高中物理 第5章 波与粒子 第1节 光电效应 第2节 康普顿效应学业分层测评 鲁科版选修3-5

第1节 光电效应 第2节 康普顿效应(建议用时：45分钟)学业达标1在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是()A使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性E单个光子通过单缝后，出现在底片上明条纹处的概率大【解析】个别光子的行为表现出粒子性单个光子的运动是随机的，无规律的，但出现在底片上明条纹处的概率大些，大量光子的行为表现出波动性，大量光子运动符合统计规律，通过单缝产生衍射图样，故A、D、E正确，B错误光子通过单缝的运动路线是无规律的，故C错误【答案】ADE2用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图514(a)、(b)、(c)所示的图像，则下列说法正确的是()图514A图像(a)表明光具有粒子性B图像(c)表明光具有波动性C用紫外光不能产生干涉D实验表明光是一种概率波E实验表明光是一种电磁波【解析】用很弱的光做双缝干涉实验得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片(c)，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本实验表明光是一种概率波，但不能表明光是一种电磁波，故B、D均正确，E错误；紫外光也属于波，也能发生干涉，故C错误【答案】ABD3产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系【解析】EkhWhW，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能Ek与逸出功成线性关系【答案】ADE4对于光的波粒二象性的理解正确的是()A大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C高频光是粒子，低频光是波D波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著E光的波长较长时波动性明显，但仍具有粒子性【解析】光具有波粒二象性，大量光子显示波动性、个别光子显示出粒子性，光传播时显示波动性，与物质相互作用时显示粒子性，频率高显示粒子性，频率低显示波动性，而不是粒子和波转换故B、C错误，A、D正确光的波长较长时波动性明显，并不是不具有粒子性，E正确【答案】ADE5实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图515所示下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是() 【导学号：18850064】图515金属钨钙钠截止频率0/1014 Hz10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A.如用金属钨做实验得到的Ekm图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大B如用金属钠做实验得到的Ekm图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大C如用金属钠做实验得到的Ekm图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，Ek2)，则Ek2Ek1D如用金属钨做实验，当入射光的频率W，EkcEk.【答案】能Ek7太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射直接转换成电能如图516所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压图516(1)在图上标出电源和电流表的正、负极；(2)入射光应照射在_极上；(3)若电流表读数是10 A，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少_个【解析】由题图可以看出，光电管的B极为阴极，所以光应照射在B极上，要形成光电流，应加正向电压，即电源左边是正极，右边是负极，电流表是上正下负，QIt101061 C105C，而n，所以含有6.251013个光电子【答案】(1)电源左边是正极，右边是负极，电流表是上正下负(2)B(3)6.2510138紫光在真空中的波长为4.5107m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为04.621014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h6.631034 Js)【解析】(1)紫光光子的能量Ehh4.421019 J.(2)紫光频率6.671014 Hz，因为0，所以能产生光电效应(3)光电子的最大初动能为EkmhWh(0)1.361019 J.【答案】(1)4.421019 J(2)能(3)1.361019 J能力提升9如图517所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接，用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而且另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转下列说法正确的是()图517Aa光的频率一定大于b光的频率B电源正极可能与c接线柱连接C用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应D若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由eGfE若增加a光的强度，则单位时间内逸出的光电子数增加，逸出的光电子最大初动能变大【解析】用单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用单色光b照射时，电流计G的指针不偏转，说明单色光a的频率一定大于单色光b的频率，A对单色光a照射时一定发生光电效应，单色光b照射时可能发生光电效应，但由于加反向电压，光电流为零，也可能没有发生光电效应，C错误，B对若灵敏电流计的指针发生偏转，电流方向一定是与电子定向运动的方向相反，由eGf，D对若增加a光的强度，单位时间内逸出的光电子数增加，但光电子最大初动能不变，E错【答案】ABD10小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图518甲所示已知普朗克常量h6.631034 Js.图518(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Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W_J.(3)如果实验中入射光的频率7.001014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.【解析】(1)光电管中光束直接照射的K极为光电管的阴极，所以电极A为光电管的阳极(2)由Uc图线可知，铷的截止频率c5.151014 Hz金属的逸出功Whc6.6310345.151014 J3.411019J.(3)由光电效应方程EkhW可得产生的光电子的最大初动能Ek6.6310347.001014 J3.411019 J1.231019 J.【答案】(1)阳极(2)5.1510143.411019(3)1.23101911A、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EkA、EkB.求该金属的逸出功. 【导学号：18850066】【解析】由光电效应方程可得：EkAEAW，EkBEBW，又EAEB21，可解得该金属的逸出功WEkA2EkB.【答案】EkA2EkB