?波粒二象性
一、光的電磁理論
1．光是一種電磁波
⑴ 光具有波的特性，在同一介質(zhì)中光速、波長和頻率之間滿足：。（請注意分清和這兩個易混的字母）
⑵ 在可見光中，各色光頻率的大小關系是：。
2．介質(zhì)對光速的影響
⑴ 光在真空中的速度：。
⑵ 光在不同的介質(zhì)中的速度
由可知，介質(zhì)的折射率越大，光速越小。
⑶ 不同色光在同一介質(zhì)中的速度
由三棱鏡光的色散實驗可知，同一介質(zhì)對紫光的折射率最大，紅光的最小。
再由得到，在同一介質(zhì)中有：。
二、光的粒子
1．光電效應
如圖所示，把一塊鋅板連接在驗電器上，手觸鋅板使驗電器指示歸零。用紫外線照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器的指針張開。



物理學家赫茲（德國）、勒納德（德國）、湯姆孫（英國）等相繼進行了實驗研究，證實了這樣一個現(xiàn)象：照射到金屬表面的光，能使金屬表面的電子從表面逸出。這個現(xiàn)象稱為光電效應，這種電子常被稱為光電子。
⑴ 光電效應實驗規(guī)律
① 任何一種金屬，都有一個截止頻率，也稱極限頻率。入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應。
② 逸出光電子的動能只與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關。入射光的頻率越大，逸出光電子的動能就越大。
③ 對于一定顏色的光（），入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。
④ 無論入射光（）怎樣微弱，光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的。
⑵ 光電效應與經(jīng)典電磁理論的沖突
① 按照光的電磁理論，光是電磁波，是變化的電場與變化的磁場的傳播。入射光照射到金屬上時，金屬中的自由電子受變化電場的驅(qū)動力作用而做受迫振動，增大入射光的強度，光波的振幅增大，當電子做受迫振動的振幅足夠大時，總可以掙脫金屬束縛而逸出，成為光電子，不應存在極限頻率。
② 按照光的電磁理論，光越強，光子的初動能應該越大。
③ 按照光的電磁理論，光電子的產(chǎn)生需要較長的時間而不是瞬間。
⑶ 光子說
① 在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量與光的頻率成正比，即，其中普朗克常量。
② 光子說對光電效應的解釋：
(a) 光子的能量只與光的頻率有關，電子吸收到光子的頻率越大，獲得的能量也就越多。當能量足以使電子擺脫金屬的束縛時，它就從金屬表面逸出，成為光電子，因而存在一個截止頻率。
(b) 根據(jù)能量守恒定律，逸出光電子的最大初動能：。
這就是著名的愛因斯坦光電效應方程，為金屬的逸出功。
(c) 入射光越強，單位體積內(nèi)的光子數(shù)就越多。光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)也就越多。
(d) 電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，因此光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的。
典例精講
【例1.1】（桂林期末）在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時（　?。?br />
A．鋅板帶正電 B．鋅板帶負電
C．指針不帶電 D．鋅板有正電子飛出
【分析】用弧光燈照射鋅板，發(fā)生光電效應，鋅板失去電子，從而可以得出鋅板和指針的電性。
【解答】解：ABC．鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，導致指針帶正電。故A正確，BC錯誤；
D．光電子是光電效應中從金屬中逸出的電子，帶負電，故D錯誤。
故選：A。
【例1.2】（揚州期末）有一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，可能使金屬產(chǎn)生光電效應的措施是（　?。?br /> A．改用頻率更小的紫外線照射
B．改用光子能量更大的射線照射
C．改用強度更大的原紫外線照射
D．延長原紫外線的照射時間
【分析】發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，根據(jù)題意先判斷出紫外線的頻率與金屬的極限頻率的大小關系，從而即可進行分析。
【解答】解：用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，知紫外線的頻率小于金屬的極限頻率，要能發(fā)生光電效應，需改用頻率更大的光照射。能否發(fā)生光電效應與入射光的強度和照射時間無關。故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
【例1.3】（寶安區(qū)期末）如圖所示，某實驗小組把一驗電器與鋅板相連，現(xiàn)用一弧光燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器金屬片張開一定的夾角，則（　?。?br />
A．驗電器和鋅板帶同種電荷
B．用X射線照射鋅板，驗電器金屬片不會張開夾角
C．用紅外線燈照射鋅板，也一定能使驗電器張開一定角度
D．用兩個相同的弧光燈同時照射鋅板產(chǎn)生的光電子最大初動能將變?yōu)樵瓉淼膬杀?br /> 【分析】弧光燈照射鋅板，發(fā)出光電子，鋅板帶正電，金屬箔張開一定的夾角，根據(jù)光電效應方程以及光電效應發(fā)生的條件判斷。
【解答】解：A．弧光燈照射鋅板，發(fā)生光電效應，發(fā)出光電子，鋅板帶正電，驗電器也帶正電，故A正確；
B、驗電器也帶正電，驗電器金屬片會張開夾角。故B錯誤；
C、用紅外線燈照射鋅板，不一定發(fā)生光電效應，則不一定能使驗電器張開一定角度。故C錯誤；
D、根據(jù)廣大學員分享可知，用兩個相同的弧光燈同時照射鋅板產(chǎn)生的光電子最大初動能將不變。故D錯誤
故選：A。
【例1.4】（廣安期末）愛因斯坦提出光是一份一份傳播的，每一份叫光量子，簡稱光子，其能量E＝hν，從而很好地解釋了光電效應現(xiàn)象。愛因斯坦光電效應方程是光電效應現(xiàn)象的一個重要方程，它是根據(jù)下列哪個定律推導出來的（　?。?br /> A．歐姆定律 B．能量守恒定律
C．庫侖定律 D．動量守恒定律
【分析】根據(jù)物理學史和常識解答，記住愛因斯坦對光電效應的解釋即可。
【解答】解：愛因斯坦最早認識到了能量子的意義，為解釋光電效應的實驗規(guī)律，愛因斯坦結(jié)合能量守恒定律提出了光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象。故B正確，ACD錯誤
故選：B。


