第1课时 光电效应 波粒二象性.docx

第1课时 光电效应 波粒二象性.docx

《第1课时 光电效应 波粒二象性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1课时 光电效应 波粒二象性.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第1课时光电效应波粒二象性

第十二章　原子与原子核

第1课时　光电效应　波粒二象性

课时巩固训练　夯双基提素能

【基础题组】

1.关于光的本性,下列说法正确的是（　D　）

A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的

B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点

C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性

D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性

解析:

光既具有波动性,又具有粒子性,但不同于宏观的机械波和机械粒子,波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现,是同一客体的两个不同的侧面、不同属性,只能认为光具有波粒二象性,选项D正确.

2.在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是（　C　）

A.光电效应是瞬时发生的

B.所有金属都存在极限频率

C.光电流随着入射光增强而变大

D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大

解析:

根据光的波动理论,光越强,光电子的初动能就越大,光电流越大,不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可以获得足够能量从表面逸出,不存在极限频率;如果光很弱,电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量;故选项C正确.

3.（2017·哈尔滨期末）某种单色光照射到金属表面上发生光电效应,如果入射光的强度减弱,频率不变,那么（　C　）

A.从光照到金属表面上到逸出光电子之间的时间间隔将明显增加

B.逸出的光电子的最大初动能将减小

C.单位时间内逸出的光电子数将减少

D.有可能不发生光电效应

解析:

光电效应是瞬时发生的,发生光电效应的时间与光的强度无关,故A错误;若入射光的强度减弱,频率保持不变,可知仍然可以发生光电效应,根据光电效应方程Ek=hν-W0知,光电子的最大初动能不变,故B,D错误;入射光的强度减弱,则入射光的光子的数目减少,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少,故C正确.

4.（2017·山东日照一模）现用某一光电管进行光电效应实验,当用频率为ν的光照射时,有光电流产生.下列说法正确的是（　D　）

A.光照时间越长,光电流就越大

B.减小入射光的强度,光电流消失

C.用频率小于ν的光照射,光电效应现象消失

D.用频率为2ν的光照射,光电子的最大初动能变大

解析:

发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,根据光电效应方程知,光子频率越大,光电子的最大初动能越大,光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目,入射光的强度越大,饱和电流越大,光电流的大小与入射光的时间无关,故A错误;能否发生光电效应与入射光的强度无关,减小入射光的强度,光电流不会消失,故B错误;用频率为ν的光照射时,有光电流产生,用频率小于ν的光照射,光电效应现象不一定消失,还要看入射光的频率是否小于极限频率,故C错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,故D正确.

5.（多选）用两束频率相同,光照强度不同的紫外线去照射两种不同金属板,都能产生光电效应,则（　ACD　）

A.金属板带正电,因为有电子从金属板逸出

B.用强度大的紫外线照射时,所产生的光电子的最大初速度一定大

C.从极限频率较小的金属中飞出的光电子的最大初动能一定大

D.由光照强度大的紫外线所照射的金属,单位时间内产生的光电子数目一定多

解析:

因为有电子从金属板逸出,故金属板带正电,选项A正确;光电子最大初动能与入射光的强度无关,故B错误;由Ek=hν-W0可知,从极限频率较小的金属中飞出的光电子的最大初动能一定大,选项C正确;单位时间内产生的光电子数目与入射光的强度有关,故强度较大的紫外线照射的金属,单位时间内产生的光电子数目一定多,故D正确.

6.（2018·江苏四市调研）如图所示为研究光电效应现象的实验,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（　B　）

A.入射光强度较弱B.入射光波长太长

C.电源电压太高D.光照射时间太短

解析:

光电管两端所加电压为正向电压,故电流计中没有电流通过一定是没有发生光电效应,即入射光的频率过小,波长较大造成的,故选项B正确,A,C,D错误.

7.研究光电效应的电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K）,钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流.下列光电流I与A,K之间的电压UAK的关系图像中,正确的是（　C　）

解析:

频率相同的光照射同一金属,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能相等,根据Ek=eUc,知遏止电压相等,光越强,饱和电流越大,故C正确,A,B,D错误.

8.（2016·江苏卷,12C）几种金属的逸出功W0见下表:

金属

钨

钙

钠

钾

铷

W0（×10-19J）

7.26

5.12

3.66

3.60

3.41

由一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长范围为4.0×10-7～7.6×10-7m,普朗克常数h=6.63×10-34J·s.

解析:

光子的能量E=

取λ=4.0×10-7m,则E≈5.0×10-19J,

根据E>W0判断,钠、钾、铷能发生光电效应.

答案:

见解析

【能力题组】

9.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料,则（　D　）

材料

钠

铜

铂

极限波长（nm）

541

268

196

A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子

C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子

解析:

根据爱因斯坦光电效应方程可知,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长有小于100nm的,小于钠、铜、铂的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A,B,C错误.

10.（多选）已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钾逸出的光电子具有较大的（　BCD　）

A.波长B.频率C.能量D.动量

解析:

根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和W0=hνc联立得Ek=hν-hνc,钙的截止频率比钾的截止频率大,可知从钾表面逸出的光电子最大初动能较大,由p=

可知钾逸出的光电子的动量较大,根据λ=

可知钾逸出的光电子波长较小,则频率较大,故A错误,B,C,D正确.

