高中物理：光的粒子性练习

高中物理：光的粒子性练习

基础达标

1.红、橙、黄、绿四种单色光中，光子的能量最小的是( )

A.红光

B.橙光

C.黄光

D.绿光

解析：红光的频率最小，红光的光子能量最小.

答案：A

2.如图17-2-2所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照锌板，关灯后，指针保持一定偏角.(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针将_________(填“增大”“减小”或“不变”)；(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计的指针_________(填“有”或“无”)偏转.

图17-2-2

解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出.锌板带正电，将一带负电荷的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减小，则静电计指针偏角将变小.

(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于这种金属的极限频率，而与入射光的强度无关.用黄光照射，静电计指针无偏转，即不发生光电效应现象，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光还要低，所以用红外线照射更不可能发生光电效应现象，静电计指针无偏转.

答案：(1)减小 (2)无

3.一束绿光照射某金属发生光电效应，则下列说法中正确的是( )

A.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加

B.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加

C.若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应

D.若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加

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，会使单位时间内逸出的光电子数目增加.紫光频率高于绿光频率，故上述选项正确的有AD.

答案：AD

4.对爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W，下面的理解正确的有( )

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E k

B.式中的W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所做的功

C.逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W=hν0

D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比

解析：E k是光电子的最大初动能，并不是所有光电子的动能；光电子从金属中飞出需克服金属表面层内的一种阻力做功，并不是正电荷的引力.

答案：C

5.如果在锌板被弧光灯照射前，用来和锌板连接的验电器指针就有偏转，用弧光灯照射锌后，验电器指针的偏转角度先减小到闭合然后又增大.这说明( )

A.照射前验电器带负电，锌板带正电

B.照射前验电器带正电，照射后验电器带负电

C.用弧光灯照射锌板后，有电子从锌板转移到了验电器上

D.用弧光灯照射锌板后，有电子从锌板飞到空间中去

解析：照射前验电器和锌板都带负电，照射后，有电子从锌板上飞出，这样电子会从验电器转移到锌板上，最后验电器和锌板都带正电.

答案：D

6.某激光器能发射波长为λ的激光.设发射功率为P ，用c 表示光速，h 表示普朗克常量，则激光器每秒钟发射的光子数为( ) A.

hc

P λ B.c hP λ C.h

P c λ D.λPhc 解析：P=n·λhc ，所以hc P n λ=. 答案：A

7.分别用波长为λ和4

3λ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.

λ2hc B.λ

32hc C.43λhc D.c

h 54λ 解析：由E k =hν-W 0和ν=λc ，得213400=--W c h W c h λλ，λ320hc W =. 答案：B

综合运用

8.光电效应的四条规律中，经典电磁理论不能解释的有( )

A.入射光的频率须大于金属的极限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，只随入射光频率的增大而增大

C.入射光射到金属上时，光电子的发射几乎是同时的，一般不超过10-9 s

D.当入射光频率大于极限频率时，光电流与入射光强度成正比

解析：按经典的电磁理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关.从金属中飞出的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，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目愈多，被电子吸收的光子数目自然也越多，这样产生的光电子数也多，但光子不一定全部形成光电流，故上述选项中正确的是ABC. 答案：ABC

9.用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两种金属的表面，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

解析：根据爱因斯坦的光子说，光子的能量与光的频率有关，与光的强度无关，故A 正确.再由爱因斯坦的光电效应方程2

1 mv 2=hν-W 可知，两种情况下的光电子的最大初动能相同，故C 正确.光的强度不同，那么在单位时间内逸出的光电子个数是不相同的.

答案：AC

10.某种频率的光照射到某一金属上时，金属表面上有电子逸出.如果光的频率不变，而强度减弱，那么下述结论中正确的是( )

A.强度减弱到某一程度(＞0)后，就没有电子逸出

B.单位时间内逸出电子数不变

C.逸出电子的最大初动能减小

D.逸出电子的最大初动能不变

解析：光电效应发生的条件是入射光的频率大于该金属的极限频率，与入射光的强度无关，故A 错.光的强度减弱，那么单位时间内发射的光子个数减少，发生光电效应时激发出的光电子就减少，故B 错.光电子的最大初动能与入射光的频率有关，入射光的频率不变，光电子的最大初动能不变.

答案：D

11.下表给出了一些金属材料的逸出功.

h=6.63×10-34 J·s，光速为c=3.00×108 m/s)( )

A.2种

B.3种

C.4种

D.5种

解析：该单色光的一个光子的能量是：

E=hν=λhc

=4.95×10-19

J. 答案：A

拓展探究

12.20世纪60年代初期，科学家首先发现了“记忆金属”，“记忆金属”不同于一般的金属，它和有生命的生物一样，具有较强的“记忆性”，它能“记”住自己原来的形状.某人用一种记忆合金制成了太阳灶，为了便于储存和运输，在温度较低时将太阳灶压缩成了一个体积较小的球.使用时在太阳光的强烈照射下又恢复成了伞状.恢复形状后的太阳灶正对着太阳，它的半径为R.已知太阳的辐射功率(太阳每秒辐射的能量)为P ，由于大气层的反射和吸收，太阳能只有1/a 到达地面.若把太阳光看成是频率为ν的单色光，太阳中心到地面的距离为L ，则这个太阳灶每秒钟能接收多少个光子?(普朗克常量为h)

解析：太阳辐射的能量均匀分布在半径为L 的球壳上，太阳灶的接收面积为πR 2，太阳灶每

秒钟接收的能量为22

4L a R P ππ•，再除以一个光子的能量E=hν，得光子个数为2

24L ah PR ν.