1、精選優質文檔-傾情為你奉上第17章 波粒二象性 (基礎過關)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。第15題為單選題,第68題為多選題。全部選對的得6分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分)1.導學號下列能正確解釋黑體輻射實驗規律的是()A.能量的連續經典理論B.普朗克提出的能量量子化理論C.以上兩種理論體系任何一種都能解釋D.牛頓提出的能量微粒說解析:根據黑體輻射的實驗規律,隨著溫度的升高,一方面各種波長的輻射強度都增加;另一方面,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋,故選項B正確。答案:B2.關于光效應的規律,下列說法中正確的

2、是()A.只有入射光的波長大于該金屬的極限波長,光電效應才能產生B.光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C.發生光電效應的反應時間一般都大于10-7 sD.發生光電效應時,單位時間內從金屬內逸出的光電子數目與入射光強度成正比解析:由E=h=h知,當入射光波長小于金屬的極限波長時,發生光電效應,故A錯誤;由Ek=h-W0知,最大初動能由入射光頻率決定,與入射光強度無關,故B錯誤;發生光電效應的時間一般不超過10-9 s,故C錯誤;發生光電效應時,單位時間內從金屬內逸出的光電子數目與入射光的強度是成正比的,D正確。答案:D3.關于熱輻射,下列說法中正確的是()A.一般物體的熱輻射強度只與物體的溫度

3、有關B.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,所以黑體一定是黑的C.一定溫度下,黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值D.溫度升高時,黑體輻射強度的極大值向波長增大的方向移動解析:一般物體的熱輻射強度除與溫度有關之外,還與材料、表面狀態有關,A錯誤;黑體可以輻射可見光,不一定是黑的,B錯誤;由黑體輻射的實驗規律知,C正確,D錯誤。答案:C4.關于光電效應,下列說法中正確的是()A.光電流隨入射頻率的增大而增大B.光電子的初動能越大,光電流就越大C.光子本身所具有的能量取決于光子本身的頻率D.用頻率是1的綠光照射某金屬發生了光電效應,則改用頻率是2的紅光照射該金屬就一定不發生光電效應解析:光的頻率高,光

4、子能量大,但光不一定強,入射光子數目不確定,產生的光電流也不一定強,故選項A錯誤。光電子的初動能大,入射光子數目不一定多,產生的光電子數目不一定多,因而光電流不一定大,選項B錯誤。用綠光照射時發生了光電效應,改用紅光照射時,雖然紅光的頻率小于綠光的頻率,但金屬的截止頻率情況不知,因此,用紅光照射時也可能發生光電效應,選項D錯誤。由光子說可知,選項C正確。答案:C5.由愛因斯坦光電效應方程可以畫出光電子的最大初動能和入射光的頻率的關系,如圖所示,以下說法錯誤的是()A.c表示截止頻率B.W0的絕對值等于逸出功C.直線的斜率表示普朗克常量h的大小D.圖線表明最大初動能與入射光頻率成正比解析:由愛因

5、斯坦光電效應方程Ek=h-W0可知,當Ek=0時,c=即為某金屬的截止頻率;當=0時,Ek=-W0,可見W0的絕對值就是該金屬對應的逸出功;而該直線的斜率k=h即為普朗克常量。故選項A、B、C正確,D錯誤。答案:D6.關于光的波粒二象性,以下說法中正確的是()A.光的波動性與機械波,光的粒子性與質點都是等同的B.用光照射水蒸氣時出現“彩虹”,說明光具有粒子性C.大量光子易顯出波動性,少量光子易顯出粒子性D.紫外線、X射線和射線的頻率依次增大,則射線的粒子性最強,紫外線的波動性最顯著解析:光的波動性與機械波、光的粒子性與質點有本質區別,選項A錯誤;光照射水蒸氣出現彩虹是由光的折射形成,不能說明光

6、具有粒子性,故選項B錯誤;光是一種概率波,大量光子往往表現出波動性,少量光子則往往表現出粒子性,選項C正確;頻率越高的光的粒子性越強,頻率越低的光的波動性越顯著,故選項D正確。答案:CD7.用如圖所示裝置研究光電效應現象,光電管陽極與滑動變阻器的中心抽頭c相連,當滑片P從a移到c的過程中,光電流始終為零。為了產生光電流,可采取的措施是()A.增大入射光的強度B.增大入射光的頻率C.把P向a移動D.把P從c向b移動解析:滑片從a移到c的過程中,光電管中所加反向電壓減小到零,此過程光電流始終為零,說明沒有光電子逸出,可能是入射光的頻率小于陰極的極限頻率,沒有發生光電效應,所以選項B正確。若光子能量

