．如图所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，验电器金属箔张开。下列说法正确的是 A．紫外线是不连续的 B．验电器金属箔带正电 C．从锌板逸出电子的动能都相等 D．改用红外灯照射，验电器金属箔一定张开 11．关于光电效应，下列说法正确的是（    ） A．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 B．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 C．极限频率越大的金属材料逸出功越大 D．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 12．对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W，下面的理解正确的有(  ) A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek B．式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C．逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W=hν0 D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 13．产生光电效应时，关于光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是 A．对于同种金属，光的频率一定时，Ek与照射光的强度无关 B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比 D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系 14．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能EK与入射光频率 的关系图象。由图象可知（  ） A．该金属的逸出功等于E-hν0 B．该金属的逸出功等于hν0 C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0 D．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 15．用如图所示的装置研究光电效应现象, 当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时, 电流表G的读数为0.2mA. 移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0. 则（    ） A．光电管阴极的逸出功为1.8eV B．电键k断开后,没有电流流过电流表G C．光电子的最大初动能为0.7eV D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小 16．某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向遏止电压，根据反向遏止电压，可以计算光电子的最大初动能Ekm．现分别用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极，测量的反向遏止电压分别为U1与U2，设电子质量为m，电荷量为e，则用频率为ν1的单色光照射阴极时光电子的最大初速度为    ，用上述符号表示普朗克常量    ． 17．在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为    ． 若用波长为λ（λ＜λ0）的单色光做该实验，则其遏止电压为    ．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h． 18．图示是某金属发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图象，可知该金属的逸出功为      ．若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子最大初动能为      ．已知普朗克常量为h． 19．用甲、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，两种光的频率 甲      乙（填“<”，“>”或“=”），      （选填“甲”或“乙”）光的强度大。已知普朗克常量为 ，被照射金属的逸出功为 ，则甲光对应的遏止电压为    。（频率用 ，元电荷用e表示） 20．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． 21．铝的逸出功Wo=6.72×10﹣19J，现将波长λ=200nm的光照射铝的表面．求： ①光电子的最大初动能（普朗克常量h=6.63×10﹣34J?s）． ②若射出的具有最大初动能的光电子与一静止的电子发生正碰，则碰撞中两电子电势能增加的最大值是多少？ 22．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出Uc－ν的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。图中频率ν1、ν2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求： (1)普朗克常量h； (2)该金属的截止频率ν0。 17.2 光的粒子性  习题 参考答案 1．B 【解析】 试题：根据 ，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大．甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；故A错误．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长；故B正确．