粵教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第四章波粒二象性課時(shí)練習(xí)題及章末測(cè)驗(yàn)含答案解析

第四章波粒二象性

1、光電效應(yīng)光電效應(yīng)方程及其意義.......................................1

2、光的波粒二象性德布羅意波不確定性關(guān)系...............................7

章末綜合檢測(cè).............................................................10

1、光電效應(yīng)光電效應(yīng)方程及其意義

1.當(dāng)光照射在某種金屬表面時(shí)，金屬表面有電子逸出。如果該入射光的強(qiáng)度減弱，頻率

不變，貝I"）

A.可能不再有電子逸出金屬表面

B.單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)減少

C.逸出金屬表面的電子的最大初動(dòng)能減小

D.從光入射到光電子逸出的時(shí)間間隔延長(zhǎng)

解析：選B入射光的頻率不變，則仍然能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱,

單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少，光電流減弱，B正確；入射光的頻率不變,

則光電子的最大初動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；光的強(qiáng)弱影響的是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，并

不影響單個(gè)光電子的逸出時(shí)間，D錯(cuò)誤。

2.如圖所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，關(guān)于電路中光電流的飽和值，下列說(shuō)法正確的

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率

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.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),電路中光電流的飽和值取決于光電管所加的正向電壓的大小

D.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光照時(shí)間

解析：選B若在光電管中發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光

的強(qiáng)度有關(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)目有關(guān)，故B正確，A、C、D

錯(cuò)誤。

3.如圖甲所示是研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的電路。當(dāng)用強(qiáng)度一定的黃光照射到光電管上時(shí),

測(cè)得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.若改用紅光照射光電管，一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)

B.若改用藍(lán)光照射光電管，圖像與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時(shí)的右側(cè)

C.若用頻率更高的光照射光電管，則光電管中金屬的逸出功變大

D.若照射的黃光越強(qiáng)，飽和光電流將越大

解析：選D根據(jù)光電效應(yīng)方程反=方「一他知，紅光的頻率小于黃光的頻率，紅光照射

不一定發(fā)生光電效應(yīng)，但不是一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程尾=力

丫一知，藍(lán)光的頻率大于黃光的頻率，則光電子的最大初動(dòng)能增大，所以反向遏止電壓增

大，圖像與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時(shí)的左側(cè)，故B錯(cuò)誤；光電管中金屬的逸出功的大小是由材

料本身決定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；增加入射光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的

光電子數(shù)目增加，飽和光電流將越大，故D正確。

4.在兩種金屬a和6的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量反向遏止電壓〃與入射光子頻率L的關(guān)

系，下圖中正確的是（）

h川

解析：選D根據(jù)光電效應(yīng)方程得反”=//v一限又&=e〃，解得“=-L--則反向

ee

遏止電壓〃與入射光子頻率「的關(guān)系圖像是不過(guò)原點(diǎn)的直線;對(duì)于不同的金屬逸出功用不同，

則兩圖像的斜率相同，截距不同。故D正確。

5.用一束單色光照射從6兩種金屬，若照射/得到光電子的最大初動(dòng)能比照射8得到

光電子的最大初動(dòng)能大，貝M）

A.若增大光照強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能增大

B.金屬/的逸出功比金屬6的逸出功大

C.金屬4的截止頻率比金屬6的截止頻率低

D,得到的光電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度為光速

解析：選C根據(jù)光電效應(yīng)方程卜一/=人卜一萬(wàn)入，由題意可知金屬力的逸出功

比金屬6的逸出功小，金屬力的極限頻率比金屬6的極限頻率低，增大光照強(qiáng)度，單色光的

頻率不變，則光電子的最大初動(dòng)能不變，得到的光電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度小于光速，故C

正確，A、B、D錯(cuò)誤。

6.有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為乙：（：，=1：2：3。當(dāng)用a光束照射某

種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為笈，若改用6光束照射該金屬板，飛

出的光電子最大動(dòng)能為9S,當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)（）

A.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為

B.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為應(yīng)區(qū)

C.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為

D.由于c光束光子能量較小，該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)

hehe

解析：選B對(duì)a、6、c三束光由光電效應(yīng)方程有：-j-一獷=反,y-j-一甲反,由以上

he41he411

兩式得丁=毛，反。當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)有：7^—/=清一消=清，B正確。