7、恰好等于電子逸出功,即電子初動能為零,也不會產生光電流,此時加正向電壓則可產生光電流,所以選項D也正確。答案:BD8.導學號研究光電效應規律的實驗裝置如圖所示,以頻率為的光照射光電管陰極K時,有光電子產生。由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計G測出,反向電壓U由電壓表V測出。當電流計的示數恰好為零時,電壓表的示數稱為遏止電壓Uc,在下列表示光電效應實驗規律的圖象中,正確的是()解析:當反向電壓U與入射光頻率一定時,光電流i與光強成正比,所以A圖正確;頻率為的入射光照射陰極所發射出的光電子的最大初動能為me=h-W0,而遏止電壓Uc與最

8、大初動能的關系為eUc=,所以遏止電壓Uc與入射光頻率的關系是eUc=h-W0,其函數圖象不過原點,所以B圖錯誤;當光強與入射光頻率一定時,單位時間內單位面積上逸出的光電子數及其最大初動能是一定的,所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減小,所以C圖正確;根據光電效應的瞬時性規律,不難確定D圖是正確的。答案:ACD二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)9.(6分)已知銫的截止頻率為4.5451014 Hz,鈉的截止頻率為6.001014 Hz,鍶的截止頻率為1.1531015 Hz,鉑的截止頻率為7.5291015 Hz,當用波長為0.375 m的光照射它們時,其中能夠發

9、生光電效應的金屬是。解析:根據公式c=,得到入射光的頻率= Hz=81014 Hz。可以看出銫和鈉的截止頻率比入射光的頻率小。答案:鈉和銫10.(10分)2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規律。圖中標有A和K的為光電管,其中K為陰極,A為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流,理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓。現接通電源,用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K,電流計中有示數;若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動,電流計的讀數逐漸減小,當滑至某一位置時電流計的

10、讀數恰好為零,讀出此時電壓表的示數為 6.0 V;現保持滑片P位置不變,光電管陰極材料的逸出功為,若增大入射光的強度,電流計的讀數(選填“為零”或“不為零”)。解析:根據當滑至某一位置時電流計的讀數恰好為零,讀出此時電壓表的示數為U=6.0 V,由動能定理,eU=Ek;由愛因斯坦光電效應方程,Ek=E-W,解得光電管陰極材料的逸出功為W=4.5 eV;若增大入射光的強度,電流計的讀數仍為零。答案:4.5 eV為零三、解答題(本題共3小題,共36分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位)11.導學號(10分)2012年8月10日美國名將梅

11、里特在倫敦奧運會110 m欄比賽中,以12秒92的成績獲得冠軍。設梅里特質量約為74 kg,計算他在110 m欄跑中的德布羅意波長,并說明其波動性是否明顯。解析:梅里特110 m欄跑時對應德布羅意波波長為= m1.0510-36 m。可見此波長極短,其波動性很難表現出來。答案:1.0510-36 m波動性不明顯12.(12分)如圖表示黑體輻射強度隨波長的變化圖線。根據熱輻射理論,輻射強度的極大值所對應的波長m與熱力學溫度之間存在如下關系:mT=2.9010-3 mK。求:(1)T=15 000 K所對應的波長;(2)用T=15 000 K所對應波長的光照射逸出功為W0=4.54 eV的金屬鎢,

12、能否發生光電效應?若能,逸出光電子的最大初動能是多少?解析:(1)由公式mT=2.9010-3 mK得m= m1.9310-7 m。(2)波長m=1.9310-7 m的光子能量=h= eV6.44 eV因W0,故能發生光電效應。由光電效應方程Ek=h-W0,得Ek=(6.44-4.54) eV=1.90 eV。答案:(1)1.9310-7 m(2)能1.90 eV13.(14分)如圖所示,陰極K用極限波長0=0.66 m的金屬銫制成,用波長=0.5 m的綠光照射陰極K,調整兩個極板電壓,當A板電壓比陰極K高出2.5 V時,光電流達到飽和,電流表示數為0.64 A,求:(1)每秒陰極發射的光電子數和光電子飛出陰極的時候所具有的最大初動能;(2)如果把照射陰極的單色光的光強增大為原來的2倍,每秒從陰極發射的光電子數和光電子飛出陰極的時候所具有的最大初動能。解析:(1)當陰極發射的光電子全部到達陽極A時,光電流達到飽和,由電流可知每秒到達陰極的電子數,即每秒發射的電子數。由愛因斯坦光電效應方程可計算最大的初動能。當電流達到飽和時,陰極發射的光電子全部到達陽極A,陰極每秒發射的光電子的個數n= =4.01012 。根據愛因斯坦光電效應方程,光電子的最大初動能me=h-W0