高中物理17.2 光的粒子性习题

2 光的粒子性A组1.下列利用光子说对光电效应的解释正确的是()A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析:根据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A正确。

答案:A2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0,则下列说法正确的是()A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0C.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大D.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍解析:本题考查对光电效应现象的认识、对逸出功概念的理解、对光电效应方程的应用。

该金属的极限频率为ν0,则可知逸出功W0=hν0,逸出功由金属自身性质决定,与照射光的频率无关,因此C选项错误;由光电效应的规律可知A正确;由光电效应方程E km=hν-W0,将W0=hν0代入可知B正确,D错误。

因此本题正确选项为A、B。

答案:AB3.用黄光照射某金属时不能产生光电效应,则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长黄光的照射时间B.增大黄光的照射强度C.换用波长较大的光照射D.换用紫外线照射解析:光电效应的规律表明:入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小;当入射光频率增加后,产生的光电子最大初动能也增加;而照射光的强度增加,只会使单位时间内逸出的光电子数增加,紫外线频率高于黄光,故题述选项正确的有D。

答案:D4.在做光电效应的实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图象可求出()A.该金属的极限频率和极限波长B.普朗克常量C.该金属的逸出功D.单位时间内逸出的光电子数解析:金属中电子吸收光子的能量为hν,根据爱因斯坦光电效应方程有E k=hν-W0。

17.2 光的粒子性当堂训练 A 组（反馈练）1．下列关于光电效应的说法正确的是（ ）A ．若某材料的逸出功是W ，则它的极限频率0W v h=B ．光电子的初速度和照射光的频率成正比C ．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比D ．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大 2．对爱因斯坦光电效应方程0kE hv W =-，下列理解正确的是（ ）A ．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能k EB ．式子中的0W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力做的功C ．逸出功0W 和截止频率0v 之间应满足关系式00W hv =D ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比3．光电效应的规律中，经典波动说不能解释的有（ ）A ．入射光的频率必须大于被照射金属的截止频率才能发生光电效应B ．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率增大而增大C ．入射光射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109s -D ．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光强度成正比4．关于光子和光电子，以下说法正确的是（ ）A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中自由电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子的速度都是cD ．光子和光电子都带负电5．频率为v 的光子，具有能量为hv ，动量hv c，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射，散射后的光子（ ）A ．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变B ．光子将从电子处获得能量，因而频率变大C ．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反D ．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率6．当具有5.0eV 能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子的最大初动能是1.5eV 。

为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为（ ）A ．1.5eVB ．3.5eVC ．5.0eVD ．6.5eV7．用波长分别为1λ和2λ的单色光A 和B 照射两种金属C 和D 的表面。

17.2 光的粒子性1、光照射到金属表面上，能使金属中的_________从表面逸出，这种现象称之为______________，逸出的电子也叫____________，使电子脱离金属表面所做的功的最小值叫____________，这种现象说明光具有____________性。

2、经典的电磁理论只能解释光是一种，它有____________、____________等波特有的现象，但它不能解释光电效应。

爱因斯坦对光电效应的解释是：光本身就是由一个一个不可分割的____________组成的，每一个光的能量子被称为一个____________，这就是爱因斯坦的_________说。

3、爱因斯坦认为，在光电效应中，金属中的电子吸收一个频率为ν的光子获得的能量是_________，这些能量中的一部分用来克服金属的____________，剩下的表现为逸出的光电子的____________，用公式表示为____________________，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。

4、光在介质中与物质微粒相互作用，因而_______________发生改变，这种现象叫光的___________。

美国物理学家____________在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长相同的成份外，还有波长__________入射波长的成份，这个现象称为康普顿效应。

5、根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程E＝mc2和光子能量ε＝hν，每个光子的质量是__________，按照动量的定义，每个光子的动量为______________或______________。

