高中物理---光的粒子性练习

高中物理---光的粒子性练习

我夯基我达标

1.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.从光照到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小

D.有可能不发生光电效应

思路解析：发生光电效应几乎是瞬间的，所以选项A错误.入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子最大初动能也就不变.选项B也是错误的.入射光子数目减少，逸出的光电子数目也就减少，可见选项C是正确选项.入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属极限频率，一定能发生光电效应，故选项D错误.

答案：C

2.光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值（）

A.只跟入射光的频率有关

B.只跟入射光的强度有关

C.跟入射光的频率和强度都有关

D.除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关

思路解析：根据光电效应的规律知，光电子最大初动能E k只取决于入射光的频率ν，故A 选项正确.

答案：A

3.光电效应的四条规律中，波动说不能解释的有（）

A.入射光的频率必须大于被照金属的极限频率时才能产生光电效应

B.光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大

C.入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9 s

D.当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比

思路解析：此题应从光电效应规律与经典的波动理论的矛盾着手去解答.按照经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够的能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数愈多，被电子吸收的光子数自然也多，这样产生的光电子数也多.但是，光子不一定全部形成光电流，故应选A、B、C.

答案：ABC

4.如图17-2-4所示为对光电管产生的光电子进行比荷测定的原理图，两块平行金属板间距离为d，其中N为锌板，受紫外光照射后将激发出沿不同方向运动的光电子，开关S闭合，电流表A有读数，若调节变阻器R，逐渐增大极板间的电压，A表读数逐渐减小，当电压表示数为U时，A表读数恰为零；断开S，在MN间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为B时，A表读数也为零.

图17-2-4

（1）求光电子的比荷e/m的表达式.

（2）光电管的阴极常用活泼的碱金属制成，原因是这些金属（ ）

A.导电性好

B.逸出功小

C.发射电子多

D.电子动能大

思路解析：A 表读数为零，表明这时具有最大初动能逸出的光电子也不能达到M 板，有：eU=221m mv ，断开S ，在MN 间加匀强磁场，若以最大速率运动的光电子做半径为d 21的圆周运动，则A 表的读数也恰为0，故得半径：

R=Be rmv d m =21,得228d

B U m e =. 答案：（1）228d

B U （2）B 5.一细束平行光，经玻璃三棱镜折射后分解成互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上，如图17-2-5所示，已知金属板b 上有光电子逸出，可知（ ）

图17-2-5

A.板a 一定有光电子逸出

B.板a 一定无光电子逸出

C.板c 一定有光电子逸出

D.板c 一定无光电子逸出

思路解析：金属板a 和c 中是否有光电子逸出，取决于照射到a 、c 板的色光的频率是否大于金属的极限频率，而色光的频率可根据它们经三棱镜后的偏折情况判断.

据题意知，a 、b 、c 三块金属板的极限频率相同，设为ν0，以νa 、νb 、νc 依次表示照射到金属板a 、b 、c 三种色光的频率，据光电效应产生条件得νb ＞νc .

如题图所示，a 、b 、c 三种色光从三棱镜左侧面射入时，入射角相同，设为α，而它们的折射角βa 、βb 、βc 不同，且满足βa ＞βb ＞βc .

由折射定律，在相同入射角的情况下，折射角越大，折射率越大，再据折射率与光的频率的关系知：νa ＜νb ＜νc .

可得：νa ＜νb ＞ν0，νc ＞νb ＞ν0.

据光电效应产生的条件可知，金属板c 上一定有光电子逸出，而金属板a 上不一定有光电子逸出，综合以上分析可知，本题正确选项为C.

答案：C

6.下列对于光子的认识，正确的是（ ）

A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”

B.光子说中的光子就是光电效应中的光电子

C.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子

D.光子的能量跟光的频率成正比

思路解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子是指金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，称为光电子，故A 、B 选项错误，C 选项正确.由E=hν知，光子能量E 与其频率ν成正比，故D 选项正确.

答案：CD

7.利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（ ）

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了能量后，总能逸出成为光电子

思路解析：根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时，不需时间的积累，故A 选项正确.

答案：A

8.X 射线散射后波长会改变，是由于X 射线光子和物质中电子________________的结果. 思路解析：由于光子携带的能量ε=hν，则光子的动量应为p=λ

h ，当X 射线光子和物质光子发生碰撞时，电子获得了一定的动量，根据动量守恒，得光子的动量减小，故波长改变. 答案：发生碰撞

9.已知金属铯的极限波长为0.66 μm，用波长为0.05 μm 的光照射铯金属表面，发射光电子的最大初动能为多少？铯金属的逸出功为多少？

思路解析：由光子说可知，金属的逸出功在数值上就等于频率（波长）为极限频率（波长）的光子能量，即W=hν0=

0λhc ，再根据光电效应方程E k =hν-W=λhc -W ，可求得光电子的最大初动能.

铯的逸出功W=0λhc

=3×10-19

J 当用波长为λ=0.05 μm 的光照射金属时，光电子最大初动能为E k =hν-W=

λhc -W 代入数值得E k =3.68×10-18 J.

答案：3.68×10-18 J 3×10-19 J

我综合 我发展

10.关于光电效应的规律，下面说法正确的是（ ）

A.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大

B.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多

C.同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大

D.对某金属，入射光波长必须小于等于某一极限波长，才能产生光电效应

思路解析：由光电效应规律知，对于某种金属，其逸出功是一个定值，当照射光的频率一定时，光子的能量是一定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高照射光的频率，则产生的光电子最大初动能也将增大，要想使某种金属发生光电效应，必须使照射光的频率大于其极限频率ν0，因刚好发生光电效应时，光电子的初动能为零，有hν0=W. 所以ν0=h W ,又ν0=0λc ，若照射光频率ν≥ν0，即λ≤λ0=W

hc 时能发生光电效应，同一