同一金属，截止频率是相同的，故C错误．丙光的截止电压大于甲光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于于丙光的光电子最大初动能．故D错误．故选B. 考点：光电效应 【名师点睛】此题是对光电效应规律的考查；解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程 ，并能理解I-U图线的物理意义；此题是中等题, 意在考查学生对基本规律的理解能力. 2．BC 【解析】 试题分析：当入射光波长小于金属的极限波长时，金属能产生光电效应．当光电管上加上反向电压时，灵敏电流计中可能没有电流通过． 解： A、光电管能否产生光电效应与入射光的强度没有关系．故A错误． B、若入射光波长太长，大于金属的极限波长时，金属不能产生光电效应，灵敏电流计中没有电流通过．故B正确． C、电源正负极接反时，光电管加上反向电压，光电子做减速运动，可能不能到达阳极，电路中不能形成电流．故C正确． D、光电管能否产生光电效应与光照时间没有关系．故D错误． 故选：BC． 【点评】本题考查对光电效应产生的条件理解和应用能力．光电效应产生的条件是取决于入射光的频率或波长，与入射光的强度、光照时间没有关系． 3．ACD 【解析】 试题分析：根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为 ，n=2，3，4…则有： ，解得 ，B正确 考点：考查了光电效应 【名师点睛】发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光的强度无关．根据光电效应方程 ，可知最大初动能与入射光频率的关系．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，则遏止电压越大 4．CD 【解析】 试题分析：发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故当用频率为 的单色光照射该金属时，一定能发生光电效应方程，A正确；根据光电效应方程 ，当用频率为 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的动能为 ，B正确；只要该金属一定，则逸出功是一定的，跟入射光的频率无关，C错误；根据光电效应方程 ，其中 ，若 增大一倍，则光电子的最大初动能不会增大一倍，因 恒定，故D错误． 考点：考查了光电效应方程 【名师点睛】逸出功与极限频率的关系为 ，每种金属都有自己固定的极限频率，即每种金属的光电子的逸出功是固定的；根据光电效应方程可以判断光电子最大初动能的变化情况． 5．A 【解析】 试题分析：根据爱因斯坦光电效应方程 ，可得图像的横截距表示极限频率，锌的逸出功大于钨的逸出功，故由 ，可知锌的极限频率大于钨的极限频率，即锌的横截距大于钨的横截距，斜率表示普朗克常量h，所以两图线是平行的，故A正确； 考点：考查了光电效应 6．C 【解析】 试题分析：根据波粒二象性可知个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显，但两者不矛盾，不能说光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出 粒子性时，就不再具有波动性了，C错误 考点：考查了光的波粒二象性 7．AC 【解析】 试题分析：因为在发生光电效应的过程中，从锌板中打出电子，故此时锌板带正电，选项A正确，B错误；光电子的最大初动能与光的频率有关，与入射光的强度与照射时间无关，选项C正确，D错误；故选AC. 考点：光电效应 【名师点睛】此题考查了光电效应现象；关键是知道什么是光电效应以及产生光电效应的条件；注意：光电子的最大初动能与入射光的频率决定；当发生光电效应时，入射光的强度决定着单位时间内打出光电子的个数；此题是基础题。 8．D 【解析】 试题分析：A、根据 知，光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比．故A错误．B、不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大．故B错误．C、光电效应发生条件与光的强度无关，只与入射光的频率有关．故C错误．D、对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，且光电效应的发生几乎不需要时间积累，故D正确．故选D． 考点：本题考查光电效应的规律。 9．BD 【解析】 试题分析：根据公式 可得遏制电压越大，最大初动能越大，故图中可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，故A错误；b光照射时最大初动能大，根据公式 可得b的频率大，光子的能量大，故B正确；根据 ，可知，极限频率越大的金属材料逸出功越大，故C错误；光照射光电管，出现光电效应现象，可使光信号转换成电信号．故D正确． 考点：考查了光电效应方程 10．AB 【解析】 试题分析：根据普朗克量子理论，在空间传播的光是一份一份的不连续的，选项A正确；从锌板中打出电子，故锌板带正电，所以验电器金属箔带正电，选项B正确；从锌板逸出电子的动能不都是相等的，选项C错误；因红外线的频率小于紫外线的频率，故改用红外灯照射不会发生光电效应，验电器金属箔不会张开，选项D错误；故选AB. 考点：光电效应. 11．C 【解析】 试题分析：某种金属的逸出功只有金属本身来决定，与射出光电子的最大初动能无关，选项A错误；入射光的光强一定时，单位时间射到金属表面的光子的总能量一定，根据 可知，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少，选项B错误；根据 可知极限频率越大的金属材料逸出功越大，选项C正确；如果入射光的频率过小，光照射的时间不论多长，金属也不产生光电效应，选项D错误；故选C. 考点：光电效应. 12．C 【解析】 试题分析：只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的最大初动能Ek，但初动能可能不同．