2．康普頓效應
⑴ 光的散射
光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。
⑵ 康普頓效應
1918~1922年，美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長相同的成分外，還有波長大于的成分，這個現(xiàn)象叫做康普頓效應。
康普頓的學生，中國留學生吳有訓測試了多種物質(zhì)對X射線的散射，證實了康普頓效應的普遍性。
⑶ 康普頓效應與經(jīng)典電磁理論的沖突
按照經(jīng)典電磁理論，由于光是電磁振動的傳播，入射光引起物質(zhì)內(nèi)部帶電微粒的受迫振動，振動著的帶電微粒從入射光吸收能量，并向四周輻射，這就是散射光。散射光的頻率應該等于帶電粒子受迫振動的頻率，也就是入射光的頻率，因而散射光的波長與入射光的波長應該相同，不會出現(xiàn)的散射光。經(jīng)典理論與實驗事實又一次出現(xiàn)矛盾。
⑷ 光子模型對康普頓效應的解釋
康普頓用光子的模型成功地解釋了這種效應?；舅枷胧牵篨射線的光子不僅具有能量，也像其他粒子那樣具有動量，X射線的光子與晶體中的電子碰撞時要遵守能量守恒和動量守恒定律，求解這些方程，可以得出散射光波長的變化值。理論結(jié)果與實驗符合得很好。
⑸ 光子的動量：
典例精講
【例2.1】（永定區(qū)校級月考）下列說法不正確的是（　　）
A．光電效應現(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．黑體是一種理想化模型，其輻射強度與溫度有關，當溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動
D．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，會把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短
【分析】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性。光的波長越長，波動性越明顯，波長越短，其粒子性越顯著。
根據(jù)黑體輻射的定義以及特點分析；
根據(jù)光子的動量與光的波長的關系分析。
【解答】解：A、光電效應表明光具有一定的能量，能說明光具有粒子性，故A正確；
B、衍射是波特有的現(xiàn)象，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，故B正確；
C、黑體體是一種理想化模型，黑體輻射的實驗規(guī)律可用量子理論來解釋，其輻射強度與溫度有關，當溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。故C正確；
D、在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，則動量減小，根據(jù)λ，知波長增大。故D不正確。
本題選擇不正確的，故選：D。
【例2.2】（韓城市期末）下列說法正確的是（　　）
A．愛因斯坦在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說
B．光電效應、康普頓效應表明光具有粒子性
C．不確定性關系只適用于電子和光子等微觀粒子，不適用于其他宏觀物體
D．一個放射性原子核發(fā)生一次β衰變，它的質(zhì)子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個
【分析】普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說。光電效應現(xiàn)象和康普頓效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。根據(jù)β衰變的本質(zhì)理解。
【解答】解：A、普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說。故A錯誤；
B、光電效應現(xiàn)象和康普頓效應現(xiàn)象說明光即具有能量，也具有動量，具有粒子性。故B正確；
C、不確定性關系只適用于電子和光子等微觀粒子，也適用于其他宏觀物體。故C錯誤；
D、根據(jù)β衰變的本質(zhì)可知，一個放射性原子核發(fā)生一次β衰變，它的質(zhì)子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個。故D正確
故選：BD。
【例2.3】（陸良縣二模）以下說法正確的是（　　）
A．盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)模型
B．太陽輻射能量來自核聚變，目前采用核電站發(fā)電的能量均來自核聚變反應
C．一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，最多能輻射5種不同頻率的光子
D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增大
E．康普頓效應說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性
【分析】盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)模型。目前采用核電站發(fā)電的能量均來自裂變反應。一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，根據(jù)確定能輻射的光子頻率種數(shù)。結(jié)合玻爾理論和康普頓效應的意義解答。
【解答】解：A、盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)模型，故A正確。
B、太陽輻射能量來自核聚變，目前采用核電站發(fā)電的能量均來自重核裂變反應。故B錯誤。
C、一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，最多能輻射6種不同頻率的光子，故C錯誤。
D、按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道遷到半徑較大的軌道時，庫侖力對電子做負功，電子的動能減小，要吸收光子，原子總能量增大，故D正確。
E、康普頓效應說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性，故E正確。
故選：ADE。
【例2.4】（啟東市校級期中）利用金屬晶格（大小約10﹣10m）作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速，然后讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。己知電子質(zhì)量為m、電量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（　?。?br /> A．該實驗說明電子具有波動性
B．實驗中電子束的德布羅意波長為λ
C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯
D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯
【分析】干涉與衍射是波所特有的現(xiàn)象；由動能定理求出電子的速度，然后求出德布羅意波的波長；
波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，根據(jù)德布羅意波波長公式分析波長與加速電壓及粒子質(zhì)量的關系，然后判斷衍射現(xiàn)象是否明顯。
【解答】解：A、實驗得到了電子的衍射圖樣，說明電子這種實物粒子發(fā)生了衍射，說明電子具有波動性，故A正確；
B、由動能定理可得，eUmv2﹣0，電子加速后的速度v，電子德布羅意波的波長λ，故B正確；
C、由電子的德布羅意波波長公式λ可知，加速電壓U越大，波長越短，波長越短，衍射現(xiàn)象越不明顯，故C正確；
D、物體動能與動量的關系是P，由于質(zhì)子的質(zhì)量遠大于電子的質(zhì)量，所以動能相同的質(zhì)子的動量遠大于電子的動量，由λ可知，相同動能的質(zhì)子的德布羅意波的波長遠小于電子德布羅意波的波長，越長越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，因此相同動能的質(zhì)子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加不明顯，故D錯誤；
故選：ABC。


