波粒二象性
对点训练:光电效应现象及规律
1.(2020·茂名一模)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应,可能使该金属产生光电效应的措施是( )
A.改用红光照射 B.改用X射线照射
C.改用强度更大的原紫外线照射 D.延长原紫外线的照射时间
解析:选B 根据光电效应的条件ν>ν0,要产生光电效应,必须用能量更大,即频率更高的粒子。能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。X射线的频率大于紫外线的频率。故A、C、D错误,B正确。
2.关于光电效应的规律,下列说法中正确的是( )
A.发生光电效应时,不改变入射光的频率,增大入射光强度,则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多
B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C.发生光电效应的反应时间一般都大于10-7 s
D.只有入射光的波长大于该金属的极限波长,光电效应才能产生
解析:选A 发生光电效应时,不改变入射光的频率,增大入射光强度,则单位时间内打到金属上的光子个数增加,则从金属内逸出的光电子数目增多,选项A正确;光电子的最大初动能跟入射光强度无关,随入射光的频率增大而增大,选项B错误;发生光电效应的反应时间一般都不超过10-9 s,选项C错误;只有入射光的频率大于该金属的极限频率时,即入射光的波长小于该金属的极限波长时,光电效应才能产生,选项D错误。
3.(2020·邢台模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属,均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是( )
A.用红光照射时,该金属的逸出功小,用蓝光照射时该金属的逸出功大 B.用红光照射时,该金属的截止频率低,用蓝光照射时该金属的截止频率高 C.用红光照射时,逸出光电子所需时间长,用蓝光照射时逸出光电子所需时间短
D.用红光照射时,逸出的光电子最大初动能小,用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大
解析:选D 同种金属的逸出功是相同的,A错误;同种金属的截止频率是相同的,B错误;只要金属能发生光电效应,逸出光电子的时间一样,C错误;蓝光的频率比红光大,由Ek=hν-W知,用蓝光时逸出的光电子最大初动能大,D正确。
对点训练:光的波粒二象性 物质波
4.(多选)(2020·唐山调研)下列说法正确的是( ) A.卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型 B.宏观物体的物质波波长非常大,极易观察到它的波动性 C.爱因斯坦在对光电效应的研究中,提出了光子说
D.对于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:选ACD 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,故Ah
正确。根据λ=,知宏观物体的物质波波长非常小,不易观察到它的波动性,故B
p错误。受普朗克量子论的启发,爱因斯坦在对光电效应的研究中,提出了光子说,故C正确。对于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,故D正确。
5.(多选)(2020·上海高考)某半导体激光器发射波长为1.5×10 m,功率为5.0×10-3 W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,该激光器发出的( )
A.是紫外线 B.是红外线
C.光子能量约为1.3×10-18 J
-6
D.光子数约为每秒3.8×10个
解析:选BD 由于该激光器发出的光波波长比可见光长,所以发出的是红外线,A错误,B正确。光子能量E=hν=hP×1n=≈3.8×1016个,D正确。
E
6.(2020·宁波期末)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为( )
λ1λ2
A. λ1+λ2λ1+λ2C. 2
解析:选A 中子的动量p1=
λ1λ2
B. λ1-λ2λ1-λ2D. 2
hh
,氘核的动量p2=,同向正碰后形成的氚核λ1λ2
c
≈1.3×10-19 J,C错误。每秒发射的光子数λ
16
hλ1λ2
的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波波长λ3==,A正确。
p3λ1+λ2
对点训练:光电效应方程的应用
7.(2020·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,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 C.能量
B.频率 D.动量
解析:选A 金属的逸出功W=hν0,根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W可知,从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能较金属钙的大,金属钙表面飞出的光电子能量E小,因λ=正确。
8.(多选)(2020·渭南质检)分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属,产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,那么下列说法正确的有( )
hc
,所以从钙表面逸出的光电子具有较大的波长,选项AE
hc
A.该种金属的逸出功为
3λhc
B.该种金属的逸出功为
λ
C.波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应 D.波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应 解析:选AD 由hν=W0+Ek知h得W0=
c1c1=W0+mv12,h=W0+mv22,又v1=2v2,λ22λ2
hc
,A正确,B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应,C错3λ
误,D正确。
9.(2020·北京高考)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图1。用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场,逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)( )
图1 A.U=
hνW
- ee
B.U=
2hνW
- ee5hνW- 2ee
C.U=2hν-W D.U=
解析:选B 用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应。由题意知最大初动能Ek=eU,根据光电效应方程有:nhν=W+Ek=W+eU(n≥2),得:U=项正确,其他选项错误。
10.如图2甲所示,合上开关,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表计数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60 V时,电流表读数为零。把电路改为图乙,当电压表读数为2 V时,则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )
nhν-W
(n≥2),则Be
图2
A.1.5 eV 0.6 eV C.1.9 eV 2.6 eV
B.1.7 eV 1.9 eV D.3.1 eV 4.5 eV
解析:选C 光子能量hν=2.5 eV的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.6 V时,电流表读数为零,则电子不能1
到达阳极,由动能定理eU=mvm2知,最大初动能Ekm=eU=0.6 eV,由光电效应方
2程hν=Ekm+W0知W0=1.9 eV
对图乙,当电压表读数为2 V时,电子到达阳极的最大动能 Ekm′=Ekm+eU′=0.6 eV+2 eV=2.6 eV。故C正确。
11.(2020·银川模拟)在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为________。
若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验,则其遏止电压为________。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。
解析:金属的逸出功W0=hν0=h
c
。 λ0
(全国通用)2020届高三物理一轮复习 第十三章 动量 近代物理初步 第2节 波粒二象性课时跟踪检测(选修3-5
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