所以光子具有能量、质量、动量，表现出光具有_____________性。

6、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一个角度，如图所示，这时 ( )A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电7、对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应 ( )A．入射光的强度大于某一极限强度 B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光照射时间大于某一极限时间 D．入射光的频率大于某一极限频率8、某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是 ( )A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出 B．逸出的电子数减少C．逸出的电子数和最大初动能都减小 D．逸出的电子最大初动能不变9、用两束频率相同，强度不同的紫外线去照射两种不同金属，都能产生光电效应，则( )A．因入射光频率相同，产生光电子的最大初动能必相同B．用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大C．从极限波长较长的金属中飞出的光电子的初速度一定大D．由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10、用某一频率的绿光照射某金属时恰好能产生光电效应，则改用强度相同的蓝光和紫光分别照射该金属，下列说法正确的是 ( )A．用蓝光照射时，光电子的最大初动能比用紫光照射时小B．用蓝光和紫光照射时，在相同时间内逸出的电子数相同C．用蓝光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多D．用紫光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多11、关于光电效应的说法中，正确的有 ( )A．要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能B．极限频率的存在，可以表明电子对光子的吸收是一对一的C．增大入射光子的能量，光电子的最大初动能必随着增大D．电子对光子的吸收不存在能量的积累过程12、已知铯的极限频率为4.55×1014Hz，钠的极限频率为6.00×1014Hz，银的极限频率为1.15×1015Hz，铂的极限频率为1.53×1015Hz，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的是 ( )A．铯 B．钠 C．银 D．铂13、某种金属的逸出功是1.25eV，为了使它发生光电效应，照射光的频率至少应为多少？或用可见光照射它，能否发生光电效应？14、某金属在一束黄光照射下，刚好有电子逸出（即用频率小于黄光的光照射就没有电子逸出）。

课时训练8 光的粒子性一、综合题1.用紫光照射某金属恰能发生光电效应,现改用较弱的白光照射该金属,则( )A.可能不发生光电效应B.逸出光电子的时间明显变长C.逸出光电子的最大初动能不变D.单位时间逸出光电子的数目变多答案:C解析:由于白光内含紫光,所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变;又因为光强变弱,所以单位时间逸出光电子的数目变少,故C选项正确。

2.如图所示为一真空光电管的应用电路,其阴极金属材料的截止频率为 4.5×1014Hz,则以下判断正确的是( )A.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C.用λ=0.5μm的光照射光电管时,电路中有光电流产生D.光照射时间越长,电路中的光电流越大答案:BC解析:在光电管中若发生了光电效应,单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关,光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。

据此可判断选项A、D错误。

波长λ=0.5μm的光子的频率ν=Hz=6×1014Hz>4.5×1014Hz,可发生光电效应。

所以,选项B、C正确。

3.在做光电效应的实验时,某种金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图可求出( )A.该金属的截止频率和截止波长B.普朗克常量C.该金属的逸出功D.单位时间内逸出的光电子数答案:ABC解析:依据光电效应方程E k=hν-W0可知,当E k=0时,ν=νc,即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的截止频率。

图线的斜率k=。

可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。

据图象,假设图线的延长线与E k轴的交点为C,其截距为W0,有tanθ=,而tanθ=h,所以W0=hνc。

即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。

4.硅光电池是利用光电效应原理制成的,下列表述正确的是( )A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应答案:A解析:由光电效应实验规律可知B、C、D选项都不符合光电效应规律,A选项正确。