三、波粒二象
1．光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象和光的電磁理論，證明光具有波動性；光電效應現(xiàn)象和光子說證明光具有粒子性。無法用其中的一種性質(zhì)解釋所有光現(xiàn)象，所以認定光既有粒子性，又有波動性，即具有波粒二象性。
當研究個別光子的行為時，呈現(xiàn)的是粒子性；當研究大量光子的連續(xù)行為時，呈現(xiàn)的是波動性。光的波長越長，其波動性越顯著，光的波長越短，其粒子性越顯著。
典例精講
【例1.1】（天津期末）下列關于光的說法中，正確的是（　?。?br /> A．光有時是波，有時是粒子
B．光電效應表明在一定條件下，光子可以轉(zhuǎn)化為電子
C．光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象說明光具有粒子性
D．光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性
【分析】光既具有波動性，又具有粒子性；光電效應現(xiàn)象中能產(chǎn)生光電子，但不是光子轉(zhuǎn)化為電子；光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象說明光具有波動性；光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。
【解答】解：A、光既具有波動性又具有粒子性，故具有波粒二象性。故A錯誤；
B、光電效應現(xiàn)象中能產(chǎn)生光電子，但不是光子轉(zhuǎn)化為電子。故B錯誤；
C、光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象說明光具有波動性。故C錯誤；
D、光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。故D正確；
故選：D。
【例1.2】（啟東市期末）波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（　　）
A．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋
B．光電效應現(xiàn)象揭示了光具有粒子性
C．康普頓效應揭示了光具有波動性
D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等
【分析】黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋；光電效應現(xiàn)象和康普頓效應都揭示了光具有粒子性；動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長不相等。
【解答】解：A、黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。故A錯誤；
B、光電效應現(xiàn)象揭示了光具有粒子性。故B正確；
C、康普頓效應揭示了光具有粒子性。故C錯誤；
D、動能相等的質(zhì)子和電子，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，依據(jù)動能Ek，則質(zhì)子和電子動量不相等，再根據(jù)德布羅意波長公式入，可知一個電子的德布羅意波長和一個質(zhì)子的波長不相等。故D錯誤；
故選：B。
【例1.3】（迎澤區(qū)校級月考）關于光的波粒二象性下列說法正確的是（　?。?br /> A．光子說完全否定了波動說
B．光波頻率越高，波動性越明顯
C．個別光子易表現(xiàn)出粒子性，大量光子易表現(xiàn)出波動性
D．光的波粒二象性是指光和經(jīng)典的波和微粒都很相似
【分析】光子說完善光的本性，沒有否定波動說；光的波動性與粒子性與宏觀粒子不相同；依據(jù)光的波粒二象性，即可求解。
【解答】解：A、光子說的確立，沒有完全否定了波動說，使人們對光的本性認識更完善，光既有波動性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A錯誤。
B、光波頻率越高，波長越短，粒子性越明顯，故B錯誤。
C、光具有波粒二象性，個別光子易表現(xiàn)出粒子性，大量光子易表現(xiàn)出波動性，故C正確。
D、光具有波粒二象性，與宏觀概念中的波相同又與微觀概念中的粒子完全不相同，故D錯誤。
故選：C。
【例1.4】（孝感期末）手機大多有拍照功能，用來衡量其拍照性能的一個重要的指標就是像素，像素可理解為光子打在光屏上的一個亮點，300萬像素的手機拍出的照片比30萬像素的手機拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解為（　?。?br /> A．光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性
B．光的波動性是大量光子之間的相互作用引起的
C．光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的
D．大量光子表現(xiàn)光具有粒子性
【分析】光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份”進行的，用很弱的光做雙縫干涉實驗時的照片上的白點就是光子落在膠片上的痕跡，清楚的顯示了光的粒子性，光的波粒二象性是光的內(nèi)在屬性，即使是單個光子也有波動性，跟光子的數(shù)量和光子之間是否有相互作用無關，大量光子表明光具有波動性。
【解答】解：AD、光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性，故A正確，D錯誤；
B、光的波粒二象性是光的內(nèi)在屬性，即使是單個光子也有波動性，跟光子的數(shù)量和光子之間是否有相互作用無關，故B錯誤；
C、光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份”進行的，用很弱的光做雙縫干涉實驗時的照片上的白點就是光子落在膠片上的痕跡，清楚的顯示了光的粒子性，但數(shù)碼相機拍出的照片不是白點，所以不是因為此原因，故C錯誤；
故選：A。

