高中物理第十七章波立二象性第節(jié)第節(jié)光的粒子性能量量子化隨堂演練牢固提升新人教版選修高中物理第十七章波立二象性第節(jié)第節(jié)光的粒子性能量量子化隨堂演練牢固提升新人教版選修PAGE高中物理第十七章波立二象性第節(jié)第節(jié)光的粒子性能量量子化隨堂演練牢固提升新人教版選修第1節(jié)-第2節(jié)光的粒子性能量量子化[隨堂檢測(cè)]1．對(duì)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律表達(dá)正確的有()A．跟著溫度的高升，各樣波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增添B．跟著溫度的高升，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向挪動(dòng)C．黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)沒(méi)關(guān)D．黑體輻射無(wú)任何實(shí)驗(yàn)規(guī)律解析：選A．黑體輻射的規(guī)律為跟著溫度的高升各樣波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增添，同時(shí)輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向挪動(dòng)．2．用不一樣樣頻次的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可獲得光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻次ν變化的Ek－ν圖象．已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.24eV，若將兩者的圖線畫(huà)在一個(gè)Ek－ν坐標(biāo)圖中，用實(shí)線表示鎢，用虛線表示鋅，則正確反應(yīng)這一過(guò)程的圖是()解析：選B．依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν圖線的斜率代表了普朗克常量h，所以鎢和鋅的Ek－ν圖線應(yīng)當(dāng)平行．圖線的橫軸截距代表了截止頻次νc，而νc＝eq\f(W0,h)，所以鎢的νc大些．綜上所述，B圖正確．3．過(guò)去我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只好汲取到一個(gè)光子而從金屬表面逸出．強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照耀金屬，因?yàn)槠涔庾用芏葮O大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)汲取多個(gè)光子成為可能，進(jìn)而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)考證明．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置表示圖以以下圖．用頻次為ν的一般光源照耀陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，換用相同頻次ν的強(qiáng)激光照耀陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，馬上陰極K接電源正極，陽(yáng)極A接電源負(fù)極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)．漸漸增大U，光電流會(huì)漸漸減小；當(dāng)光電流恰巧減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是以下的(此中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)()A．U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W,e)B．U＝eq\f(2hν,e)－eq\f(W,e)C．U＝2hν－WD．U＝eq\f(5hν,2e)－eq\f(W,e)解析：選B．以從陰極K逸出的且擁有最大初動(dòng)能的光電子為研究對(duì)象，由動(dòng)能定理得：－Ue＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)①由光電效應(yīng)方程得：nhν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋W(n＝2，3，4…)②由①②式解得：U＝eq\f(nhν,e)－eq\f(W,e)(n＝2，3，4…)應(yīng)選項(xiàng)B正確．4．(多項(xiàng)選擇)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻次的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．保持入射光的頻次不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻次變高，飽和光電流變大C．入射光的頻次變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不停減小入射光的頻次，素來(lái)有光電流產(chǎn)生解析：選AC．依據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻次不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項(xiàng)A正確；由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻次變高，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能變大，而飽和光電流與入射光的頻次和光強(qiáng)都相關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；保持入射光的光強(qiáng)不變，不停減小入射光的頻次，當(dāng)入射光的頻次小于極限頻次時(shí)，就不可以發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻次相應(yīng)的波長(zhǎng)為λ0，該金屬的逸出功為_(kāi)_______．若用波長(zhǎng)為λ(λ<λ0)的單色光做該實(shí)驗(yàn)，則其制止電壓為_(kāi)_______．已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h.解析：由W0＝hν0＝heq\f(c,λ0)，又eUc＝Ek，且Ek＝hν－W0，ν＝eq\f(c,λ)，所以Uc＝eq\f(hc,e)(eq\f(1,λ)－eq\f(1,λ0))＝eq\f(hc,e)eq\f((λ0－λ),λλ0).答案：heq\f(c,λ0)eq\f(hc,e)eq\f((λ0－λ),λλ0)[課時(shí)作業(yè)]一、單項(xiàng)選擇題1．(2017·寧波高二檢測(cè))對(duì)黑體輻射電磁波的波長(zhǎng)散布的影響要素是()A．溫度B．資料C．表面狀況D．以上都正確解析：選A．影響黑體輻射電磁波的波長(zhǎng)散布的要素是溫度，應(yīng)選項(xiàng)A正確．2．對(duì)于光電效應(yīng)，以下幾種表述正確的選項(xiàng)是()A．金屬的極限頻次與入射光的頻次成正比B．光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度沒(méi)關(guān)C．用不可以見(jiàn)光照耀金屬必然比用可見(jiàn)光照耀同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能要大D．對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)必然小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：選D．金屬的極限頻次由該金屬?zèng)Q定，與入射光的頻次沒(méi)關(guān)，光電流的大小隨入射光強(qiáng)度增大而增大，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；不可以見(jiàn)光包含能量比可見(jiàn)光大的紫外線、X射線、γ射線，也包含能量比可見(jiàn)光小的紅外線、無(wú)線電波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光波長(zhǎng)小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故正確選項(xiàng)為D．3．以以下圖，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照耀陰極，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上開(kāi)關(guān)，調(diào)理滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)為零．由此可知，陰極資料的逸出功為()A．1.9eVB．0.6eVC．2.5eVD．3.1eV解析：選A．設(shè)能量為2.5eV的光子照耀時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2，陰極資料的逸出功為W0，依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eq\f(1,2)mv2＝hν－W0，題圖中光電管上加的是反向電壓，據(jù)題意，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.6V此后，擁有最大初動(dòng)能的光電子也不可以達(dá)到陽(yáng)極，所以eU＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立解得，W0＝hν－eU＝2.5eV－0.6eV＝1.9eV，應(yīng)選項(xiàng)A正確．