7.人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530mn的綠光時(shí)，只要每秒有6

個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)。已知普朗克常量為6.63X105J-s,光速為3.0

X108m/s,則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是（）

A.2.3X10-'8WB.3.8XI。-"W

C.7.OX1（）T°WD.1.2X10T'W

解析：選A因每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)，所以察覺(jué)到綠光所接

_E八▼,,c_6X6.63X10-MX3X108

收的最小功率式中E=6e,t=ls,又e=h卜=叮,可解得----,.-----

t/DrdQfUXv1UX1

W?2.3X10-18W,A正確。

8.光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成

光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

入射光子的相對(duì)光電流大逸出光電子的最大

組次

能量/eV光強(qiáng)小/mA動(dòng)能/eV

第14.0弱290.9

—■24.0中430.9

組34.0強(qiáng)600.9

第46.0弱272.9

二56.0中402.9

組66.0強(qiáng)552.9

由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是()

A.兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光

B.兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eV

D.若入射光子的能量為5.0eV,相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大

解析：選B由光子的能量￡=力丫可知，若入射光子的能量不同，則入射光子的頻率不

同，A正確。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程力卜=獷+笈可求出兩組實(shí)驗(yàn)的逸出功(均為3.1eV,

故兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同，B錯(cuò)誤。由hv=/+/,加=3.1eV,當(dāng)為r=5.0eV時(shí),

&=1.9eV,C正確。相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光

電子數(shù)越多，形成的光電流越大，D正確。

9.紫光在真空中的波長(zhǎng)為4.5X10-7m,問(wèn)：

(1)紫光光子的能量是多少？

(2)用它照射極限頻率為「0=4.62X10*Hz的金屬鉀時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？

(3)若能產(chǎn)生，則光電子的最大初動(dòng)能為多少？

6=6.63X1()T4j.s)

解析：(1)紫光光子的能量￡"=2「=后=4.42乂10211。

(2)紫光頻率v=4=6.67X10"Hz,

因?yàn)関>y?,所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)。

(3)光電子的最大初動(dòng)能為

凰=/?v-乙)=1.36X1()79J。

答案：⑴4.42X1()T9j⑵能⑶1.36X1。-"j

10.(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能區(qū)與入射光的波長(zhǎng)的

倒數(shù)(十)的關(guān)系圖像，由圖像可知()

圖像中的冊(cè)是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長(zhǎng)

普朗克常量和光速的乘積hc=EM>

該金屬的逸出功等于一￡

若入射光的波長(zhǎng)為母，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E

O

解析：選BD圖像中的九是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光

電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能笈與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù);的關(guān)系圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式

A

為笈=力弓一隊(duì)由題圖可知氐=0時(shí)，hc=E40,選項(xiàng)B正確；由瓦=加——隊(duì)并結(jié)合關(guān)

系圖像可得該金屬的逸出功生=&選項(xiàng)c錯(cuò)誤；若入射光的波長(zhǎng)為手，由氐=5））■一隊(duì)解

3

得反=方\--W=3E-E=2E,即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2￡,選項(xiàng)D正確。

11.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，以頻率為〃的光照射光電管陰極K時(shí)，有光

電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)

動(dòng)。光電流/由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓〃由電壓表V測(cè)出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零

時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為遏止電壓心在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中，錯(cuò)誤的是（）

(G

°Io--------------；

反向電壓U和頻率v一定時(shí),遏止電壓/與頻率v

光電流i與光強(qiáng)/的關(guān)系的關(guān)系

10%

光強(qiáng)/和頻率V一定時(shí),光強(qiáng)/和頻率v一定時(shí),

光電流i與反向電壓U光電流i與產(chǎn)生光電子

的關(guān)系的時(shí)間t的關(guān)系

解析：選B當(dāng)反向電壓〃與頻率「一定時(shí)，光電流與入射光強(qiáng)度成正比，A正確。遏止

電壓〃與入射光頻率的關(guān)系圖像應(yīng)為一條不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，B錯(cuò)誤。當(dāng)光強(qiáng)/和頻

率y一定時(shí)，反向電壓增大，光電流減小，若反向電壓超過(guò)遏止電壓以，則光電流為零，C

正確。光電效應(yīng)發(fā)生所需的時(shí)間小于IO-s,D正確。

12.（2021?山東日照高二下期末）（多選）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別在各自

的實(shí)驗(yàn)室，用相同頻率的單色光分別照射鋅板和銀板的表面，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)

