1、1第 1 讲 光电效应 波粒二象性课时作业 单独成册 方便使用基础题组一、单项选择题1下列有关光的波粒二象性的说法中正确的是( )A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，A、B 错误；光的波粒二象性表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的
2、波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，C 正确，D 错误答案：C2用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发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：某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X 射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为 B.答案：B3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
3、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从金属表面逸出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解析：逸出功 W h 0， W 0，A 正确；只有照射光的频率 大于金属极限频率 0，才能产生光电效应现象，B 错误；某金属的逸出功只与该金属的极限频率有关，与从金属表面逸出的光电子的最大初动能无关，C 错误；光强 E nh ， 越大， E 一定，则光子数 n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D 错误2答案：A4频率为 的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为 Ekm.改为频率为 2 的光照射同一金属，所产
4、生光电子的最大初动能为( h 为普朗克常量)( )A Ekm h B2 EkmC Ekm h D Ekm2 h解析：根据爱因斯坦光电效应方程得 Ekm h W，若入射光频率变为 2 ，则Ekm h2 W2 h ( h Ekm) h Ekm，故选 C.答案：C5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 变化的 Ek 图像已知钨的逸出功是 3.28 eV，锌的逸出功是 3.34 eV，若将二者的图线画在同一个 Ek 坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是( )解析：依据光电效应方程 Ek h W 可知， Ek 图线的
5、斜率代表普朗克常量 h，因此钨和锌的 Ek 图线应该平行图线的横轴截距代表截止频率 0，而 0 ，因此钨的截止Wh频率小些，综上所述，A 图正确答案：A二、多项选择题6波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：光电效应说明光具有粒子性，A 正确衍射是波的特点，说明中子具有波动性，B 正确黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性，C 错误动能相等的质子和电子，二者质量不同，动量不同，德布罗意波长不相等，D 错误答案：AB
6、37用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则( )A图像(a)表明光具有粒子性B图像(c)表明光具有波动性C用紫外线观察不到类似的图像D实验表明光是一种概率波解析：图像(a)曝光时间短，通过的光子数很少，呈现粒子性，A 正确图像(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，B 正确该实验表明光是一种概率波，D 正确紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C 错误答案：ABD8在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为 、2 的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为 21，普朗克常量用 h 表示，光在真空中的速度用 c
7、表示，则( )A光电子的最大初动能之比为 21B该金属的截止频率为cC用波长为 的单色光照射该金属时能发生光电效应52D用波长为 4 的单色光照射该金属时不能发生光电效应解析：在两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为 21，由 Ek mv2可知，光12电子的最大初动能之比为 41，A 错误；又由 h W Ek知， h W mv ， h Wc 12 21 c2mv ，又 v12 v2，解得 W h ，则该金属的截止频率为 ，B 错误；光的波长小于或等12 2 c3 c3于 3 时才能发生光电效应，C、D 正确答案：CD能力题组一、选择题9用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的
8、频率不变，而减弱光的强度，则( )A逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小4C逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了解析：光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项 A 正确答案：A10如图甲所示，合上开关，用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极 K，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.60 V 时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为
9、零把电路改为图乙，当电压表读数为 2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )A1.5 eV,0.6 eV B1.7 eV,1.9 eVC1.9 eV,2.6 eV D3.1 eV,4.5 eV解析：光子能量 h 2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于 0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU mv 知，最大初动能 Ekm eU0.6 eV，由光电效应方程 h Ekm W 知 W1.9 eV，12 2m对图乙，当电压表读数为 2 V 时，电子到达阳极的最大动能 Ekm Ekm eU0.6 eV2 eV2.6 eV
10、.故 C 正确答案：C11.(多选)(2018重庆万州二中模拟)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压 Uc与入射光频率 的关系图像如图所示，则由图像可知( )A若已知电子电荷量 e，就可以求出普朗克常量 hB遏止电压是确定的，与照射光的频率无关C入射光的频率为 2 0时，产生的光电子的最大初动能为 h 0D入射光的频率为 3 0时，产生的光电子的最大初动能为 h 0解析：根据光电效应方程 Ek h W 和 eUc0 Ek得， Uc ，可知当入射光的频he We率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率呈线性关系，B 错误；因为 Uc ，知he We图线的斜率等于 ，从图像上可以得出斜率的大
11、小，若已知电子电荷量 e，可以求出普朗克he5常量 h，A 正确；从图像上可知逸出功 W h 0，根据光电效应方程得Ek h2 0 W h 0，C 正确； Ek h3 0 W2 h 0，D 错误答案：AC12(多选)产生光电效应时，关于逸出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， Ek与照射光的强度无关B对于同种金属， Ek与照射光的时间成正比C对于同种金属， Ek与照射光的频率成线性关系D对于不同种金属，若照射光频率不变， Ek与金属的逸出功成线性关系解析：发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量， Ek h W，所以 Ek与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A
12、正确，B 错误；由 Ek h W 可知，对同种金属， Ek与照射光的频率成线性关系，若频率不变，对不同金属， Ek与 W 成线性关系，C、D 正确答案：ACD二、非选择题13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，实验测得流过电流表 G 的电流 I 与 AK 之间的电势差 UAK满足如图乙所示规律，取h6.6310 34 Js.结合图像，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
13、.010 12(个)Ime 0.6410 61.610 19光电子的最大初动能为Ekm eU01.610 19 C0.6 V9.610 20 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得Ekm h h ，代入数据得 00.66 m.c c 0答案：(1)4.010 12个 9.610 20 J(2)0.66 m14用功率 P01 W 的光源照射离光源 r3 m 处的某块金属的薄片，已知光源发出的是6波长 663 nm 的单色光，试计算：(1)1 s 内打到金属板 1 m2面积上的光子数；(2)若取该金属原子半径 r10.510 10 m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析：(1)离光源 r3 m 处的金属板 1 m2面积上 1 s 内接收的光能E0 8.8510 3 JP0t4 r2每个光子的能量 E h 310 19 Jc所以每秒接收的光子数n 2.9510 16个8.8510 3310 19(2)每个原子的截面积为S1 r 7.8510 21 m221把金属板看成由原子密集排列组成的，则面积 S1上接收的光的功率P8.8510 3 7.851021 W6.9510 23 W每两个光子落在原子上的时间间隔 t s4 317 s.EP 310 196.9510 23答案：(1)2.9510 16个 (2)4 317 s