4．依據(jù)愛(ài)因斯坦光子說(shuō)，光子能量E等于(h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速、波長(zhǎng))()A．heq\f(c,λ)B．heq\f(λ,c)C．hλD．eq\f(h,λ)解析：選A．由愛(ài)因斯坦光子說(shuō)知，光子的能量E＝hν，而c＝νλ，故E＝heq\f(c,λ)，選項(xiàng)A正確．5．某種單色光的頻次為ν，用它照耀某種金屬時(shí)，在逸出的光電子中動(dòng)能最大值為Ek，則這類(lèi)金屬的逸出功和極限頻次分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h)B．Ek－h(huán)ν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek)D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)解析：選A．依據(jù)光電效應(yīng)方程得，W＝hν－Ek.依據(jù)W＝hν0知極限頻次ν0＝eq\f(W,h)＝ν－eq\f(Ek,h).6．光子有能量，也有動(dòng)量，動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，它也恪守相關(guān)動(dòng)量的規(guī)律．以以下圖，真空中，有“∞”形裝置可繞經(jīng)過(guò)橫桿中點(diǎn)的豎直軸OO′在水平面內(nèi)靈巧地轉(zhuǎn)動(dòng)，此中左側(cè)是圓形黑紙片(汲取光子)，右側(cè)是和左側(cè)大小、質(zhì)量相同的圓形白紙片(反射光子)．當(dāng)用平行白光垂直照耀這兩個(gè)圓面時(shí)，對(duì)于裝置開(kāi)始時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀況(俯視)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)B．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)C．都有可能D．不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選B．依據(jù)動(dòng)量定理Ft＝mvt－mv0，由光子的動(dòng)量變化可知黑紙片和光子之間的作使勁小于白紙片和光子之間的作使勁，所以裝置開(kāi)始時(shí)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，B選項(xiàng)正確．7．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不一樣樣實(shí)驗(yàn)條件下獲得了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，以以下圖，則可判斷出()A．甲光的頻次大于乙光的頻次B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻次大于丙光的截止頻次D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能解析：選B．當(dāng)光電管兩頭加上反向截止電壓光電流為零時(shí)，則由動(dòng)能定理得eq\f(1,2)mv2－0＝eUc，對(duì)同一光電管逸出功W0相同，使用不一樣樣頻次的光照耀，有hν－W0＝eq\f(1,2)mv2，兩式聯(lián)立可得，hν－W0＝eUc.丙光的反向截止電壓最大，則丙光的頻次最大，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；又λ＝eq\f(c,ν)可知，λ丙<λ乙，選項(xiàng)B正確；又hν－W0＝eq\f(1,2)mv2－0＝eUc可知，丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題8.(2017·南京高二檢測(cè))黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以以下圖，以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．在同一溫度下，波長(zhǎng)越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大B．在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的，也不是最小的，而是處在最大與最小波長(zhǎng)之間C．溫度越高，輻射強(qiáng)度的極大值就越大D．溫度越高，輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)越短解析：選BCD．依據(jù)題圖中黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系知選項(xiàng)B、C、D正確．9．(2017·承德高二檢測(cè))以以下圖為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬資料的極限頻次為4.5×1014Hz，則以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻次B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C．用λ＝0.5μm的光照耀光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照耀時(shí)間越長(zhǎng)，電路中的光電流越大解析：選BC．在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)量只與入射光的強(qiáng)度相關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)量相關(guān)．據(jù)此可判斷A、D錯(cuò)誤；波長(zhǎng)λ＝0.5μm的光子的頻次ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz>4.5×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)．所以選項(xiàng)B、C正確．10．(2017·漣水中學(xué)月考)美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)此刻散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成格外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)．對(duì)于康普頓效應(yīng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光擁有顛簸性B．康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光擁有粒子性C．當(dāng)光子與晶體中的電子碰撞后，其能量增添D．當(dāng)光子與晶體中的電子碰撞后，其能量減少解析：選BD．康普頓效應(yīng)說(shuō)明光擁有粒子性，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；光子與晶體中的電子碰撞時(shí)知足動(dòng)量守恒和能量守恒，故兩者碰撞后，光子要把部分能量轉(zhuǎn)移給電子，光子的能量會(huì)減少，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．三、非選擇題11．某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW，在空氣中波長(zhǎng)為187.5m的電磁波，則：(1)該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)光子？(2)若發(fā)射的能量子四周八方視為平均的，試求在離天線2.5km處直徑為2m的環(huán)狀天線每秒鐘接收的光子個(gè)數(shù)以及接收功率．解析：(1)每個(gè)能量子的能量ε＝hν＝heq\f(c,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,187.5)J≈1.06×10－27J，則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)的光子數(shù)N＝eq\f(P·t,ε)＝eq\f(104×1,1.06×10－27)個(gè)≈1×1031個(gè)．(2)設(shè)環(huán)狀天線每秒鐘接收的光子數(shù)為n個(gè)，以電臺(tái)發(fā)射天線為中心，則半徑為R＝2.5km的球面積S＝4πR2，而環(huán)狀天線的面積S′＝πr2，所以n＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πr2,4πR2)))×N＝4×1023個(gè)，接收功率P收＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πr2,4πR2)))·P＝4×10－4W.答案：(1)1×1031個(gè)(2)4×1023個(gè)4×10－4W12．從1907年起，美國(guó)物理學(xué)家密立根開(kāi)始以精深的技術(shù)丈量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量．他經(jīng)過(guò)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置丈量某金屬的制止電壓Uc與入射光頻次ν作出Uc－ν的圖象，由此算出普朗克常量h，并與普朗克依據(jù)黑體輻射測(cè)出的h比較較以查驗(yàn)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性．圖乙中頻次ν1、ν2、制止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均