2．粒子的波動性
德布羅意考慮到普朗克量子理論和愛因斯坦光子理論的成功，大膽把光的波粒二象性推廣到實物粒子，如電子、質(zhì)子等。他提出假設：實物粒子也具有波動性。
這種與實物粒子相聯(lián)系的波后來稱為德布羅意波，也叫做物質(zhì)波。
1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實驗，證實了電子的波動性。
說明：這部分內(nèi)容深入講解的話涉及量子力學的知識，高考也極少考察，因此老師根據(jù)課堂實際情況簡單說明即可。
隨堂練習
一．選擇題（共10小題）
1．（涼州區(qū)校級期末）關于光電效應的規(guī)律，下面說法中正確的是（　?。?br /> A．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能也就越大
B．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，如果入射光的強度減弱，從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加
C．對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應
D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，則所有金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定相同
2．（懷柔區(qū)模擬）如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上。當用紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度，則（　　）

A．鋅板帶正電，驗電器帶負電
B．從鋅板逸出電子的動能都相等
C．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角不變
D．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角會變小
3．（鄭州期末）關于光電效應，下列說法正確的是（　?。?br /> A．光電效應現(xiàn)象顯示了光的波動性
B．照射同種金屬，逸出光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關
C．在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增加，光電流會一直增加
D．入射光的頻率低于截止頻率時才會發(fā)生光電效應現(xiàn)象
4．（沙雅縣校級期中）用某種色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電子飛出，如果光的強度減弱而頻率不變，則（　?。?br /> A．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，仍有光電子飛出
B．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子飛出
C．光電子從金屬表面逸出時的最大初動能減小
D．單位時間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目不變
5．（諸暨市校級期中）下列關于波粒二象性的說法正確的是（　　）
A．光電效應揭示了光的波動性
B．使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上不會出現(xiàn)衍射圖樣
C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋
D．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
6．（宿遷期末）以下說法中正確的是（　?。?br /> A．電子是實物粒子，運動過程中只能體現(xiàn)粒子性
B．光子的數(shù)量越多，傳播過程中其粒子性越明顯
C．光在傳播過程中，只能顯現(xiàn)波動性
D．高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短，故不會“失準”
7．（信州區(qū)校級月考）波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（　?。?br /> A．光電效應現(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粒子性
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
8．（淮南模擬）下列選項中，說法正確的是（　　）
A．借助于能量子的假說，愛因斯坦得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合非常好
B．光電效應現(xiàn)象表明，光具有波動性
C．盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)模型，很好地解釋了α粒子散射實驗中的現(xiàn)象
D．β射線是高速電子流，它的穿透能力比α射線和γ射線都弱
9．（金州區(qū)校級期中）下列說法正確的是（　　）
A．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，因此，光子散射后波長變小
B．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論是在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學說上引入了量子理論
C．某原子核經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少2個
D．在黑體輻射中隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都會增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較長的方向移動
10．用X射線照射石墨后，散射出來的X射線的波長（　?。?br /> A．變長 B．變短
C．不變 D．變長變短都用可能出現(xiàn)
二．多選題（共3小題）
11．（紹興模擬）下列說法正確的是（　　）
A．“物體的長度”體現(xiàn)了量子化的思想
B．發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度能增大光電子的最大初動能
C．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定
D．能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性
12．（鹽城一模）如圖所示，用導線將驗電器與潔凈的鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器箔片不張開。用紫外線燈照射鋅板，驗電器箔片張開，移走紫外線燈，用帶負電的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器箔片張角減小；改用紅外線燈照射鋅板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗電器箔片不張開。則說明（　?。?br />
A．用紫外線燈照射后鋅板帶正電
B．用紅外線燈照射后鋅板帶負電
C．紅外線的頻率小于鋅的極限頻率
D．紫外線的頻率小于鋅的極限頻率
13．（綦江區(qū)校級月考）能說明光具有粒子性的實驗（　?。?br /> A．α粒子的散射實驗 B．光電效應實驗
C．電子衍射實驗 D．康普頓效應實驗
三．計算題（共2小題）
14．（紹興月考）真空光電管（又稱電子光電管）由封裝于真空管內(nèi)的光電陰極和陽極絲構(gòu)成，如圖（a）所示是半圓柱面陰極式光電管，陰極材料的逸出功為W，陽極與陰極同軸放置，當頻率為v的入射光穿過光窗照到陰極上時，由于光電效應，逸出的電子在電場作用下作加速運動，最后被高電位陽極接收，形成光電流。不計電子重力及電子之間的相互作用。已知元電荷為e，電子質(zhì)量為m，普朗克常量為h。
（1）給光電管兩極加上電壓U，求陰極表面逸出的電子的最大初速度vm和到達陽極的電子的最大動能。
（2）圖（b）是小明畫出的光電管橫截面示意圖。他撤去光電管兩極的電壓，在半徑為R的半圓平面內(nèi)加一垂直截面向外的勻強磁場，只考慮電子在截面內(nèi)的運動。
（Ⅰ）研究發(fā)現(xiàn)，要使電子能運動到陽極處，逸出時的速度必須大于5v，求感應強度B值；所加磁場的磁（Ⅱ）進一步研究表明，陰陽兩極沒有同軸會造成到達陽極的光電子數(shù)目不同，小明拿到一個“次品”，其陽極比正常圓心位置向右偏離了，假設光電子且只考慮速度為vm的光電子，從陰極表面均勻逸出，則此情況下到達陽極的光電子數(shù)是正常情況的百分之幾？（可能用到的三角函數(shù)sin37°，sin39°）

