1、4.2 光电效应与光的量子说 4.3 光的波粒二象性1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：B2用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，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
2、逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C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：A3入射光照在金属表面上发生光电效应，若减弱入射光的强度，而保持频率不变，则( )A有可能不发生光电效应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少D从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔明显增加解析：根据爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0，可知当入射光频率不变时，金属板
3、仍能发生光电效应，故 A 项错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek h W0，可知当入射光频率不变时，逸出电子的最大初动能不变，与入射光的强度无关，故 B 项错误；光的强弱影响的是单位时间内发出光子的数目，入射光强度减小，单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减小，故 C 项正确；光的强度影响的是单位时间内发出电子的数目，并不会影响从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔，故 D 项错误答案：C4.(2018长春模拟)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
4、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：由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为 Uc2，由爱因斯坦光电效应方程 Ekm h W0及 eUc20 Ekm可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，同一金属截止频率是相同的，选项 A、C 均错误；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，选项 D 错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项 B 正确答案：B5下列叙述中正确的是( )A一切物体都在辐射电磁波B一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑
5、体温度有关D黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案 ACD解析 根据热辐射的定义，A 正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B 错误，C 正确；由黑体的定义知 D 正确。6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
6、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：ABD7.(光电效应图象)实验得到金属钙的光电子的最大初动能 Ekmax与入射光频率 的关系如图所示。下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功,参照下表可以确定的是( )金属 钨 钙 钠截止频率 0/Hz10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A.如用金属钨做实验得到的 Ekmax- 图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大B.如用金属钠做实验得到的 Ekmax- 图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大C.如用金属钠做实验得到的 Ekmax-
7、 图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为(0, -Ek2),则 Ek2Ek1D.如用金属钨做实验,当入射光的频率 1时,可能会有光电子逸出答案：C解析：由光电效应方程 Ekmax=h-W 可知 Ekmax- 图线是直线,且斜率相同,选项 A、B 错;由表中所列的截止频率和逸出功数据可知选项 C 正确,选项 D 错误。8.某 金 属 的 极 限 波 长 恰 等 于 氢 原 子 由 n=4 能 级 跃 迁 到 n=2 能 级 所 发 出 的光 的 波 长 。 现 在 用 氢 原 子 由 n=2 能 级 跃 迁 到 n=1 能 级 时 发 出 的 光 去 照 射 ，则 从 该 金 属 表 面
8、 逸 出 的 光 电 子 最 大 初 动 能 是 多 少 电 子 伏 ？【答案】7.65 eV【解析】先应用 h= EmEn，求解题中能级跃迁问题，再应用， Ek=h W求解题中光电子初动能问题，最后联立求解，得出正确结果。设氢原子由 n=4 能级跃迁到 n=2 能级发出的光子波长为 0，由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级发出的光子波长为 ，则 E4E2= ， E2E1= （3 分）0chc根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能为Ek= =2E2E1E4（3 分）)()1( 41200 hchchcc =2(3.4) eV+13.6 eV+0.85 eV=7.65 eV（2 分）【名师点睛
9、】此题的解题关键是理解逸出功是指金属恰能发生光电效应所需要的最小能量。另外熟练应用爱因斯坦光电效应方程： Ek=h W9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.结合图象，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)4.010 12(个)Ime 0.6410 61.61
10、0 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 hc，代入数据得 00. 66 m.c 0答案：(1)4.010 12个 9.610 20 J (2)0.66 m10电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像 X 射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫德布罗意波。质量为m 的电子以速度 v 运动时，这种德布罗意波的波长可表示为 。已知电子质hp量 m9.110 31 kg，电子电荷量 e1.610 19 C，普朗克常量h6.6310 34 Js。(
11、1)计算具有 100 eV 动能的电子的动量 p 和波长 ；(2)若一个静止的电子经 2500 V 电压加速，求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比。答案 (1)5.410 24 kgm/s 1.210 10 m (2)5.01010 m 201解析 (1)电子的动量：p 2mEk 2meU kgm/s29.110 311001.610 195.410 24 kgm/s德布罗意波波长 m1.210 10 m。hp 6.6310 345.410 24(2)电子的能量 E eU2500 eV4.010 16 J根据 E ，得光子波长hc m5.010 10 mh
12、cE 6.6310 343.01084.010 16电子的动量p 2meU 29.110 3125001.610 19kgm/s2.710 23 kgm/s电子波长 m2.510 11 mhp 6.6310 342.710 23则 ，即 201。 5.010 10 m2.510 11 m 20111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
13、 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 s12.如图所示,相距为 d 的两平行金属板 A、 B 足
14、够大,板间电压恒为 U,有一波长为 的细激光束照射到 B 板表面,使 B 板发生光电效应,已知普朗克常量为 h,金属板 B 的逸出功为 W,电子质量为 m,电荷量为 e,求:(1)从 B 板运动到 A 板所需时间最短的光电子到达 A 板时的动能;(2)光电子从 B 板运动到 A 板所需的最长时间。答案：(1) eU+ -W (2)d解析：(1)由爱因斯坦光电效应方程 Ek=h-W 和光子的频率为 = ,可得到光电子的最大初动能为 Ek= -W。能以最短时间到达 A 板的光电子是初动能最大且垂直于板面离开 B 板的电子。设光电子到达 A 板的动能为 Ek1,则由动能定理得, eU=Ek1-Ek,所以Ek1=eU+ -W。(2)能以最长时间到达 A 板的光电子是离开 B 板时的初速度为零或初速度方向平行于 B 板的光电子。根据牛顿第二定律和匀变速直线运动规律,有 d=at2=得 t=d
