高中物理-能量量子化、光的粒子性练习
基础·巩固
1.爱因斯坦由光电效应的实验规律,猜测光具有粒子性,从而提出光子说,从科学探究的方法来说,这属于( )
A.等效替代
B.控制变量
C.科学假说
D.数学归纳
解析：本题考查物理思维方法,爱因斯坦根据光电效应的实验规律,猜测光具有粒子性,从而提出光子说,从科学研究的方法来说,这属于科学猜想,是否正确需要实践的进一步检验,这种方法是科学假说.
答案：C
2.关于光电效应,下列说法中正确的是( )
A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大
B.只要入射光的强度足够强,照射时间足够长,就一定能产生光电效应
C.在光电效应中,饱和电流的大小与入射光的频率无关
D.任何一种金属都有一个极限频率,低于这个频率的光不能使它发射光电效应
解析：由光电效应的四条规律可知选项D 是正确的.由光电效应方程可以推出光电子的最大初动能应随着入射光的频率的增大而增大,所以选项A 正确.饱和电流的大小与光强有关,但不等于说入射光频率,饱和光电流与光强成正比的结论应在入射光频率一定的条件下才成立.若入射光强度一定时,入射光的光子数便取决于光子的能量了,根据光子说可知E=hν,频率越大的光子数就少,饱和光电流便小了,所以在光强一定时,入射光的频率越大,则饱和电流越小.所以选项C 错误.能否发生光电效应和光电子的最大初动能都与光强无关,所以选项A 、B 错误.
答案：D
3.某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使金属产生光电效应的是
( )
A.延长光照时间
B.增大光的强度
C.换用波长较短的光照射
D.换用频率较低的光照射
解析：对某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率,与入射光的强度和照射时间无关,所以选项A 、B 错误.没有发生光电效应,说明入射光的频率小于极限频率,所以要使金属发生光电效应,应增大入射光的频率,减小波长,所以选项C 正确,D 错误.
答案：C
4.(2004天津理综)人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要
每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉.普朗克常数为6.63×10-34 J·s ,光速为c,
则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为( )
A.2.3×10-18 W
B.3.8×10-19 W
C.7.0×10-48 W
D.1.2×10-48
W
解析：P=t c nh t nh t E λν===2.3×10-18 W,所以选项A 正确.
答案：A
5.A 、B 两束不同频率的光波均能使某金属发生光电效应,如果产生光电流的最大值分别为I A 、I B ,且I A ＜I B ,则下列关系正确的是( )
A.照射光的波长λA ＞λB
B.照射光的光子能量E A ＜E B
C.单位时间内照射到金属板的光子数N A ＜N B
D.照射光的频率νA ＜νB
解析：由光电效应的规律可知,当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比,与入射光的频率无关,而入射光的强度由单位时间里照射到金属板的光子数决定.所以选C 项.
答案：C
6.当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时,发生了光电效应,这时发生的现象是( )
A.验电器内的金属箔带正电
B.有电子从锌板上飞出来
C.有正离子从锌板上飞出来
D.锌板吸收空气中的正离子
解析：发生光电效应时有光电子逸出,锌板上将由于缺少电子而带正电,所以选项A 、B 正确,选项C 、D 错误.
答案：AB
7.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.从光照至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
解析：发生光电效应几乎是瞬时的,所以A 项错.入射光强度减弱,说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变,说明光子的能量不变,逸出的光电子量大初动能也就不变,选项B 错.入射光子数目减少,逸出的光电子数目也就减少,故C 项正确.入射光照射到某金属表面上发生光电效应,说明入射光频率高于这种金属的极限频率,一定能发生光电效应,故D 项错. 答案：C
8.光是一种电磁波,可见光的波长的大致范围是400—700 nm.400 nm 、700 nm 电磁辐射的能量子ε的值是多少？
解析：由ε=hν=h λ
c 计算. 400 nm 的电磁辐射的能量子ε=hν=h λ
c =7-8
-34104103106.63⨯⨯⨯⨯ J=4.97×10-19 J; 700 nm 的电磁辐射的能量子ε=hν=h λ
c =7-8
-34107103106.63⨯⨯⨯⨯ J=2.84×10-19 J. 9.在光电效应的实验中：
(1)如果入射光强度增加,将产生什么结果？
(2)如果入射光的频率增加,将产生什么结果？
答案：(1)当入射光的频率高于极限频率时,光强增加,发射的光电子数目增多；当入射光的频率低于极限频率时,无论光强怎么增加,都不会有光电子发射出来.
(2)入射光的频率增加,发射的光电子最大初动能增加.
综合·应用
10.用频率为ν的光照射到某种金属材料上,产生光电子的最大初动能为E k ,若以频率2ν的光照射同一金属材料,则光电子的最大初动能是( )
A.2E k
B.E k +hν
C.E k -hν
D.E k +2hν
解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k =hν-W 0可得：当入射光的频率为ν时,可计算出该金属的逸出功W= E k -hν,当入射光的频率为2ν时,光电子的最大初动能为E k ′=2hν-W 0= E k +hν.所以选项B 正确.
答案：B
11.(2006全国理综)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0( )
A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子
B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0
C.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大
D.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍
解析：当入射光的频率大于等于金属的极限频率时,就会发生光电效应,A 选项正确.由于金属材料一定,极限频率一定,逸出功W 逸=hν0一定,ν0为极限频率,ν增大,逸出功不变,C 选项错误.由爱因斯坦光电效应方程E km =hν-W 逸,得ν=2ν0时,E km =hν-W 逸=2hν0-hν0=hν0,当ν增大一倍,ν=4ν0时,E km =hν-W 逸=4hν0-hν0=3hν0,所以B 选项正确,D 选项错误.所以A 、B 选项正确.
答案：AB
12.(2006全国理综)红光和紫光相比( )
A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大
B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大
C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小
D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小
解析：此题只需比较红光和紫光的区别就行了,红光与紫光相比,红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快,正确答案为B.
答案：B
13.(2006上海)利用光电管产生光电流的电路如图17-1-8所示,电源的正极应接在端______(填“a”或“b”)；若电流表读数为8 μA ,则每秒从光电管阴极发射的光电子至少
是___________个(已知电子电荷量为1.6×10-19 C).
图17-1-8
解析：由题意知,电路图为利用光电管产生光电流的实验电路,光电管的阴极为K,光电子从K 极发射出来要经高电压加速,所以a 端应该接电源正极,b 端接电源负极,假定从阴极发射出来的光电子全部到达阳极A,则每秒从光电管阴极发射出来的光电子数目为n=e Q =e h =19--6
10
1.6108⨯⨯=5×1013(个). 答案：a 5×1013
14.假如一个光子与一个静止的电子碰撞,光子并没有被吸收,只是被电子反弹回来,散射光子的频率与原来光子的频率相比哪个大？为什么？
解析：入射光子与一个静止电子碰撞,要把一部分动量转移给电子,因而光子动量变小,从p=
h 看,动量p 减小意味着波长λ变大,因此散射后光子波长变大,频率变小. 15.(2004上海)在光电效应实验中,如果实验仪器及线路完好,当光照射到光电管上时,灵敏电流计中没有电流通过,可能的原因是：__________________________________________. 解析：本题考查光电效应的规律.入射光频率小于这种金属的极限频率(即入射光波长大于这种金属的极限波长),不能发生光电效应现象,即无光电子逸出；另一种可能是光电管上所加反向电压太大,逸出的光电子做减速运动,速度为零后又返回,使电路中没有电流通过. 答案：入射光波长太大(或反向电压太大)。