15．（洛陽二模）某光電管用金屬鈉作為陰極金屬，已知金屬鈉的逸出功為2.29eV，現(xiàn)用波長為300nm的光照射金屬鈉表面，普朗克常量h＝6.63×10﹣34 J?s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，電子電荷量e＝1.6×10﹣19 C，1nm＝10﹣9 m，求：
（1）金屬鈉的截止頻率
（2）光電子的最大初動能
（3）該光電管的遏止電壓．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
四．解答題（共2小題）
16．（興慶區(qū)校級期末）如圖所示，靜電計與鋅板相連，現(xiàn)用紫外燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定的偏角。
（1）現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指計偏角將　 ?。ㄌ睢霸龃蟆?、“減小”或“不變”）
（2）使靜電計指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強度更大的紅外燈照射鋅板，可觀察到靜電計指針　 ?。ㄌ睢坝小被颉盁o”）偏轉(zhuǎn)。

17．（昌平區(qū)期末）光電效應和康普頓效應深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動量。我們知道光子的能量E＝hv，動量P，其中γ為光的頻率，h為普朗克常量，λ為光的波長。由于光子具有動量，當光照射到物體表面時，會對物體表面產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示。一臺發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束頻率為γ0的激光，光束的橫截面積為S．當該激光束垂直照射到某物體表面時，假設光全部被吸收（即光子的末動量變?yōu)?）。求：
a．該激光器在單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)N；
b．該激光作用在物體表面時產(chǎn)生的光壓I。

