第十七章波粒二象性2光的粒子性1．(多選)下列對光子的認識，正確的是()A．光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的粒子B．光子說中的光子就是光電效應中的光電子C．在空間中傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫作一個光量子，簡稱光子D．光子的能量跟光的頻率成正比解析：根據光子說，在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫作一個光量子，簡稱光子，而牛頓的微粒說中的微粒指的是宏觀世界的微小顆粒，光電效應中的光電子指的是金屬內的電子吸收光子后克服原子核的庫侖引力等束縛，逸出金屬表面的粒子，故A、B選項錯誤，C選項正確．由ε＝hν知，光子能量ε與其頻率ν成正比，故D選項正確．答案：CD2．(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過．其原因可能是()A．入射光太弱B．入射光波長太長C．光照時間太短D．電源正負極接反解析：光電管電路中形成電流的條件：一是陰極在光的照射下有光電子逸出，二是逸出的光電子應能在電路中定向移動到達陽極．其中有無光電子逸出取決于入射光的頻率是否高于陰極材料的極限頻率，與入射光的強弱、照射時間長短無關；光電子能否到達陽極，應由光電子的初動能大小和光電管兩極間所加電壓的正負和大小共同決定．一旦電源正負極接反且電壓超過遏止電壓，即使具有最大初動能的光電子也不能到達陽極，即使發生了光電效應，電路中也不能形成光電流．故該題的正確選項是B、D.答案：BD3．用紫光照射某金屬恰可發生光電效應，現改用較強的太陽光照射該金屬，則()A．可能不發生光電效應B．逸出光電子的時間明顯變長C．逸出光電子的最大初動能不變D．單位時間逸出光電子的數目變小解析：由于太陽光中含有紫光，所以照射該金屬時仍能發生光電效應且逸出的光電子的最大初動能不變，A項錯誤，C項正確；產生光電效應的時間幾乎是瞬時的，B項錯誤；又因為光強變強，所以單位時間內逸出的光電子數目變大，D項錯誤．答案：C4．(多選)在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計相連，用弧光燈(紫外線)照射鋅板時，靜電計的指針就張開一個角度，如圖所示，這時()A．鋅板帶正電，指針帶負電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．若用黃光照射鋅板，則不能產生光電效應現象D．若用紅光照射鋅板，則鋅板能發射光電子解析：鋅板在紫外線照射下，發生光電效應現象，有光電子飛出，故鋅板帶正電，部分正電荷轉移到靈敏靜電計上，使指針帶正電，B對，A錯；紅光和黃光的頻率都小于紫外線的頻率，都不能產生光電效應，C對，D錯．答案：BC5．若一個光子的能量等于一個電子的靜止能量，試問該光子的動量和波長是多少(電子的靜止能量為m0c2解析：一個電子的靜止能量為m0c2，由題意知hν＝m0c光子的動量p＝eq\f(ε,c)＝eq\f(m0c2,c)＝m0c＝×10－31kg×3×108m/s＝×10－22kg·m/s，光子的波長λ＝eq\f(h,p)＝eq\f×10－34J·s,×10－22kg·m/s)＝4nm.答案：×10－22kg·m/s41．紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()A．紅光 B．橙光C．黃光 D．綠光解析：按照愛因斯坦的光子說，光子的能量ε＝hν，h為普朗克常量，說明光子的能量與光的頻率成正比，而上述四種單色光中，綠光的頻率最大，紅光的頻率最小，故光子能量最小的是紅光，所以選項A正確．答案：A2．關于光電效應的規律，下列說法中正確的是()A．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能發生B．光電子的最大初動能跟入射光的強度成正比C．發生光電效應的時間一般都大于10－7sD．發生光電效應時，單位時間內從金屬內逸出的光電子數與入射光的強度成正比解析：由ε＝hν＝heq\f(c,λ)知，當入射光波長大于極限波長時，不能發生光電效應，故A錯．由Ek＝hν－W0知，最大初動能由入射光頻率決定，與入射光的強度無關，故B錯．發生光電效應的時間一般不超過10－9s，故C錯．答案：D3．對于任何一種金屬，能發生光電效應的條件是()A．入射光的強度大于某一極限強度B．入射光的波長大于某一極限波長C．入射光照射時間大于某一極限時間D．入射光的頻率不低于某一截止頻率答案：D4．現有a、b、c三束單色光，其波長關系為λa>λb>λc.用b光束照射某種金屬時，恰能發生光電效應．若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定()A．a光束照射時，不能發生光電效應B．c光束照射時，不能發生光電效應C．a光束照射時，釋放出的光電子數目最多D．c光束照射時，釋放出的光電子的最大初動能最小解析：由a、b、c三束單色光的波長關系λa>λb>λc及波長、頻率的關系知：三束單色光的頻率關系為：νa<νb<νc.故當b光束恰能使金屬發生光電效應時，a光束必然不能使該金屬發生光電效應，c光束必然能使該金屬發生光電效應，A對，B錯；又因為發生光電效應時釋放的光電子數目與光照強度有關，光照越強，光電子數目越多，由于光照強度未知，所以光電子數目無法判斷，C錯；光電子的最大初動能與入射光頻率有關，頻率越高，最大初動能越大，所以c光束照射時釋放出的電子的最大初動能最大，D錯．故正確選項為A.答案：A5．(多選)如圖所示是光電效應中光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象．從圖中可知()A．Ek與ν成正比B．入射光頻率必須大于或等于截止頻率νc時，才能產生光電效應C．對同一種金屬而言，Ek僅與ν有關D．Ek與入射光強度成正比解析：由Ek＝hν－W0知B、C正確，A、D錯誤．答案：BC6．(多選)已知能使某金屬產生光電效應的截止頻率為νc，則()A．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子B．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為hνcC．當入射光的頻率ν大于νc時，若ν增大，則逸出功增大D．當入射光的頻率ν大于νc時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍解析：因入射光的頻率大于極限頻率時會產生光電效應，所以A正確；因為金屬的極限頻率為νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－hνc＝hνc，故B正確；因為逸出功是光電子恰好逸出時需要做的功，對于同種金屬是恒定的，故C錯誤；由Ek＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，當ν增大一倍時：eq\f(Ek′,Ek)＝eq\f(2ν－νc,ν－νc)≠2，故D錯誤．答案：AB7．如圖所示，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，則驗電器指針偏角將________(填“減小”“增大”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，若改用強度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到驗電器指針________(填“有”或“無”)偏轉．解析：紫外線照射鋅板時，鋅板發生光電效應，放出光電子，鋅板及與它連在一起的驗電器都帶正電，帶負電的金屬小球與其接觸后，中和一部分正電荷，驗電器指針偏角將減小．紅外線比黃光的頻率更低，更不可能發生光電效應，所以驗電器指針無偏轉．能否發生光電效應與入射光的強度無關．答案：減小無8．頻率為ν的光照射到一種金屬表面上，有電子從金屬表面逸出，當所加反向電壓U的大小增大到3V時，光電流剛好減小為零．已知這種金屬的截止頻率為νc＝×1014Hz，因此入射光的頻率ν＝________Hz(電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝10－34J·s)．解析：光電子的最大初動能Ek＝eUc.①由愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－hνc.②聯立①②得：ν＝eq\f(eUc,h)＋νc＝×1015Hz.答案：×10159．鋁的逸出功為eV，現用波長200nm的光照射鋁的表面．已知h＝×10－34J·s，求：(1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓；(3)鋁的截止頻率．解析：(1)根據光電效應方程Ek＝hν－W0有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f×10－34×