11.如图所示,N为钨板,M为金属网,它们分别和电池两极相连,各电池的极性和电动势在图中标出.钨的逸出功为4.5eV.现分别用能量不同的光子照射钨板（各光子的能量在图上标出）.那么,下列图中有光电子到达金属网的是（　C　）

A.①②③B.②③④C.②③D.③④

解析:

由光电效应方程知,若有光电效应发生,入射光的频率必须大于金属的极限频率,可知①不能发生光电效应,②③④能发生光电效应;②所加电压为正向电压,只要有光电子逸出,电子就能到达M板,②可以;③④所加电压为反向电压,由爱因斯坦的光电效应方程知,入射光的能量为8eV时,逸出的光电子的最大初动能为3.5eV,反向电压必须小于3.5eV才有光电子到达M板,故③可以,④不能.由以上分析知C对.

12.（多选）用某单色光照射金属钛表面,发生光电效应,从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图,则下列说法正确的是（　ABD　）

A.钛的逸出功为6.67×10-19J

B.钛的极限频率为1.0×1015Hz

C.光电子的最大初动能为1.0×10-18J

D.由图线可求得普朗克常量为6.67×10-34J·s

解析:

根据光电效应方程Ek=hν-W0知,图线的斜率等于普朗克常量,则h=

J·s=6.67×10-34J·s,故D正确;当最大初动能为零时,入射光的频率等于金属的极限频率,则νc=1.0×1015Hz,可知逸出功W0=hνc=6.67×10-34×1×1015J=6.67×10-19J,故A,B正确;入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,根据该图无法得出光电子的最大初动能,故C错误.

13.（2017·山东泰安一模）如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则（　D　）

A.若增加电路中电源电压,电路中光电流一定增大

B.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生

C.若换用波长为λ1（λ1>λ0）的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流

D.若换用波长为λ2（λ2<λ0）的光照射阴极K时,电路中一定有光电流

解析:

光电流的大小与入射光的强度有关,当光越强时,光电子数目会增多,初始时电压增加光电流可能会增加,当达到饱和电流后,再增大电压,则光电流也不会增大了,故A错误;将电路中电源的极性反接,电子受到电场阻力,到达A极的数目会减少,则电路中电流会减小,甚至没有电流,故B错误;波长为λ1（λ1>λ0）的光的频率有可能大于金属的极限频率,电路中可能有光电流,故C错误;波长为λ2（λ2<λ0）的光的频率一定大于金属的极限频率,电路中一定有光电流,故D正确.

14.（2017·河南鹤壁期末）图（甲）为观测光电效应的实验装置示意图,已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图（乙）所示,则根据图像可知,普朗克常量h=　　　　,该金属的逸出功W0=　　　　;如果实验中入射光的频率为ν2（ν2>ν1）,则产生的光电子的最大初动能Ek=　　　　（已知电子的电荷量为e）. 

解析:

Uc=

-

知图线的斜率

=

则普朗克常量h=

.图线与纵轴的截距U1=

所以W0=eU1;如果实验中入射光的频率为ν2（ν2>ν1）,根据光电效应方程Ek=hν-W0=hν2-eU1=

（ν2-ν1）.

答案:

　eU1　

（ν2-ν1）

15.利用如图（甲）所示的实验装置研究光电效应现象.当用不同的A,B两种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像如图（乙）所示.已知A光的光子能量为5eV,则

（1）A光照射时射出的光电子的最大初动能为　　　　eV. 

（2）金属的逸出功为　　　　eV. 

（3）A光的频率　　　　（选填“大于”“等于”或“小于”）B光的频率. 

解析:

（1）A光照射后遏止电压为-2V,根据动能定理知-eUc=

m

则光电子最大初动能为Ek=2eV.

（2）根据光电效应方程知Ek=hν-W0,解得金属的逸出功为W0=hν-Ek=5eV-2eV=3eV.

（3）由图（乙）可知,B光照射后遏止电压较大,则B光照射后光电子的最大初动能较大,逸出功相等,根据光电效应方程知,A光的频率小于B光的频率.

答案:

（1）2　

（2）3　（3）小于

16.如图所示,相距为d的两平行金属板A,B足够大,板间电压恒为U,有一波长为λ的细激光束照射到B板上,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W0,电子质量为m,电荷量为e,光速为c,求:

（1）从B板逸出电子的最大初动能;

（2）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;

（3）光电子从B板运动到A板时所需的最长时间.

解析:

（1）设光电子的最大初动能为Ek0,

由光电效应方程Ek0=hν-W0

得Ek0=h

-W0.

（2）时间最短的光电子,是以最大初动能垂直B板飞出的光电子,设到达A板的动能为Ek.

由动能定理得eU=Ek-Ek0

联立得Ek=eU+h

-W0.

（3）时间最长的光电子,是初速为0,或速度方向沿B板方向飞出的电子,由运动规律得

d=

at2

a=

得t=d

.

答案:

（1）h

-W0　

（2）eU+h

-W0　（3）d