1/3第十六章原子物理學(xué)第1講光電效應(yīng)和波粒二象性1.赫茲在研究電磁波的實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極如果受到光照，就更容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學(xué)家相繼證實(shí)了這一現(xiàn)象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點(diǎn)對(duì)該現(xiàn)象給予合理解釋的科學(xué)家是（）A.玻爾 B.康普頓C.愛因斯坦 D.德布羅意2.關(guān)于光的波粒二象性，下列說法正確的是（）A.光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，這是互相矛盾和對(duì)立的B.光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C.大量光子才具有波動(dòng)性，個(gè)別光子只具有粒子性D.由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性3.圖示為黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，關(guān)于黑體輻射以下敘述正確的是（）A.隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B.隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加C.隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動(dòng)D.黑體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外還與材料的種類及表面狀況有關(guān)4.被譽(yù)為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡已發(fā)現(xiàn)660余顆新脈沖星，領(lǐng)先世界。天眼對(duì)距地球?yàn)長的天體進(jìn)行觀測(cè)，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天眼的輻射光子中，有η（η＜1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發(fā)出的頻率為ν的N個(gè)光子。普朗克常量為h，則該天體發(fā)射頻率為ν光子的功率為（）A.4NL2C.ηL2hν5.（多選）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb，h為普朗克常量。下列說法正確的是（）A.若νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb6.（多選）（2023·海南高考10題）已知一個(gè)激光發(fā)射器功率為P，發(fā)射波長為λ的光，光速為c，普朗克常量為h，則（）A.光的頻率為cλ B.光子的能量為C.光子的動(dòng)量為hλ D.在時(shí)間t內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)為7.（2024·山東威海模擬）某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像如圖所示，圖線與橫軸的交點(diǎn)為ν0，圖線的延長線與縱軸的交點(diǎn)為－E，下列說法正確的是（）A.若入射光的頻率為ν02，則光電子的最大初動(dòng)能為B.普朗克常量為EC.該金屬的逸出功隨入射光的頻率的增大而減小D.入射光的頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多8.（2024·江蘇南通模擬）利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量遏止電壓U與入射光頻率ν的關(guān)系。若某次實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的U-ν圖像。已知普朗克常量為h，則（）A.電源的左端為正極 B.K極金屬的逸出功為hν1C.增大入射光的強(qiáng)度，遏止電壓增大 D.滑動(dòng)變阻器滑片移至最左端，電流表示數(shù)為零9.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭c，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零，則在該實(shí)驗(yàn)中（）A.光電子的最大初動(dòng)能為1.05eV B.光電管陰極的逸出功為1.7eVC.開關(guān)S斷開，電流表G示數(shù)為零 D.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)增大10.一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6×10－7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)。普朗克常量為h＝6.63×10－34J·s。R約為（）A.1×102m B.3×102mC.6×102m D.9×102m11.（多選）如圖所示，甲、乙、丙、丁是關(guān)于光電效應(yīng)的四個(gè)圖像（電子電荷量為e），以下說法正確的是（）A.由圖甲可求得普朗克常量h＝beB.由圖乙可知虛線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功小C.由圖丙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大D.由圖丁可知電壓越高，則光電流越大12.（多選）（2023·浙江6月選考15題）有一種新型光電效應(yīng)量子材料，其逸出功為W0。當(dāng)紫外光照射該材料時(shí)，只產(chǎn)生動(dòng)能和動(dòng)量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，在與縫相距為L的觀測(cè)屏上形成干涉條紋，測(cè)得條紋間距為Δx，已知電子質(zhì)量為m，普朗克常量為h，光速為c，則（）A.電子的動(dòng)量pe＝hLdΔx B.電子的動(dòng)能EC.光子的能量E＝W0＋chLdΔx D.光子的動(dòng)量p＝

第1講光電效應(yīng)和波粒二象性1.C玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜，與題意不符，A錯(cuò)誤；康普頓提出康普頓效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量，證明了光具有粒子性，與題意不符，B錯(cuò)誤；愛因斯坦提出光子說，從理論上解釋了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，符合題意，C正確；德布羅意提出一切物質(zhì)都具有波粒二象性，與題意不符，D錯(cuò)誤。2.D光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，大量的光子波動(dòng)性比較明顯，個(gè)別光子粒子性比較明顯，并不矛盾和對(duì)立，故A、C錯(cuò)誤；光是概率波，不同于機(jī)械波，光的粒子性也不同于質(zhì)點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光的波動(dòng)性與粒子性是光子本身的一種屬性，故無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性，故D正確。3.A根據(jù)題圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加，故A正確，B錯(cuò)誤；隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)，故D錯(cuò)誤。4.A設(shè)天體發(fā)射頻率為ν的光子功率為P，由題意可知Pt×πR24πL2×η＝Nhν，其中t＝1s，解得P5.BC由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0，由動(dòng)能定理得Ek＝eU，用單色光a、b照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同。當(dāng)νa＞νb時(shí)，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.AC光的頻率ν＝cλ，A正確；光子的能量E＝hν＝hcλ，B錯(cuò)誤；光子的動(dòng)量p＝hλ，C正確；在時(shí)間t內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)n＝PtE＝7.B由題圖可知，只有當(dāng)入射光的頻率大于截止頻率ν0時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；將光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0與Ek-ν圖像相結(jié)合，可知Ek-ν圖像的斜率為普朗克常量h，即有h＝Eν0，故B正確；金屬的逸出功是由金屬本身決定的，與入射光頻率無關(guān)，故C錯(cuò)誤；入射光的頻率與單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)無關(guān)，故8.B測(cè)量遏止電壓U與入射光頻率ν的關(guān)系時(shí)，A、K之間應(yīng)加反向電壓，使光電子受到的電場力指向陰極，則A應(yīng)與電源負(fù)極相連，所以電源的左端為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知K極金屬的截止頻率為ν1，所以逸出功為W0＝hν1，故B正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理可得eUc＝Ek＝hν－W0，由上式可知遏止電壓與入射光強(qiáng)度無關(guān)，與入射光頻率有關(guān)，只有增大入射光頻率時(shí)遏止電壓才增大，故C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器滑片移至最左端，反向電壓為零，光電子可以到達(dá)陽極形成光電流，電流表示數(shù)不為零，故D錯(cuò)誤。9.D由題意可知，遏止電壓Uc＝1.7V，最大初動(dòng)能Ek＝eUc＝1.7eV，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出功W0＝E－Ek＝1.05eV，故B錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S，光電效應(yīng)依然發(fā)生，有光電流，光電管、電流表、滑動(dòng)變阻器構(gòu)成閉合回路，電流表中電流不為零，故C錯(cuò)誤；電源電壓為反向電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，反向電壓增大，電壓表示數(shù)增大，電流表中電流減小，故D正確。10.B一個(gè)光子的能量為E＝hν，ν為光的頻率，光的波長與頻率滿足關(guān)系c＝λν，光源每秒發(fā)出的光子的個(gè)數(shù)為n＝Phν＝Pλhc，P為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)密度相同，此時(shí)距光源的距離為R處，每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)，此處的球面的表面積為S＝4πR2，則nS＝3×1014m－2，聯(lián)立以上各式解得R≈3×102m，11.BC根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合動(dòng)能定理可知eUc＝Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc，變式可得Uc＝heν－h(huán)eνc，斜率k＝b2a＝he，解得普朗克常量為h＝be2a，故A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，題圖乙中縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功，則實(shí)線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比虛線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功大，故B正確；入