練案[39] 第十五章　近代物理初步 第1講　光電效應(yīng)　波粒二象性一、選擇題(本題共11小題，1～7題為單選，8～11題為多選)1．(2023·江西高三月考)對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是( D )A．黑體不僅能吸收電磁波，也能反射電磁波B．黑體是黑色的且其自身輻射電磁波C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除了與溫度有關(guān)，還與材料的種類及其表面狀況有關(guān)D．黑體是一種理想化模型，實(shí)際物體沒有絕對黑體[解析]黑體吸收電磁波而不發(fā)生反射，黑體自身向外輻射電磁波，不一定是黑色的，故A、B錯(cuò)誤；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，與材料的種類及其表面狀況無關(guān)，故C錯(cuò)誤；任何物體都會反射電磁波，只吸收不反射電磁波的物體實(shí)際是不存在的，黑體是一種理想化的模型，故D正確。2．(2023·山西高三月考)關(guān)于對普朗克能量子假說的認(rèn)識，下列說法正確的是( B )A．振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C．能量子與電磁波的波長成正比D．這一假說與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的[解析]由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，A、D錯(cuò)誤，B正確；能量子ε＝hν，與電磁波的頻率ν成正比，C錯(cuò)誤。3．康普頓效應(yīng)揭示了光既有能量也有動(dòng)量。如圖所示為X射線中的光子與晶體中的電子在碰撞前、后的示意圖。則碰撞后( C )A．光子的動(dòng)量大小不變  B.光子的速度減小C．光子的波長變長  D.電子的動(dòng)量增加了[解析]光子和電子碰撞動(dòng)量守恒，則光子的動(dòng)量會減小，由λ＝，可知光子的波長變長，故C正確，A錯(cuò)誤；由光速不變原理可知，光子的速度不變，故B錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒定律結(jié)合題意可知，電子的動(dòng)量增加量小于，故D錯(cuò)誤。4．(2023·濟(jì)寧高三課時(shí)練習(xí))如圖所示，用綠光照射一光電管，能發(fā)生光電效應(yīng)。欲使光電子從陰極逸出時(shí)的初動(dòng)能增大，應(yīng)該( B )A．改用紅光照射B．改用紫光照射C．增大光電管上的加速電壓D．增大綠光的強(qiáng)度[解析]由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，增加最大初動(dòng)能，只需要入射光的頻率變大。紅光的頻率比綠光小，不一定發(fā)生光電效應(yīng)，即使發(fā)生了，光電子的最大初動(dòng)能也變小，故A錯(cuò)誤；紫光的頻率比綠光的大，一定發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能增大，故B正確；增大光電管的加速電壓，不影響陰極逸出時(shí)的初動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；增加綠光照射強(qiáng)度只是增大了光電流強(qiáng)度，故D錯(cuò)誤。5．(2023·河南高三開學(xué)考試)研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中得到的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖像如圖所示。關(guān)于a、b、c三束單色光頻率的大小關(guān)系，下列說法正確的是( A )A．νa＝νb<νc  B.νa<νb<νcC．νa＝νc＝νb  D.νa>νb>νc[解析]同一種金屬的逸出功W0相同，由圖像可知UCc>UCa＝UCb，由光電效應(yīng)方程eUC＝hν－W0可知νa＝νb<νc。故選A。6．(2023·江蘇南京高三開學(xué)考試)如圖是研究光電效應(yīng)的電路圖，當(dāng)用波長為λ0的光照射到陰極K上時(shí)，微安表μA中有電流通過，則( B )A．若將該入射光強(qiáng)度減小一半，微安表中的電流可能為零B．若增加光電管兩端電壓，微安表中的電流可能先增大后不變C．若將電源極性反接，微安表中的電流一定為零D．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K，微安表中的電流一定為零[解析]入射光的強(qiáng)度只影響光電流的強(qiáng)弱，是否產(chǎn)生光電流只與入射光的頻率有關(guān)，因此將該入射光強(qiáng)度減小一半，微安表中的電流不可能為零，故A錯(cuò)誤；初始時(shí)電壓增加，打到陽極板的光電子數(shù)可能變多，光電流可能會增加，當(dāng)從陰極板射出的光電子都打到陽極板，光電流不會再增大，因此微安表中的電流可能先增大后不變，故B正確；將電源極性反接，若加在光電管上的電壓小于遏止電壓，電路中仍然有光電流產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤；波長為λ1(λ1>λ0)的光的頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故D錯(cuò)誤。7．(2023·江蘇鎮(zhèn)江高三開學(xué)考試)甲、乙兩種單色光通過同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到的干涉圖樣如圖所示，下列說法正確的是( C )A．同等條件下乙光比甲光衍射現(xiàn)象更明顯B．甲光光子的動(dòng)量大于乙光C．兩束單色光照射同一種金屬均有光電子逸出，甲光照射后逸出的光電子最大初動(dòng)能較小D．光強(qiáng)相同的甲乙兩光，甲光單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)較少[解析]由Δx＝λ，可知λ甲>λ乙，故同等條件下甲光比乙光衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯(cuò)誤；由p＝，可知甲光光子的動(dòng)量小于乙光，故B錯(cuò)誤；由Ek＝h－W，可知兩束單色光照射同一種金屬均有光電子逸出，甲光照射后逸出的光電子最大初動(dòng)能較小，故C正確；光強(qiáng)相同，單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于光的傳播方向的平均光能相同，則由n＝＝，可知甲光單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)較多，故D錯(cuò)誤。8．(2023·遵義高三課時(shí)練習(xí))對光電效應(yīng)的理解正確的是　( BCD )A．金屬鈉的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能逸出金屬B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光頻率越大，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大D．