人教版物理高二选修3-5 17.2光的粒子性同步训练D卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2019高二下·沙雅期中) 用某种色光照射到金属表面时，金属表面有光电子飞出，如果光的强度减弱而频率不变，则（）A . 光的强度减弱到某一最低数值时，仍有光电子飞出B . 光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子飞出C . 光电子从金属表面逸出时的最大初动能减小D . 单位时间内飞出的光电子数目不变2. （2分）(2019·重庆模拟) 如图,用导线将验电器与某种金属板连接,用一束蓝光照射金属板时验电器金属箔未张开,下列措施中可能使验电器金属箔张开的是（）A . 换用强度更大的蓝光照射B . 换用红外线照射C . 换用极限频率较大的金属板D . 换用极限频率较小的金属板3. （2分）以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（）A . 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B . 质子和中子结合成新原子核不一定有质量亏损，释放出能量C . 有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需时间就是该放射性元素的半衰期D . 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大4. （2分） (2017高二下·盘锦期中) 关于光电效应的实验规律，下列说法正确的是（）A . 最早发现光电效应现象的是英国物理学家汤姆孙B . 发生光电效应时，对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多C . 发生光电效应时，增大入射光频率，单位时间内发射的光电子数增多D . 光照在某金属表面，不发生光电效应时，只要增加入射光强度，就会发生光电效应5. （2分）下列说法正确的是（）A . 一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线B . Bi的原子核比 Np的原子核少28个中子C . 在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比D . α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强6. （2分）(2017·北京模拟) 下列说法正确的是（）A . 光电效应现象说明光子既有动量又有能量B . 立体电影和全息照相都应用了光的偏振C . 电子显微镜的分辨率比光学显微镜的分辨率高D . 强度相同的黄光和蓝光照射同一金属都发生光电效应，蓝光的饱和电流大7. （2分） (2017高二下·黑龙江期中) 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（）A . 甲光的频率大于乙光的频率B . 乙光的波长大于丙光的波长C . 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D . 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能8. （2分） (2020高二下·苏州月考) 如图所示为光电管工作原理图，当有波长（均指真空中的波长，下同）为λ的光照射阴极板K时，电路中有光电流，则（）A . 换用波长为λ1（λ1＞λ）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B . 换用波长为λ2（λ2＜λ）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流C . 增加电路中电源的端电压，电路中的光电流可能增大D . 将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流9. （2分）一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中不正确的是（）A . 只增大入射光的频率，金属逸出功将减小B . 只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变C . 只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D . 只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多10. （2分） (2020高二下·白城期中) 关于下列四幅图说法正确的是（）A . 玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B . 光电效应产生的条件为：光照强度大于临界值C . 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D . 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬11. （2分） (2020高三上·长沙月考) 硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：光照射硅光电池，回路里就会产生电流。

绝密★启用前第十七章 波粒二象性 2. 光的粒子性第Ⅰ部分 选择题一、选择题：本题共8小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．关于光子和光电子，以下说法正确的是( ) A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子速度都是cD ．光子和光电子都带负电2．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有( ) A ．入射光的频率必须大于被照金属的截止频率B ．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射频率的增大而增大C ．入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 sD ．当入射光频率大于截止频率时，光电子的数目与入射光的强度成正比3.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则()A ．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B ．用红光照射，电流表一定无电流通过C ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变4．已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的，如图所示．检测发现三种单色光中，n 、p 两种单色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a 通过三棱镜的情况是()5.用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生 光电效应，那么（ ） A ．两束光的光子能量相同B ．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同6．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k -ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k -ν坐标系中，则正确的图是( )7. 光子有能量，也有动量，动量p ＝hλ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是( )A ．顺时针方向转动B ．逆时针方向转动C ．都有可能D ．不会转动8．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1 :2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( ) A.2hcλ B.32hcλ C.34hcλD.45hcλ第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题：本题4个小题。

17.2 光的粒子性1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做__________，发射出来的电子叫做光电子。

2．光电效应规（1）每种金属都有一个极限________。

（2）光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的________增大而增大。

（3）光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是__________的。

（4）光电流的强度与入射光的________成正比。

3．爱因斯坦光电效应方程（1）光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是_________的，每一份叫做一个光子。

光子的能量为ε=hν，其中h是普朗克常量，其值为__________。

（2）光电效应方程：E k=hν–W0。

其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的________。

4．遏止电压与截止频率（1）遏止电压：使光电流减小到_________的反向电压U c。

（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的_________（又叫极限频率）。

不同的金属对应着不同的极限频率。

（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的__________。

光电效应频率频率瞬时强度一份一份 6.63×10–34J·s 逸出功零截止频率逸出功两条线索（1）通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。

（2）通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。

光电流，则A．当换用频率为ν1（ν1<ν0）的光照射阴极 K时，电路中一定没有光电流B．当换用频率为ν2（ν2>ν0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．当增大电路中电的电压时，电路中的光电流一定增大D．当将电极性反接时，电路中一定没有光电流产生参考答案：B试题解析：有频率为ν0的光照射到阴极 K 上时，电路中有光电流,则当换用频率为ν2>ν0的光照射阴极K时，电路中一定有光电流，但是换用频率为ν1<ν0）的光照射阴极 K 时，电路中不一定没有光电流，选项B正确，A 错误；光电管两端所加的电压为正向电压，故当增大电路中电的电压时，电路中的光电流不一定增大，因为若光电流达到饱和态时，即使在增加电压，光电流也不会再增大，选项C 错误；当电极极性反接时，所加电压为反向电压，当电压满足20m12U e mv=时，光电子恰能到达负极板，故当0U U>时，电路中才没有光电流产生，选项D 错误。

