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第2讲光电效应波粒二象性一、选择题1.下列实验中,能证实光具有粒子性的是()A.光电效应实验B.光的双缝干涉实验C.光的圆孔衍射实验D.泊松亮斑实验答案A光电效应现象说明光具有粒子性,A项正确;泊松亮斑是光的衍射现象,光的干涉和衍射现象均说明光具有波动性,B、C、D项均错误。2.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能;若有N个频率为的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为(h为普朗克常量)()A.hB.12NhC.NhD.2Nh答案C光子能量与频率有关,一个光子能量为=h频率,N个光子能量为Nh频率,故C项正确。3.已知钙和钾的截止频率分别为7.731014Hz和5.441014Hz,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,钙逸出的光电子具有较大的()A.波长B.频率C.能量D.动量答案A钙的截止频率大,由光电效应方程Ek=h-W0=h-h0可知,钙逸出的光电子的最大初动能小,其动量p=2mEk,故动量小,由=hp可知,波长较大,则频率较小,选项A正确。4.(多选)具有相等动能的电子和质子,下列说法中正确的是()A.电子和质子具有的能量相等B.电子的德布罗意波长较长C.质子的波动性更明显D.分别用上述电子流和质子流通过同一狭缝做单缝衍射实验,电子的衍射现象更明显答案BD质子质量大于电子质量,根据E=mc2可知,质子具有的能量大于电子具有的能量,故A项错误;根据Ek=p22m知,动能相等,质量大,动量大,由=hp得,电子动量小,则电子的德布罗意波长较长,故B项正确;质子的德布罗意波长短,波动性不明显,故C项错误;电子的德布罗意波长长,则电子的衍射现象更明显,故D项正确。5.下列说法中正确的是()A.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量C.光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性D.宏观物体的德布罗意波长非常小,极易观察到它的波动答案B由德布罗意理论知,宏观物体的德布罗意波长太小,很难观察到波动性,但仍具有波粒二象性,A、D项错误;康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量,B正确;波粒二象性是光子的特性,单个光子也具有波粒二象性,C项错误。6.一个德布罗意波长为1的中子和另一个德布罗意波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为()A.121+2B.121-2C.1+22D.1-22答案A中子的动量p1=h1,氘核的动量p2=h2,碰撞后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波长3=hp3=121+2,A项正确。7.(2018课标)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19J;已知普朗克常量为h=6.62610-34Js,真空中的光速为c=3.00108m/s,能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.11014HzB.81014HzC.21015HzD.81015Hz答案B由光电效应方程式Ek=h-W0得W0=h-Ek=hc-Ek,刚好发生光电效应的极限频率为0,则W0=h0,代入数据解得0=81014Hz,故B项正确。二、非选择题8.(2019江阴一中月考)一光电管的阴极K用截止频率为0的金属钠制成;普朗克常量为h,电子的电荷量为e;用频率为的紫外线照射阴极,有光电子逸出,则逸出光电子最大初动能是;若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为。答案h-h0h-h0e解析根据光电效应方程得,最大初动能Ekm=h-h0;根据动能定理得,-eU=0-Ekm,解得反向电压U=h-h0e。9.(2017南通、扬州、泰州三模)一光电管的阴极K用截止频率为的金属铯制成,光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U,用波长为的单色光射向阴极,产生了光电流;已知普朗克常量为h,电子电荷量为e,真空中的光速为c。求:(1)金属铯的逸出功W;(2)光电子到达阳极的最大动能Ek。答案(1)h(2)eU+hc-h解析(1)W=h(2)根据光电效应方程得Ek0=hc-W由动能定理得eU=Ek-Ek0解得Ek=eU+hc-h10.A、B两种光子的能量之比为21,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB,求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。答案21EA-2EB解析光子能量=h,动量p=h,且=c得p=c,又AB=21,则pApB=21A光照射时,光电子的最大初动能EA=A-W0同理,有EB=B-W0解得W0=EA-2EB11.(2016江苏单科)(1)已知光速为c,普朗克常量为h,则频率为的光子的动量为。用该频率的光垂直照射平面镜,光被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的大小为。(2)几种金属的逸出功W0见表:金属钨钙钠钾铷W0(10-19J)7.265.123.663.603.41用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 4.010-77.610-7m,普朗克常量h=6.6310-34Js。答案(1)hc2hc(2)钠、钾、铷能发生光电效应解析(1)光子的动量p=h=hc,垂直反射回去时,p=hc-(-hc)=2hc(2)光子的能量=hc,取=4.010-7m,则E5.010-19J根据EW0判断,钠、钾、铷能发生光电效应12.(2017江苏七校联考)(1)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a光光子的频率b光光子的频率(选填“大于”“小于”或“等于”);且a光的强度b光的强度(选填“大于”“小于”或“等于”)。(2)一个静止的原子核86226Ra,衰变时放出一个质量为m1、速率为v1的粒子,同时产生一个质量为m2的反冲新核86222Ra和一个光子,测得新核的速率为v2、光子与新核运动方向相同。已知普朗克常量为h,写出该衰变的方程并求出光子的波长。答案(1)大于大于(2)86226RaRa+24Hehm1v1-m2v2解析(1)由题意可得a光照射光电管时遏止电压大,使其逸出的光电子最大初动能大,所以a光光子的频率大;由图可知,a的饱和光电流较大,因此a光的光强大于b光。(2)在衰变和核反应方程中遵循质量数守恒、电荷数守恒,所以生成物中粒子的质量数为4,电荷数为2,即粒子;该衰变方程为88226Ra86222Rn+24He在衰变和核反应中另外遵循动量守恒,根据动量守恒(以v1的方向为正方向)0=m1v1-m2v2-h,得=hm1v1-m2v2。6
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