选项A错误；式中的W表示每个光电子从金属表面飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功，是克服金属中正电荷引力所做的功的最小值，选项B错误；逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W=hν0，选项C正确；光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，选项D错误；故选C. 考点：光电效应。 13．AD 【解析】 试题分析：对于同种金属，光的频率一定时，根据光电效应方程，Ek只于入射光的频率有关，而与照射光的强度无关，选项A正确；根据 可知对于同种金属，Ek与照射光的波长不是成反比关系，选项B错误；对于同种金属，Ek与光照射的时间无关，选项C错误；根据 可知对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系，选项D正确；故选AD. 考点：光电效应. 14．BC 【解析】 试题分析：根据Ekm=hv-W0得，金属的截止频率等于ν0，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，逸出功等于E，则E=hv0，故A错误；B正确；根据光电效应方程Ekm=hv-W0可知，入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0．故C正确，D也错误．故选：BC 考点：光电效应. 15．AC 【解析】 试题分析：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0.7V时，电流表示数为0，则知光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程 ，得逸出功W0=1.8eV．故A、C正确； 当电键S断开后，用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表．故B错误；改用能量为1.5eV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；故选AC。 考点：光电效应规律。 16． ， ． 【解析】 试题分析：根据爱因斯坦光电效应方程求金属的逸出功和普朗克常量h，根据动能定理求光电子的最大初速度． 解：根据爱因斯坦光电效应方程得： hv1=eU1+W  ① hv2=eU2+W  ② 由①得：金属的逸出功为：W=hv1﹣eUl． 联立①②得：h= ； 光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：﹣eU1=0﹣ m ， 则得光电子的最大初速度为：vm= ； 故答案为： ， ． 【点评】解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系． 17． ， 【解析】 试题分析：逸出功W0=hγc，根据该公式求出金属逸出功的大小．根据光电效应方程，结合Ekm=eU求出遏止电压的大小． 解：金属的逸出功 ． 根据光电效应方程知： ，又Ekm=eU，则遏止电压U= ． 故答案为： ， ． 【点评】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及掌握最大初动能与遏止电压的关系． 18．hν0，hν0 【解析】 试题分析：根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0和eUC=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式，从而进行判断． 解：当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0=hv0． 从图象上可知，逸出功W0=hv0．根据光电效应方程，Ekm=hv﹣W0=hv0．若入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0， 故答案为：hν0，hν0． 【点评】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系，注意遏止电压与入射光的频率成线性关系，并不是正比，并理解图象的纵、横坐标的含义． 19．=；甲； 【解析】 试题分析：甲乙两种光的遏止电压相同，故最大初动能相同，则由光电效应方程可知两种光的频率相等；因甲光的饱和光电流大于乙光，故甲光的强度较大；根据 ，而 ，解得 . 考点：光电效应 【名师点睛】此题考查了光电效应问题以及光电流图线；解题的关键是知道发生光电效应时入射光的频率要大于金属的极限频率，即入射光的能量大于金属的逸出功；入射光的强度决定饱和光电流的大小；解题时要读懂I-U图线，知道图线的含义. 20．3.2×10﹣19；4.8×10﹣19J． 【解析】 试题分析：由图线可知，光电子的截止电压为2V,由动能定理可知光电子的最大初动能为 ；金属的逸出功为 考点：光电效应. 21．①光电子的最大初动能3.225×10﹣19J；②碰撞中两电子电势能增加的最大值是1.6×10﹣19J． 【解析】 试题分析：根据爱因斯坦光电效应方程求解光电子的最大初动能；再由动量守恒定律，结合动能表达式，即可求解． 解：①根据爱因斯坦光电效应方程得： 光电子的最大初动能为Ek=hν﹣W0； 且ν= 解得：Ek=3.225×10﹣19J ②增加的电势能来自系统损失的动能，发生完全非弹性碰撞时电势能最大 由动量守恒  mv0=2mv； 损失的动能：△Ek= mv02﹣ mv2=1.6×10﹣19J 答：①光电子的最大初动能3.225×10﹣19J；②碰撞中两电子电势能增加的最大值是1.6×10﹣19J． 【点评】本题是光电效应规律和动量守恒的应用问题，注意单位的统一及运算的正确性． 22．（1） （2） 【解析】 试题分析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek得 结合图像知 普朗克常量 截止频率 考点：光电效应.