6/66/66/6光電效應光子光的波粒二象性河北省雞澤縣第一中學〔057350〕吳社英說明：本試卷分為第Ⅰ、Ⅱ卷兩局部,請將第一卷選擇題的答案填入題后括號內,第二卷可在各題后直接作答.共100分,考試時間90分鐘.第一卷〔選擇題共40分〕一、此題共10小題,每題4分,共40分.在每題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分.1.以下關于光電效應的說法正確的選項是〔〕A.假設某材料的逸出功是W,那么它的極限頻率B.光電子的初速度和照射光的頻率成正比C.光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比D.光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大解析由光電效應方程=hv-W知,B、C錯誤,D正確.假設=0,得極限頻率=,故A正確.答案AD2.在以下各組所說的兩個現象中,都表現出光具有粒子性的是〔〕A.光的折射現象、偏振現象B.光的反射現象、干預現象C.光的衍射現象、色散現象D.光電效應現象、康普頓效應解析此題考查光的性質.干預、衍射、偏振都是光的波動性的表現,只有光電效應現象和康普頓效應都是光的粒子性的表現,D正確.答案D3.關于光的波粒二象性的理解正確的選項是〔〕A.大量光子的效果往往表現出波動性,個別光子的行為往往表現出粒子性B.光在傳播時是波,而與物質相互作用時就轉變成粒子C.高頻光是粒子,低頻光是波D.波粒二象性是光的根本屬性,有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著解析根據光的波粒二象性知,A、D正確,B、C錯誤.答案AD4.當具有5.0eV能量的光子照射到某金屬外表后,從金屬外表逸出的電子具有最大的初動能是1.5eV.為了使這種金屬產生光電效應,入射光的最低能量為〔〕A.1.5eV B.3.5eVC.5.0eV D.6.5eV解析此題考查光電效應方程及逸出功.由得W=hv-=5.0eV-1.5eV=3.5eV那么入射光的最低能量為h=W=3.5eV故正確選項為B.答案B5.紫外線光子的動量為.一個靜止的吸收了一個紫外線光子后〔〕A.仍然靜止B.沿著光子原來運動的方向運動C.沿光子運動相反方向運動D.可能向任何方向運動解析由動量守恒定律知,吸收了紫外線光子的分子與光子原來運動方向相同.故正確選項為B.答案B6.關于光電效應,以下說法正確的選項是〔〕A.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B.光電子的最大初動能越大,形成的光電流越強C.能否產生光電效應現象,決定于入射光光子的能量是否大于或等于金屬的逸出功D.用頻率是的綠光照射某金屬發生了光電效應,改用頻率是的黃光照射該金屬一定不發生光電效應解析此題考查光電效應.由光電效應方程知,光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,但不是正比關系,A錯.光電流的強度與入射光的強度成正比,與光電子的最大初動能無關,B錯.用頻率是的綠光照射某金屬發生了光電效應,改用頻率是的黃光照射該金屬不一定不發生光電效應,D錯、C對.答案C7.在驗證光的波粒二象性的實驗中,以下說法正確的選項是〔〕A.使光子一個一個地通過單縫,如果時間足夠長,底片上會出現衍射圖樣B.單個光子通過單縫后,底片上會出現完整的衍射圖樣C.光子通過單縫的運動路線像水波一樣起伏D.單個光子通過單縫后打在底片的情況呈現出隨機性,大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現出規律性解析根據光的波粒二象性知,A、D正確,B、C錯誤.答案AD8.用波長為和的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的外表.單色光A照射兩種金屬時都能產生光電效應現象；單色光B照射時,只能使金屬C產生光電效應現象,不能使金屬D產生光電效應現象.設兩種金屬的逸出功分別為和,那么以下選項正確的選項是〔〕A.＞,＞B.＞,＜C.＜,＞D.＜,＜解析由題意知,A光光子的能量大于B光光子,根據E=hv=h,得＜；又因為單色光B只能使金屬C產生光電效應現象,不能使金屬D產生光電效應現象,所以＜,故正確選項是D.答案D9.光子有能量,也有動量p=,它也遵守有關動量的規律.如下圖,真空中有一“∞〞字形裝置可繞通過橫桿中點的豎直軸O在水平面內靈活地轉動,其中左邊是圓形黑紙片,右邊是和左邊大小、質量均相同的圓形白紙片.當用平行白光垂直照射這兩個圓面時,關于此裝置開始時轉動情況〔俯視〕的以下說法中正確的選項是〔〕A.順時針方向轉動B.逆時針方向轉動C.都有可能D.不會轉動解析此題考查光子的動量.光照射到黑紙片上被吸收,照射到白紙片上被反射,因此白紙片受到的沖量大,裝置逆時針轉動.故正確選項為B.答案B10.如下圖為一光電管的工作原理圖,當用波長為λ的光照射陰極K時,電路中有光電流,那么〔〕A.換用波長為(＞λ)的光照射陰極K時,電路中一定沒有光電流B.換用波長為(＜λ)的光照射陰極K時,電路中一定有光電流C.增加電路中電源的路端電壓,電路中的光電流一定增大D.