2 光的粒子性一、选择题考点一 光电效应现象及规律1．关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应B ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C ．光电效应现象中存在极限频率，导致含有光电管的电路存在饱和电流D ．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多答案 A2．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A ．从光照至金属表面上到发射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 ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D ．有可能不发生光电效应答案 C解析 发生光电效应几乎是瞬时的，选项A 错误．入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B 错误．入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C 正确．入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D 错误．3．关于光电效应现象，下列说法中正确的是( )A ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B ．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C ．发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD ．保持入射光频率不变，发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案 D解析 由ε＝hν＝h c λ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，A 错；由E k ＝hν－W 0知，最大初动能与入射光频率有关，与入射光的强度无关，B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s ，C 错．4.如图1，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则( )图1A ．电源右端应为正极B ．流过电流表G 的电流大小取决于入射光的频率C ．流过电流表G 的电流方向是a 流向bD ．普朗克解释了光电效应并提出光子能量ε＝hν答案 C解析 发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G 的电流方向是a 流向b ；光电管两端可能是正向电压也可能是反向电压，所以电源右端可能为正极，也可能为负极；流过电流表G 的电流大小取决于入射光的强度，与入射光的频率无关；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量ε＝hν. 考点二 光电效应方程的应用5．(多选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，则( )A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC ．当入射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大D ．当入射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 答案 AB解析 因入射光的频率大于或等于极限频率时会产生光电效应，所以A 正确；因为金属的极限频率为νc ，所以逸出功W 0＝hνc ，再由E k ＝hν－W 0得，E k ＝2hνc －hνc ＝hνc ，B 正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C 错误；由E k ＝hν－W 0＝hν－hνc ＝h (ν－νc )可得，当ν增大一倍时：E k ′E k ＝2ν－νc ν－νc≠2，故D 错误． 6．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )A.hc 2λB.3hc 2λC.3hc 4λD.2hλc答案 A解析 根据光电效应方程得E k1＝h c λ－W 0① E k2＝h c 23λ－W 0② 又E k2＝2E k1③联立①②③得W 0＝hc 2λ，A 正确． 7．(多选)如图2所示，两平行金属板A 、B 间电压恒为U ，一束波长为λ的入射光射到金属板B 上，使B 板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W 0，电子的质量为m ，电荷量的绝对值为e ，普朗克常量为h ，真空中光速为c ，下列说法中正确的是( )图2A ．入射光子的能量为h c λB ．到达A 板的光电子的最大动能为h c λ－W 0＋eU C ．若增大两板间电压，B 板没有光电子逸出D ．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出答案 ABD解析 根据ε＝hν，而ν＝c λ，则光子的能量为h c λ，故A 正确；光电子逸出的最大初动能E km ＝h c λ－W 0，根据动能定理，E km ′－E km ＝eU ，则到达A 板的光电子的最大动能为E km ′＝h c λ－W 0＋eU ，故B 正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C 错误；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D 正确． 考点三 光电效应图象问题8．(多选)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图3所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k 和－b ，电子电荷量的绝对值为e ，则( )图3A ．普朗克常量可表示为k eB ．若更换材料再实验，得到的图线的k 不改变，b 改变C ．所用材料的逸出功可表示为ebD ．b 由入射光决定，与所用材料无关答案 BC解析 根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，以及E k ＝eU c 得：U c ＝hνe －W 0e ，图线的斜率k ＝h e，解得普朗克常量h ＝ke ，故A 错误；纵轴截距的绝对值b ＝W 0e，解得逸出功W 0＝eb ，故C 正确；b 等于逸出功与电子电荷量绝对值的比值，而逸出功与材料有关，则b 与材料有关，故D 错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B 正确．故选B 、C.9．研究光电效应的电路如图4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U AK 的关系图象中，正确的是( )图4答案 C解析 用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和光电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和光电流越大，故选项C 正确．10．(多选)美国物理学家密立根利用图5甲所示的电路研究金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h ，电子电荷量的绝对值用e 表示，下列说法正确的是( )图5A ．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向M 端移动B ．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C ．由U c －ν图象可知，这种金属截止频率为νcD ．由U c －ν图象可得普朗克常量的表达式为h ＝U 1e ν1－νc答案 CD解析 入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，故A 错误；根据光电效应方程E k ＝hν－W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B 错误；根据E k ＝hν－W 0＝eU c ，解得U c ＝hνe －hνc e，图线的斜率k ＝h e ＝U 1ν1－νc ，则h ＝U 1e ν1－νc，当遏止电压为零时，ν＝νc ，故C 、D 正确． 二、非选择题11．(对光电管实验及图象的考查)小明用阴极为金属铷的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图6甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s.图6(1)图甲中电极A 为光电管的____________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J.答案 (1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19 (3)1.23×10－19解析 (1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图乙可知，铷的截止频率νc 为 5.15×1014 Hz ，逸出功W 0＝hνc ＝6.63×10－34×5.15×1014 J ≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014 Hz 时，由E k ＝hν－hνc 得，光电子的最大初动能为E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J ≈1.23×10－19 J.12．(光电效应方程的应用)如图7所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝500 nm 的钠制成．用波长λ＝300 nm 的紫外线照射阴极，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差U ＝2.1 V ，饱和光电流的值(当阴极K 发射的电子全部到达阳极A 时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I ＝0.56 μA.(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s ，电子电荷量的绝对值e ＝1.6×10－19 C ，结果均保留两位有效数字)图7(1)求每秒钟内由K 极发射的光电子数目．(2)求电子到达A 极时的最大动能．(3)如果电势差U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A 极的最大动能是多大？答案 (1)3.5×1012个 (2)6.0×10－19 J (3)6.0×10－19 J解析 (1)设每秒内发射的光电子数为n ，则：n ＝It e ＝0.56×10－6×11.6×10－19＝3.5×1012(个)． (2)由光电效应方程可知：E k ＝hν－W 0＝h c λ－h c λ0＝hc (1λ－1λ0) 在A 、K 间加电压U 时，电子到达阳极时的动能为E km ，E km ＝E k ＋eU ＝hc (1λ－1λ0)＋eU . 代入数值得：E km ≈6.0×10－19 J.(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．如果电压U 不变，则电子到达A 极的最大动能不会变，仍为6.0×10－19 J.。