由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低頻率也不同[解析]按照愛因斯坦的光子說，光子的能量由光的頻率決定，與光強(qiáng)無關(guān)，入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大；但要使電子離開金屬，電子必須具有足夠的動(dòng)能，而電子增加動(dòng)能只能來源于照射光的光子能量，且一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子，不能同時(shí)吸收多個(gè)光子，所以光子的能量小于某一數(shù)值時(shí)便不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；不同金屬的逸出功不同，截止頻率不同，則發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率不同，綜上所述，則：金屬鈉的每個(gè)電子只可以吸收一個(gè)光子，且不需要累積過程，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)B正確；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光頻率越大，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大，選項(xiàng)C正確；由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低頻率也不同，選項(xiàng)D正確。9．(2023·鄭州高三檢測)關(guān)于物質(zhì)波，以下觀點(diǎn)正確的是( ACD )A．只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體還是微觀粒子，都有相應(yīng)的波與之對應(yīng)，這就是物質(zhì)波B．只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有物質(zhì)波，對于宏觀物體，不論其是否運(yùn)動(dòng)，都沒有相對應(yīng)的物質(zhì)波C．由于宏觀物體的德布羅意波長太小，所以無法觀察到它們的波動(dòng)性D．電子束照射到金屬晶體上得到電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)是正確的[解析]只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體還是微觀粒子，都有相應(yīng)的波與之對應(yīng)，這就是物質(zhì)波，A正確，B錯(cuò)誤；由于宏觀物體的德布羅意波長太小，所以無法觀察到它們的波動(dòng)性，故C正確；電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)是正確的，故D正確。10．(2023·南寧高三檢測)熱輻射是指所有物體在一定的溫度下都要向外輻射電磁波的現(xiàn)象，輻射強(qiáng)度是指垂直于電磁波傳播方向上的單位面積上單位時(shí)間內(nèi)所接收到的輻射能量。在研究某一黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律時(shí)，得到了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系如圖。圖中橫軸表示電磁波的波長，縱軸表示某種波長電磁波的輻射強(qiáng)度，則由輻射強(qiáng)度圖線可知，同一黑體在不同溫度下( BD )A．向外輻射同一波長的電磁波的輻射強(qiáng)度相同B．輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動(dòng)C．向外輻射的電磁波的總功率隨溫度升高而減小D．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的[解析]對于同一黑體，從圖中可以看出，溫度越高，向外輻射同一波長的電磁波的輻射強(qiáng)度越大，故A錯(cuò)誤；從圖中可以看出，輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動(dòng)，故B正確；從圖中可以看出，隨著溫度的升高，各個(gè)波長的輻射強(qiáng)度均變大，故向外輻射的電磁波的總功率隨溫度升高而增大，故C錯(cuò)誤；黑體可以輻射出任何波長的電磁波，在不同溫度下，向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的，故D正確。11．(2023·云南省玉溪第一中學(xué)高三開學(xué)考試)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，由圖像可知( AB )A．該金屬的逸出功等于EB．普朗克常量等于C．入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的電子的最大初動(dòng)能為2ED．入射光的頻率為時(shí)，產(chǎn)生的電子的最大初動(dòng)能為[解析]根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，結(jié)合圖像可知該金屬的逸出功W＝E，A正確；該圖像的斜率為普朗克常數(shù)，故h＝，B正確；由圖像可知，當(dāng)入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的電子的最大初動(dòng)能為E，C錯(cuò)誤；當(dāng)入射光的頻率為時(shí)，小于極限頻率，不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤。二、非選擇題12．(2023·煙臺高三月考)如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，從F上出來的熱電子可認(rèn)為初速度為零，所加的加速電壓U＝104 V，電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，發(fā)生衍射作用，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋，試計(jì)算(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)電子經(jīng)加速后獲得的速度；(2)電子的德布羅意波長。[答案]　(1)6×107 m/s　(2)1×10－11 m解析：(1)電子加速過程，根據(jù)動(dòng)能定理有eU＝mv2，解得v＝，代入數(shù)據(jù)得v≈6×107 m/s。(2)根據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的定義式有Ek＝mv2＝＝，由德布羅意公式λ＝，聯(lián)立解得λ＝，代入數(shù)據(jù)得λ≈1×10－11 m。13．(2023·江蘇蘇州模擬預(yù)測)某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓，根據(jù)遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能Ekm?，F(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，求：(1)用頻率為ν1的光照射時(shí)，光電子的最大初速度v；(2)普朗克常數(shù)h；(3)陰極K金屬的極限頻率νc。[答案]　(1)　(2)(3)[解析](1)光電子在電場中做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理可知eU1＝0－mv2，可得v＝。(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，可得：W0＝hν1－eU1＝hν2－eU2，聯(lián)立解得：h＝。(3)將h代入hνc＝W0，解得：νc＝。 

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