隨堂練習
參考答案與試題解析
一．選擇題（共10小題）
1．（涼州區(qū)校級期末）關于光電效應的規(guī)律，下面說法中正確的是（　?。?br /> A．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能也就越大
B．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，如果入射光的強度減弱，從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加
C．對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應
D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，則所有金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定相同
【分析】光電效應具有瞬時性，根據(jù)光電效應方程判斷光電子的最大初動能與什么因素有關．
【解答】解：A、根據(jù)光電效應方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大。故A正確。
B、光電效應具有瞬時性，入射光的強度不影響發(fā)出光電子的時間間隔。故B錯誤。
C、發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，即入射光的波長小于金屬的極限波長。故C錯誤。
D、不同的金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應方程Ekm＝hv﹣W0，知同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，光電子的最大初動能不同。故D錯誤。
故選：A。
2．（懷柔區(qū)模擬）如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上。當用紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度，則（　?。?br />
A．鋅板帶正電，驗電器帶負電
B．從鋅板逸出電子的動能都相等
C．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角不變
D．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角會變小
【分析】當用紫外線照射時，鋅板發(fā)生光電效應，光電子從鋅板上飛出，鋅板帶正電；根據(jù)光電效應方程分析；毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電。
【解答】解：A、用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，說明用紫外線照射鋅板能發(fā)生光電效應，鋅板失去電子，故鋅板一定帶正電；驗電器與鋅板連接，所以驗電器也帶正電。故A錯誤；
B、根據(jù)光電效應方程可知，從鋅板飛出的光電子的最大初動能相等，但不是所以光電子的動能都相等。故B錯誤；
CD、毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，若撤去光源就不再產(chǎn)生光電效應，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，鋅板上的正電荷被中和，所以將發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角會變小。故C錯誤，D正確。
故選：D。
3．（鄭州期末）關于光電效應，下列說法正確的是（　?。?br /> A．光電效應現(xiàn)象顯示了光的波動性
B．照射同種金屬，逸出光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關
C．在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增加，光電流會一直增加
D．入射光的頻率低于截止頻率時才會發(fā)生光電效應現(xiàn)象
【分析】發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，根據(jù)光電效應方程知，光子頻率越大，光電子的最大初動能越大，光強度會影響單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目。
【解答】解：A、光電效應說明了光子具有粒子性，故A錯誤；
B、根據(jù)光電效應方程知，Ekm＝hv﹣W0，可知若照射同種金屬，逸出光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，故B正確；
C、在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增加，光電流會達到一個飽和值，即飽和光電流，不能一直增加，故C錯誤；
D、發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，入射光的波長必須小于極限波長，故D錯誤。
故選：B。
4．（沙雅縣校級期中）用某種色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電子飛出，如果光的強度減弱而頻率不變，則（　?。?br /> A．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，仍有光電子飛出
B．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子飛出
C．光電子從金屬表面逸出時的最大初動能減小
D．單位時間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目不變
【分析】發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于截止頻率。光的強弱不影響光電子的能量，只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，最大初動能與入射光的頻率有關，頻率不變最大初動能不變。
【解答】解：AB、發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于截止頻率。若入射光的頻率不變，仍然能發(fā)生光電效應，故A正確，B錯誤。
C、逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，頻率不變最大初動能不變，故C錯誤；
D、光的強弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，光的強度減弱則單位時間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目減小。故D錯誤
故選：A。
5．（諸暨市校級期中）下列關于波粒二象性的說法正確的是（　　）
A．光電效應揭示了光的波動性
B．使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上不會出現(xiàn)衍射圖樣
C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋
D．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
【分析】光子既有波動性又有粒子性，波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義；光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性；相鄰原子之間的距離大致與中子的德布羅意波長相同故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念；康普頓效應表明光子有動量，揭示了光的粒子性的一面。
【解答】解：A、光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性。故A錯誤；
B、根據(jù)光的波動性與粒子性的實驗可知，使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上仍然會出現(xiàn)衍射圖樣。故B錯誤；
C、黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。故C錯誤；
D、熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性。故D正確。
故選：D。
6．（宿遷期末）以下說法中正確的是（　　）
A．電子是實物粒子，運動過程中只能體現(xiàn)粒子性
B．光子的數(shù)量越多，傳播過程中其粒子性越明顯
C．光在傳播過程中，只能顯現(xiàn)波動性
D．高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短，故不會“失準”
【分析】根據(jù)德布羅意理論可知，實物同樣具有波粒二象性。
光子既有波動性又有粒子性，波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義。
波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。
個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性。
【解答】解：A、根據(jù)德布羅意理論可知，實物同樣具有波粒二象性，實物粒子的運動有特定的軌道，是因為實物粒子的波動性不明顯而已，故A錯誤；
B、大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性，故B錯誤；
C、光子既有波動性又有粒子性，光在傳播過程中，即可以表現(xiàn)波動性也可以表現(xiàn)粒子性，故C錯誤；
D、高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短，粒子性明顯，故不會“失準“，故D正確。
故選：D。
7．（信州區(qū)校級月考）波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（　?。?br /> A．光電效應現(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粒子性
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
【分析】光子既有波動性又有粒子性，波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義；光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性；相鄰原子之間的距離大致與中子的德布羅意波長相同故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念；
【解答】解：A、光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性。故A正確；
B、衍射是波特有的性質(zhì)；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性。故B錯誤；
C、黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。故C錯誤；
D、由P＝h及P可知，動能相同的質(zhì)子和電子，其動量不同，故其波長也不相同；故D錯誤；
故選：A。
8．（淮南模擬）下列選項中，說法正確的是（　?。?br /> A．借助于能量子的假說，愛因斯坦得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合非常好
B．光電效應現(xiàn)象表明，光具有波動性
C．盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)模型，很好地解釋了α粒子散射實驗中的現(xiàn)象
D．β射線是高速電子流，它的穿透能力比α射線和γ射線都弱
【分析】普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元。
光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。
盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)很好解釋了α粒子散射實驗現(xiàn)象。
β射線是高速電子流，穿透能力弱于γ射線，強于α射線。
【解答】解：A、普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元。故A錯誤；
B、光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，故B錯誤；
C、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)很好解釋了α粒子散射實驗現(xiàn)象，故C正確；
D、明確各種射線電離性和穿透性能力強弱，β射線是高速電子流，穿透能力弱于γ射線，強于α射線，故D錯誤。
故選：C。
9．（金州區(qū)校級期中）下列說法正確的是（　?。?br /> A．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，因此，光子散射后波長變小
B．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論是在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學說上引入了量子理論
C．某原子核經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少2個
D．在黑體輻射中隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都會增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較長的方向移動
【分析】在康普頓效應中，散射光子的動量減小，根據(jù)德布羅意波長公式判斷光子散射后波長的變化。
玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論引入了量子理論；
知道原子核衰變質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒。
隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。
【解答】解：A、在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，則動量減小，根據(jù)λ，知波長增大。故A錯誤；
B、玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論，是在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學說的基礎上引入了量子理論，故B正確；
C、某原子核經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，一次β衰變后電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變，所以經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，質(zhì)量數(shù)減小4，電荷數(shù)不變。所以核內(nèi)中子數(shù)減少4個。故C錯誤。
D、隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。故D錯誤
故選：B。
10．用X射線照射石墨后，散射出來的X射線的波長（　　）
A．變長 B．變短
C．不變 D．變長變短都用可能出現(xiàn)
【分析】在康普頓效應中，根據(jù)λ，即可求解。
【解答】解：在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，則動量減小，根據(jù)λ，知波長增大，故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
二．多選題（共3小題）
11．（紹興模擬）下列說法正確的是（　　）
A．“物體的長度”體現(xiàn)了量子化的思想
B．發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度能增大光電子的最大初動能
C．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定
D．能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性
【分析】“物體的長度”可以分割，不能體現(xiàn)量子化的思想．發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定．能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性．結(jié)合這些知識分析．
【解答】解：A、“物體的長度”可以分割，可以取小數(shù)，不能體現(xiàn)量子化的思想，故A錯誤。
B、根據(jù)愛因斯坦光電效應方程：hγ﹣W，知發(fā)生光電效應時，增大入射光的頻率時才能增大光電子的最大初動能，與入射光的強度無關，故B錯誤。
C、比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故C正確。
D、根據(jù)熱力學第二定律可知，涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有方向性，能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。故D正確。
故選：CD。
12．（鹽城一模）如圖所示，用導線將驗電器與潔凈的鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器箔片不張開。用紫外線燈照射鋅板，驗電器箔片張開，移走紫外線燈，用帶負電的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器箔片張角減?。桓挠眉t外線燈照射鋅板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗電器箔片不張開。則說明（　?。?br />
A．用紫外線燈照射后鋅板帶正電
B．用紅外線燈照射后鋅板帶負電
C．紅外線的頻率小于鋅的極限頻率
D．紫外線的頻率小于鋅的極限頻率
【分析】用紫外線照射時，鋅板發(fā)生光電效應，光電子從鋅板上飛出，鋅板帶正電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，故接觸鋅板時部分電荷被中和，導致電量減?。划斎肷涔獾念l率大于極限頻率時才發(fā)生光電效應，據(jù)此可比較紅外線頻率和鋅板極限頻率的大小關系。
【解答】解：A、橡膠棒帶負電當其接觸鋅板時發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，這說明鋅板帶電量減小，故鋅板一定帶正電，部分電量被橡膠棒所帶負電中和；則A正確
B、C、若用紅外線照射，發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明沒有發(fā)生光電效應，故金屬鋅的極限頻率大于紅外線的頻率。則B錯誤，C正確
D、因紫外線燈照射鋅板，驗電器箔片張開，發(fā)生了光電效應，則紫外線的頻率大于鋅的極限頻率，故D錯誤
故選：AC。
13．（綦江區(qū)校級月考）能說明光具有粒子性的實驗（　?。?br /> A．α粒子的散射實驗 B．光電效應實驗
C．電子衍射實驗 D．康普頓效應實驗
【分析】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性。根據(jù)各個實驗的特點與作用分析即可。
【解答】解：A、α粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，與光的粒子性無關。故A錯誤；
B、光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。光電效應表明光子具有能量。故B正確；
C、電子的衍射實驗說明電子具有波動性。故C錯誤；
D、康普頓效應證明了光不僅僅具有能量，光還具有動量，說明光具有粒子性。故D正確。
故選：BD。
三．計算題（共2小題）
14．（紹興月考）真空光電管（又稱電子光電管）由封裝于真空管內(nèi)的光電陰極和陽極絲構(gòu)成，如圖（a）所示是半圓柱面陰極式光電管，陰極材料的逸出功為W，陽極與陰極同軸放置，當頻率為v的入射光穿過光窗照到陰極上時，由于光電效應，逸出的電子在電場作用下作加速運動，最后被高電位陽極接收，形成光電流。不計電子重力及電子之間的相互作用。已知元電荷為e，電子質(zhì)量為m，普朗克常量為h。
（1）給光電管兩極加上電壓U，求陰極表面逸出的電子的最大初速度vm和到達陽極的電子的最大動能。
（2）圖（b）是小明畫出的光電管橫截面示意圖。他撤去光電管兩極的電壓，在半徑為R的半圓平面內(nèi)加一垂直截面向外的勻強磁場，只考慮電子在截面內(nèi)的運動。
（Ⅰ）研究發(fā)現(xiàn)，要使電子能運動到陽極處，逸出時的速度必須大于5v，求感應強度B值；所加磁場的磁（Ⅱ）進一步研究表明，陰陽兩極沒有同軸會造成到達陽極的光電子數(shù)目不同，小明拿到一個“次品”，其陽極比正常圓心位置向右偏離了，假設光電子且只考慮速度為vm的光電子，從陰極表面均勻逸出，則此情況下到達陽極的光電子數(shù)是正常情況的百分之幾？（可能用到的三角函數(shù)sin37°，sin39°）