電路如圖甲所示，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)于這兩組實(shí)驗(yàn)，下列判斷正確的是（）

〃/v

A.因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?，所以遏止電壓〃不?/p>

B.飽和光電流一定不同

C.光電子的最大初動(dòng)能不同

D.分別用不同頻率的光照射同種金屬之后繪制卜圖像(Y為照射光頻率，圖乙為其

中一個(gè)小組繪制的圖像)，兩小組繪制的圖像的斜率可能不同

解析：選AC根據(jù)光電效應(yīng)方程仄=力「一/%和可知，照射光的頻率相同，對(duì)

于逸出功不同的材料，遏止電壓也不同，故A正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所

以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，即飽和光電流可能相同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方

程仄=力Y一可知，頻率相同，逸出功不同，則光電子的最大初動(dòng)能也不同，故C正確；

因?yàn)椤爸獔D像的斜率”為定值，即圖像的斜率相同，故D錯(cuò)誤。

eee

13.幾種金屬的逸出功例見(jiàn)下表:

金屬鴇鈣鈉鉀鋤

V(X10-19J)7.265.123.663.603.41

用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面，已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的范圍為4.0X10^-7.6X10

vm,普朗克常量h=6.63X10-34J?s,光速c=3X108m-s-1<,

(1)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？

(2)照射哪種金屬時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能最大？最大值是多少？

解析：(1)波長(zhǎng)越小，光子頻率越大，根據(jù)最小波長(zhǎng)求出最大的光子能量。由E=hv,

卜=5，聯(lián)立得E—火

將4=4.0X10-m代入，

解得外497X1()79上

根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，入射光的頻率大于金屬的極限頻率可發(fā)生光電效應(yīng)，又極限頻

率則可見(jiàn)光能使鈉、鉀、鋤發(fā)生光電效應(yīng)。

(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，入射光的光子能量￡越大，金屬的逸出功用越

小，則逸出的光電子初動(dòng)能越大。根據(jù)表格數(shù)據(jù)知，照射金屬枷時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)

能最大。

將￡=4.97X10TJ和==3.41X10』J代入,解得&=1.56X10^Jo

答案：（D能使鈉、鉀、鋤發(fā)生光電效應(yīng)

⑵鋤1.56X10-19J

2、光的波粒二象性德布羅意波不確定性關(guān)系

1.人們對(duì)“光的本性”的認(rèn)識(shí)，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。下列符合物理學(xué)史實(shí)的是（）

A.牛頓提出光是一種高速粒子流，并能解釋一切光的現(xiàn)象

B.惠更斯認(rèn)為光是機(jī)械波，并能解釋一切光的現(xiàn)象

C.為了解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦提出了光子說(shuō)

I）.為了說(shuō)明光的本性，麥克斯韋提出了光的波粒二象性

解析：選C牛頓認(rèn)為光是一種粒子流，他的觀點(diǎn)支持了光的微粒說(shuō)，能解釋光的直線

傳播與反射現(xiàn)象，不能解釋一切現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；惠更斯認(rèn)為光是一種機(jī)械波，能解釋光的

反射、折射和衍射，但不能解釋光的直線傳播和光電效應(yīng)等現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；為了解釋光電

效應(yīng)愛(ài)因斯坦提出光子說(shuō)，認(rèn)為光的反射、傳播和吸收不是連續(xù)的而是一份一份的，每一份

就是一個(gè)光子，故C正確；麥克斯韋提出了光的電磁說(shuō)，認(rèn)為光是一種電磁波，故D錯(cuò)誤。

2.在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)100個(gè)光子中有96個(gè)通過(guò)雙縫后打到了觀察屏上的6處,

則方處可能是（）

A.亮紋

B.暗紋

C.既有可能是亮紋也有可能是暗紋

D.以上各種情況均有可能

解析：選A按波的概率分布的特點(diǎn)判斷，由于大部分光子都落在6點(diǎn)，故6處一定是

亮紋，選項(xiàng)A正確。

3.德布羅意認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，他給出了德布羅意波長(zhǎng)的表達(dá)式a=與現(xiàn)用