2 光的粒子性一、单项选择题1．下列说法正确的是( A )A.爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象B.康普顿发现了电子C.卢瑟福发现了质子和中子D.玻尔理论成功解释了所有原子的光谱2．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是( D )A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流强度与入射光强度无关C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的初动能要大D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：逸出功由金属的性质决定．发生光电效应的情况下，光强越大，光子数目越大，射出的光电子数目越多，光电流强度就越大；当不可见光的频率比可见光的小时，发生光电效应的情况下，光电子的最大初动能比可见光的还要小；光电效应的发生的条件是入射光的频率大于金属极限频率，即入射光波长小于金属的极限波长．3．(2011年广州一模)用能量为5.0 eV的光子照射某金属的表面，金属发射光电子的最大初动能为1.5 eV，则该金属的逸出功为( B )A．1.5 eV B．3.5 eVC．5.0 eV D．6.5 eV解析：W0＝hv－E k＝5.0 eV－1.5 eV＝3.5 eV.4．如图17－2－13所示，有一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板一段时间，关灯后，验电器指针保持一定偏角，下列说法正确的是( C )图17－2－13A．用一带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角一定变大B．用一带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角一定变小C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板相同时间，验电器指针偏角将增大D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板相同时间，验电器指针将偏转解析：锌板发生光电效应，失去了光电子，带正电，验电器接触带电，与锌板带同种电荷，所以带负电的金属小球与锌板接触，应发生中和，最终的张角决定于中和之后的电量与中和之前大小的比较；改用更强的弧光灯照射，射出光电子数目增多，电量增加，张角增大；但用红光照射，不发生光电效应，验电器指针不偏转．二、双项选择题5．金属钠的逸出功为2.48 eV，则下列各色光中，能使钠发生光电效应的有( CD ) A．波长为6.5×10－7 m的红光B．频率为5.5×1014 Hz的红光C．波长为4.8×10－7 m的蓝光D．频率为7.5×1014 Hz的紫光解析：由ν＝cλ和ε＝hν算出光子的能量，换算成电子伏，大于逸出功即可．6．光子具有动量，太阳光照射在物体上有压力，彗星的尾巴就是太阳的光压形成的．彗星在绕太阳运转的过程中有时彗尾长，有时彗尾短，下列说法正确的是( AC ) A．彗星离太阳较近时，光压大，彗尾长B．彗星离太阳较近时，光压小，彗尾短C．彗星离太阳较远时，光压小，彗尾短D．彗星离太阳较远时，光压大，彗尾长解析：接近太阳时，慧星体上受到较大光压，慧星体受挤压而变长．远离太阳时，光压较小，所以挤压不厉害，所以慧星体收缩，没有太大的尾巴．7．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则( AB )A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析：当入射光的频率大于等于金属的极限频率时，就会发生光电效应，A选项正确；由于金属材料一定，极限频率一定，逸出功W逸＝hν0一定，ν0为极限频率，ν增大，逸出功不变，C选项错误．由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W逸，得ν＝2ν0时，E km＝hν－W逸＝2hν0－hν0＝hν0，当ν增大一倍，ν＝4ν0时，E km＝hν－W逸＝4hν0－hν0＝3hν0，所以B选项正确，D选项错误．8．为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展做出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是( BD )A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B．光既具有波动性，又具有粒子性C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系解析：布朗运动本身不是分子运动，而是液体中固体小颗粒的无规则运动，故A错．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关．故C错．正确选项是BD.9．某种金属在单色光照射下发射出光电子，这光电子的最大初动能( BD )A．随照射光强度的增大而增大B．随照射光频率的增大而增大C．随照射光波长的增大而增大D．与照射光的照射时间无关解析：根据光电效应方程，最大初动能只随入射光的频率的增大而增大，与入射光的强度和时间无关．三、非选择题10．光具有波粒二象性，光子的能量E＝hν，其中频率表征波的特性，在爱因斯坦提出光子说之后，康普顿提出了光子动量p与光波波长λ的关系：p＝hλ.若某激光管以P W＝60 W 的功率发射波长λ＝6.63×10－7m 的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在1 s 内发射出多少个光子？