【分析】（1）由愛因斯坦光電效應方程和動能定理求得到達陽極的最大動能；
（2）第一問：由題意先確定電子能運動到陽極處的半徑，再由半徑公式求出磁感應強度的大??；第二問：先考慮正常情況下軌跡與磁場邊界相切的臨界情況，確定偏轉(zhuǎn)角的范圍，再考慮平移后同樣的臨界情況，分別求出光電子打中的范圍占磁場區(qū)的圓心角，從而就求出了占比。
【解答】解：（1）由光電效應規(guī)律：hυ﹣W得vm
由動能定理到達陽極的動能Ek＝hυ﹣W+eU
（2）Ⅰ、由題意知，當速度v1恰到達陽極時，光電子的運動半徑為r1
r1
從而求得：B
Ⅱ、速度為vm時運動半徑r2
正常時，如圖考慮左側(cè)運動軌跡與磁場邊界相切的臨界情況，
sinα，得α＝39°
故半圓形陰極中圓心角180°﹣α＝141° 所對圓弧都有速度為vm的光電子到達陽極
當陽極A向右平移到A′后，同樣考慮右側(cè)運動軌跡與磁場邊界相切的臨界情況，
軌跡如圖所示，此時軌跡所對圓心角為2β，根據(jù)幾何關系可知∠AA′K＝β，設∠A′AK＝θ，則

（2r2dinβ）2＝R2
得到：cosθ
故半圓形陰極中圓心角θ＝127° 所對圓弧都有速度為vm的光電子到達陽極
此情況下跟正常情況相比到達陽極的光電子數(shù)之比為90%
答：（1）給光電管兩極加上電壓U，求陰極表面逸出的電子的最大初速度vm為，到達陽極的電子的最大動能為hυ﹣W+eU。
（2）（Ⅰ）研究發(fā)現(xiàn)，要使電子能運動到陽極處，逸出時的速度必須大于5v，則所加磁場的磁感應強度B值為；（Ⅱ）進一步研究表明，陰陽兩極沒有同軸會造成到達陽極的光電子數(shù)目不同，小明拿到一個“次品”，其陽極比正常圓心位置向右偏離了，假設光電子且只考慮速度為vm的光電子，從陰極表面均勻逸出，則此情況下到達陽極的光電子數(shù)是正常情況的90%。