P

同樣的直流電壓加速原來(lái)靜止的一價(jià)氫離子H'和二價(jià)鎂離子Mg”,已知?dú)潆x子與鎂離子的質(zhì)

量之比為1：24,則加速后的氫離子和鎂離子的德布羅意波長(zhǎng)之比為（）

A.1：4B.1：4#

C.4：1D.473：1

解析：選D離子加速后的動(dòng)能笈=9”,離子的德布羅意波長(zhǎng)——,

Pyj2mEk72m.qU

所以件券=半,故選項(xiàng)D正確。

人Mg2+YIX11

4.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與之對(duì)應(yīng),

波長(zhǎng)是，=2式中〃是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，力是普朗克常量，人們把這種波叫德布羅意波，現(xiàn)

P

有一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為八,的物體1和一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為心的物體2相向正碰后粘在一起,

已知Ini〈山I，則粘在一起的物體的德布羅意波長(zhǎng)為（）

XI+A->AI—A->A]A-）A\Ao

A————￡R—!--------r—!——n—i_—

22小+，A2

hhhyli42

解析：選D由動(dòng)量守恒知，石——廠=7，所以幺=：_?，故D正確。

424144]A-2

5.從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中央亮條紋就越寬，由不確定性關(guān)系式

判斷下列說(shuō)法正確的是（）

A,入射的粒子有確定的動(dòng)量，射到屏上的粒子就有準(zhǔn)確的位置

B.狹縫的寬度變小了，因此粒子的不確定性也變小了

C.更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測(cè)得粒子的位置，但粒子動(dòng)量不確定性卻更大了

D.可以同時(shí)確定粒子的位置和動(dòng)量

解析：選C由AxApNg,狹縫變窄了，即Ax減小了，變大，即動(dòng)量的不確定

勺JL

性變大，故C正確。

6.影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個(gè)因素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低。利用

電子束工作的電子顯微鏡有較高的分辨本領(lǐng)，它利用高壓對(duì)電子束加速，最后打在感光膠片

上來(lái)觀察顯微圖像。以下說(shuō)法正確的是（）

A.加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)

B.加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越明顯

C.如果加速電壓相同，則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強(qiáng)

D.如果加速電壓相同，則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱

解析：選C設(shè)加速電壓為4電子電荷量為e,質(zhì)量為加，則笈=$7/=e〃=含，又p

=：,故e〃=廠p,可得4=A.對(duì)電子來(lái)說(shuō)，加速電壓越高，/越小，衍射現(xiàn)象

42勿4\2emu

越不明顯，故A、B錯(cuò)。電子與質(zhì)子比較，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，可知質(zhì)子加速后的

波長(zhǎng)要比電子加速后的波長(zhǎng)小得多，衍射現(xiàn)象不明顯，分辨本領(lǐng)強(qiáng)，故C對(duì)，D錯(cuò)。

7.隨著中國(guó)的國(guó)力不斷增強(qiáng)，許多科研機(jī)構(gòu)提出了建立大型粒子對(duì)撞機(jī)的計(jì)劃。大型粒

子對(duì)撞機(jī)可以說(shuō)是一個(gè)非常高尖端的科學(xué)設(shè)備，在全世界范圍內(nèi)，很少有國(guó)家能建造得出來(lái)。

其不光是因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)難度高，還因?yàn)榻ㄔ斓某杀疽卜浅８?。保守估?jì)，建立這樣一個(gè)設(shè)備

大概要上千億的資金。

問(wèn)題：電子的質(zhì)量坂=9.0Xl(r*kg,若對(duì)撞機(jī)可將電子的速度加速到2X10f皿八,

求其位置的不確定量借=5.3X10—5j.s)

解析：由不確定性關(guān)系A(chǔ)xAp》8)

由動(dòng)量定義得v@

由①②得Ax=29.4m。

答案：29.4m

8.一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈(普朗克常量力=6.63X10-4j.s,光在真空中的速度。

=3X10sm/s)

(1)以200m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的德布羅意波長(zhǎng)多大？

(2)假設(shè)它以光速運(yùn)動(dòng)，它的德布羅意波長(zhǎng)多大？

(3)若要使它的德布羅意波波長(zhǎng)與波長(zhǎng)是400nm的紫光波長(zhǎng)相等，則它必須以多大的速

度運(yùn)動(dòng)？

解析：(1)炮彈以200m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)其德布羅意波波長(zhǎng)