將電路中電源的極性反接,電路中可能還有光電流解析用波長為λ的光照射陰極K,電路中有光電流,說明λ小于該金屬的極限波長,換用波長為照射,雖然＞λ,但是不一定大于,所以用波長為的光照射時,可能仍有光電流,故A錯誤.用波長為(＜λ)的光照射陰極K時,因＜λ＜,故電路中一定有光電流,B對.如果電源的端電壓已經足夠大,陰極K逸出的光電子都能全部被吸引到陽極形成光電流,此時再增大路端電壓,電路中的光電流也不再增大,C錯.將電路中電源的極性反接,具有最大初動能的光電子有可能能夠克服電場阻力到達陽極A,從而形成光電流,所以D正確.答案BD第二卷〔非選擇題共60分〕二、此題共5小題,每題4分,共20分.把答案填在題中的橫線上.11.如右圖所示,一驗電器與鋅板相連,在A處用一紫外線燈照射鋅板,關燈后,指針保持一定偏角.〔1〕現用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸,那么驗電器指針偏角將 〔填“增大〞“減小〞或“不變〞〕.〔2〕使驗電器指針回到零,再用相同強度的鈉燈發出的黃光照射鋅板,驗電器指針無偏轉.那么,假設改用強度更大的紅外線燈照射鋅板,可觀察到驗電器指針 〔填“有〞或“無〞〕偏轉.解析當用紫外光照射鋅板時,鋅板發生光電效應,放出光電子而帶上了正電,此時與鋅板連在一起的驗電器也帶上了正電,從而指針發生了偏轉.當帶負電的小球與鋅板接觸后,中和了一局部正電荷,從而使驗電器的指針偏轉減小.使驗電器指針回到零,用鈉燈黃光照射,驗電器指針無偏轉,說明鈉燈黃光的頻率小于極限頻率,紅外光比鈉燈黃光的頻率還要低,更不可能發生光電效應.能否發生光電效應與入射光的強度無關.答案〔1〕減小 〔2〕無12.在某種介質中,某單色光的波長為λ,該色光光子能量為E,光在真空中的速度為c,那么該介質對這種色光的折射率為 .解析由E=hv得色光頻率：v=單色光在介質中傳播的速度：v=介質對這種色光的折射率：n=.答案13.在綠色植物的光合作用中,每放出一個氧分子要吸收8個波長為6.68×10-7m的光子,同時每放出1mol氧氣,植物儲存469kJ的能量.那么綠色植物能量轉化效率為 〔普朗克常量h=6.63×10-34J·s〕.解析吸收的能量為E=8NAh=8×6.0×1023×6.63×10-34×J=1.43×106J那么能量轉化效率為η=×100%=×100%=33%.答案33%14.康普頓效應證實了光子不僅具有能量,也有動量,以下圖給出了光子與靜止電子碰撞后,電子的運動方向,那么碰后光子可能沿方向 運動,并且波長 〔填“不變〞“變小〞或“變長〞〕.解析因光子與電子碰撞過程動量守恒,所以碰撞之后光子和電子的總動量的方向與光子碰前的方向一致,可見碰后光子的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向；通過碰撞,光子將一局部能量轉移給電子,能量減少,由E=hv知,頻率變小,再根據c=λv知,波長變長.答案1 變長15.實驗室用功率P=1500W的紫外燈演示光電效應.紫外線波長λ=2537,陰極離光源距離d=0.5m,原子半徑取r=0.5×10-10m,那么陰極外表每個原子每秒鐘接收到的光子數為.解析以紫外燈為圓心,作半徑為d的球面,那么每個原子每秒鐘接收到的光能量為E=πr2=3.75×10-20J因此每個原子每秒鐘接收到的光子數為n==5個.答案5個三、此題共4小題,共40分.解容許寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分.有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位.16.〔8分〕為引起人眼的視覺,進入人眼的綠光的能量至少為每秒E=10-16J.假設在漆黑的夜晚,在距人s=100m遠處點亮一只綠光小燈泡,為使人看到它的光線,小燈泡的功率至少為多大？〔人用一只眼看,瞳孔直徑為4mm〕解析由題意知E=解得P=.答案17.〔9分〕分別用λ和λ的單色光照射同一金屬,發出的光電子的最大初動能之比為1∶2.以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,那么此金屬板的逸出功是多大？解析設此金屬的逸出功為W,根據光電效應方程得如下兩式：當用波長為λ的光照射時： ①當用波長為34λ的光照射時： ②又 ③解①②③組成的方程組得：. ④答案18.〔11分〕納米技術現在已經廣泛應用到社會生產、生活的各個方面.將激光束的寬度聚光到納米級范圍內,可以精確地修復人體損壞的器官.糖尿病引起視網膜病變是導致成年人失明的一個重要原因,利用聚光到納米級的激光束進行治療,90%的患者都可以防止失明的嚴重后果.一臺功率為10W氬激光器,能發出波長λ=500nm的激光,用它“點焊〞視網膜,每次“點焊〞需要2×10-3J的能量,那么每次“點焊〞視網膜的時間是多少？在這段時間內發出的激光光子的數量是多少？解析〔1〕根據E=Pt,所以t=s=2×10-4s.〔2〕由E=n=nh得：n=個=5×1015個.答案2×10-4s 5×1015個19.〔12分〕如下圖,倫琴射線管兩極加上一高壓電源,即可在陽極A上產生X射線.〔h=6.63×10-34J·s,電子電荷量e=1.6×10-19C)〔1〕如高壓電源的電壓為20