15．（洛陽二模）某光電管用金屬鈉作為陰極金屬，已知金屬鈉的逸出功為2.29eV，現(xiàn)用波長為300nm的光照射金屬鈉表面，普朗克常量h＝6.63×10﹣34 J?s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，電子電荷量e＝1.6×10﹣19 C，1nm＝10﹣9 m，求：
（1）金屬鈉的截止頻率
（2）光電子的最大初動能
（3）該光電管的遏止電壓．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
【分析】（1）依據(jù)逸出功W0＝hν0，即可求解金屬鈉的截止頻率；
（2）根據(jù)光電效應方程，即可求解光電子的最大初動能；
（3）依據(jù)遏止電壓，再根據(jù)動能定理，即可求解．
【解答】解：（1）根據(jù)逸出功W0＝hν0，
解得截止頻率：ν0Hz＝5.5×1014 Hz；
（2）根據(jù)光電效應方程：Ek＝hν﹣W0W02.29×1.6×10﹣19＝3.0×10﹣19 J
（3）光電子動能減小到0時，反向電壓即遏止電壓，
根據(jù)動能定理：eU＝Ek，
代入數(shù)據(jù)得：U1.9 V
答：（1）金屬鈉的截止頻率5.5×1014 Hz；
（2）光電子的最大初動能3.0×10﹣19 J；
（3）該光電管的遏止電壓1.9 V．
四．解答題（共2小題）
16．（興慶區(qū)校級期末）如圖所示，靜電計與鋅板相連，現(xiàn)用紫外燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定的偏角。
（1）現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指計偏角將　減小　（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）使靜電計指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強度更大的紅外燈照射鋅板，可觀察到靜電計指針　無?。ㄌ睢坝小被颉盁o”）偏轉(zhuǎn)。

【分析】（1）用一紫外線燈照射鋅板，產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象，根據(jù)鋅板的電性，分析用帶負電的金屬小球與鋅板接觸后，驗電器指針偏角的變化。
（2）紅光的頻率比黃光低，黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，黃光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應，紅光也不能使鋅板產(chǎn)生光電效應。
【解答】解：
（1）在用一紫外線燈照射鋅板，鋅板產(chǎn)生光電效應，光電子射出后，鋅板帶正電，用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將減小。
（2）用黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明黃光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應，紅光的頻率比黃光低，紅光也不能使鋅板產(chǎn)生光電效應，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。
故答案為：（1）減小，（2）無。
17．（昌平區(qū)期末）光電效應和康普頓效應深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動量。我們知道光子的能量E＝hv，動量P，其中γ為光的頻率，h為普朗克常量，λ為光的波長。由于光子具有動量，當光照射到物體表面時，會對物體表面產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示。一臺發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束頻率為γ0的激光，光束的橫截面積為S．當該激光束垂直照射到某物體表面時，假設光全部被吸收（即光子的末動量變?yōu)?）。求：
a．該激光器在單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)N；
b．該激光作用在物體表面時產(chǎn)生的光壓I。
【分析】（a）△t時間內(nèi)，該激光器發(fā)出的光子數(shù)n，可以求出單位時間內(nèi)光子數(shù)；
（b）根據(jù)一小段時間△t內(nèi)激光發(fā)射的光子數(shù)，結(jié)合動量定理求出其在物體表面引起的光壓表達式。
【解答】解：（a）△t時間內(nèi)，該激光器發(fā)出的光子數(shù)n，單位時間該激光器發(fā)出的光子數(shù)N
（b）該激光作用在物體表面，有動量定理，F(xiàn)△t＝np，且P，λ
產(chǎn)生的光壓I，解得：I。
答：a．該激光器在單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為；
b．該激光作用在物體表面時產(chǎn)生的光壓。


相關試卷

人教版 (2019)選擇性必修 第三冊4 核裂變與核聚變習題：

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第三冊4 核裂變與核聚變習題，共4頁。試卷主要包含了質(zhì)量虧損，填空題，解答題等內(nèi)容，歡迎下載使用。

物理4 核裂變與核聚變鞏固練習：

這是一份物理4 核裂變與核聚變鞏固練習，共4頁。試卷主要包含了質(zhì)量虧損，填空題，解答題等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊3 原子的核式結(jié)構(gòu)模型課時練習：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊3 原子的核式結(jié)構(gòu)模型課時練習，共4頁。試卷主要包含了電子的發(fā)現(xiàn)，原子的核式結(jié)構(gòu)，玻爾原子模型等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關試卷 更多

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊2 光電效應習題

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊2 光電效應習題
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊2 光電效應課堂檢測

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊2 光電效應課堂檢測
物理人教版 (2019)1 簡諧運動精品練習題

物理人教版 (2019)1 簡諧運動精品練習題
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊1 簡諧運動精品一課一練

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊1 簡諧運動精品一課一練
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊電子課本

2 光電效應

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部