(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F 为多大？解：(1)设在时间Δt 内发射出的光子数为n ，光子频率为ν，每一个光子的能量E ＝hν，则P W ＝nhνΔt ，又ν＝c λ，则n ＝P W Δtλhc将Δt ＝1s 代入上式得发射出的光子数n ＝P W λhc ＝60×6.63×10－76.63×10－34×3×108＝2.0×1020 (2)在时间Δt 内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零．据题中信息可知，n 个光子的总动量为p 总＝np ＝nh /λ，据动量定理知F ′Δt ＝p 总黑体表面对光子束的作用力为 F ′＝p 总Δt ＝nh Δt λ＝nh νΔt λν＝P W c＝2.0×10－7 N. 又据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力大小为F ＝F ′＝2.0×10－7 N.11．某频率的单色光照射到一块金属板表面时，能发生光电效应，测得光电子的最大初动能为2 eV.若换用频率是原来的1.8倍的单色光照射该金属，光电子的最大初动能为6 eV.试求该金属的逸出功．解：根据光电效应方程：E k1＝hν－W 0，同理：E k2＝1.8hν－W 0，联立两式并代入数据，可得该金属的逸出功为W 0＝3 eV.12．如图17－2－14所示，一验电器与锌板相连，在A 处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．图17－2－14(1)现用一带负电的金属小球(带电量少于锌板)与锌板接触，则验电器指针偏角将减小(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针无(填“有”或“无”)偏转．(3)实验室用功率为P ＝1 500 W 的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ＝253 nm ，阴极离光源距离d ＝0.5 m ，原子半径取r ＝0.5×10－10 m ，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数约为5.(已知h ＝6.63×10－34 J·s)解析：(1)当用紫外光照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子而带上了正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，从而指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏转减小．(2)使验电器指针回到零，用钠灯黄光照射，验电器指针无偏转，说明钠灯黄光的频率小于极限频率，红外光比钠灯黄光的频率还要低，更不可能发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强度无关.(3)以紫外灯为圆心，作半径为d 的球面，则每个原子每秒钟接收到的光能量为 E ＝P 4πd2×πr 2＝3.75×10－18J 因此每个原子每秒钟接收到的光子数约为n ＝E hν＝Eλhc≈5.13．利用光电管研究光电效应的实验电路如图17－2－15所示，用频率为ν0的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则( D )图17－2－15A ．用紫外光照射K ，电流表中不一定有电流通过B ．用红外光照射K ，电流表中一定无电流通过C ．用频率为ν0的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑片移到A 端，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν0的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑片向B 端滑动时，电流表示数可能不变解析：选项若原来电流已饱和，则滑片向B 端移动电流表示数将不变．14．(双选)现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ＞λb ＞λc .用b 光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a 光束和c 光束照射该金属，则可以断定( AB )A ．a 光束照射时，不能发生光电效应B ．c 光束照射时，一定能发生光电效应C ．a 光束照射时，释放光电子数目最多D ．c 光束照射时，释放光电子的最大初动能最小解析：c ＝λν，λa >λb >λc ，νa <νb <νc 用b 光束照射金属，该频率等于极限频率，恰好发生光电效应．因为光束a 的频率小于该极限频率，不能发生光电效应，A 选项正确；光束c 的频率大于该极限频率，能发生光电效应，B 选项正确；光电子数目由光强来决定，不知三束光的光强，无法确定释放出的光电子数，C 选项错误；由光电效应方程E km ＝hν－W 逸，c 频率最大，金属的逸出功一定，则c 光照射时，释放出的光电子动能最大，D 选项错误． 15．用能量为E 的光子照射金属表面，产生的光电子垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，最大半径为R ，求金属表面光电子的逸出功．(已知电子质量为m ，电荷量为q )解：由光电子做匀速圆周运动知，R ＝mv max qB ，则v max ＝qBR m ，光电子最大动能E k ＝12mv 2max ＝q 2B 2R 22m ，由爱因斯坦光电效应方程知，逸出功W 0＝E －E k ＝E －q 2B 2R 22m.。

人教版物理高二选修3-5 17.2光的粒子性同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2017高二下·淮北期末) 现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa：λb：λc=1：2：3．当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek ，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为 Ek ，当改用c光束照射该金属板时（）A . 能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 EkB . 能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 EkC . 能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为 EkD . 由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应2. （2分）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U 的关系如图．则这两种光（）A . 照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B . b光的能量小C . a光的频率小D . a光更不容易衍射3. （2分）下列说法正确的是（）A . 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子B . 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律C . 发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关D . α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流4. （2分） (2017高二下·宁夏期末) 在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象不可求出（）A . 该金属的极限频率和极限波长B . 普朗克常量C . 该金属的逸出功D . 单位时间内逸出的光电子数5. （2分）在下列叙述中，正确的是（）A . 光电效应现象说明光具有波动性B . 玛丽居里最早发现了天然放射现象C . 若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应D . 根据波尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均减小6. （2分） (2017高二下·邯郸期中) 某种金属在黄光照射下才有光电子逸出，现在要使逸出的光电子初动能增大，可以采用的方法有（）A . 增加黄光的照射强度B . 改用一束强度很强的红光照射C . 使光电管的正向电压加倍D . 改用一束强度较小的紫光7. （2分） (2017高二下·黑龙江期中) 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（）A . 甲光的频率大于乙光的频率B . 乙光的波长大于丙光的波长C . 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D . 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能8. （2分） (2017高二下·阳江期末) 用如图的装置研究电光效应现象，用能量为2.5eV的光子照射到光电管上时，电流表G示数不为0，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于时0.7V，电流表示数为0，则下列说法中正确的是（）A . 光电管阴极的逸出功为1.8eVB . 电键K断开后，没有电流流过电流表GC . 光电子的最大初动能为3.2eVD . 改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小9. （2分）根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)（）A .B .C .D .10. （2分）关于光电效应，下列说法正确的是（）A . 光照时间越长光电流越大B . 入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C . 金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能逸出金属D . 不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大11. （2分）(2017·天津) 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。