_h___h__6.63義10一”

m=6.63X1(F"m

P\mv\5X200o

(2)炮彈以光速運(yùn)動(dòng)時(shí)的德布羅意波波長(zhǎng)

,hh6.63X10-34T

2=^=^=5X3X108m=4-42X10小。

(3)由4=(=?’得

_34

h6.63X10z_______明/

v—7=匚71八9m/s^3.32X10m/s0

m入5X400X10

答案：(1)6.63X10T7m(2)4.42X1()T3m

(3)3.32X1028m/s

章末綜合檢測(cè)

（本試卷滿分：100分）

一、單項(xiàng)選擇題（本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，

只有一項(xiàng)是符合題目要求的。）

1.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說(shuō)法中正確的是（）

A.當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子

的最大初動(dòng)能也就越大

B.當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，如果入射光的強(qiáng)度減弱，從光照至金

屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加

C.對(duì)某種金屬來(lái)說(shuō)，入射光波長(zhǎng)必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則所有金屬產(chǎn)生的光電子的最

大初動(dòng)能一定相同

解析：選A從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔只與光和金屬種類有

關(guān)，B錯(cuò)：由光電效應(yīng)方程可知入射光波長(zhǎng)必須小于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，光子的

最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的種類有關(guān)，C、D錯(cuò)，A對(duì)。

2.如圖所示是研究光電管產(chǎn)生電流的電路圖，A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管

陰極的極限頻率為小，元電荷為e,普朗克常量為瓦現(xiàn)將頻率為Y大于人）的光照射在陰

極上，則下列方法一定能夠增加飽和光電流的是（）

A.照射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率

B.照射光頻率不變，增加照射光強(qiáng)度

C.增加A、K電極間的電壓

D.減小A、K電極間的電壓

解析：選B照射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率，則單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)目變小,

光電流的飽和值變小，A錯(cuò)誤；照射光頻率不變，增加光強(qiáng)，則單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)

目增多，使光電流的飽和值增大，B正確；飽和光電流與入射光強(qiáng)度有關(guān)，增減A、K電極問(wèn)

的電壓，飽和光電流不變，C、D錯(cuò)誤。

3.（2020?浙江7月選考）下列說(shuō)法正確的是（）

A.質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)能成正比

B.天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是a射線

C.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)

D.電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣說(shuō)明電子具有波動(dòng)性

解析：選D由德布羅意波長(zhǎng)兒可知，質(zhì)子的波長(zhǎng)與動(dòng)量成反比，而動(dòng)量與動(dòng)能關(guān)系

P

為p=4荻，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是Y射線，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率是指使金屬恰好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)入射光的頻率，即分y=隊(duì)只與

金屬的逸出功/有關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；衍射是波的特性，所以電子束穿過(guò)鋁箔的衍射圖樣說(shuō)明電

子具有波動(dòng)性，D項(xiàng)正確。

4.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組用同種頻率的單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能

產(chǎn)生光電效應(yīng)。對(duì)這兩個(gè)過(guò)程，下列四個(gè)物理量中，可能相同的是（）

A.飽和光電流B.遏止電壓

C.光電子的最大初動(dòng)能D.逸出功

解析：選A飽和光電流和光的強(qiáng)度有關(guān)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)控制光的強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)飽和

光電流相同，A正確；不同的金屬其逸出功是不同的，根據(jù)光電效應(yīng)方程：區(qū)=h丫一弘用

同種頻率的單色光，光子能量力-相同，光電子的最大初動(dòng)能區(qū)不同，C、D錯(cuò)誤；根據(jù)遏止

民

電壓和最大初動(dòng)能關(guān)系Q一可知，光電子的最大初動(dòng)能不同，遏止電壓也不同，B錯(cuò)誤。

e

5.可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的大致范圍是400?760nm,如表給出了幾種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限

波長(zhǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）

金屬鴇鈣鈉鉀

極限波長(zhǎng)/nm274388542551

A.表中所列金屬，鉀的逸出功最大

B.只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)或強(qiáng)度足夠大，所有波長(zhǎng)的可見(jiàn)光都可以使鈉發(fā)生光電效應(yīng)

C.用波長(zhǎng)760nm的光照射金屬鈉、鉀，則鈉逸出的光電子最大初動(dòng)能較大

D.用波長(zhǎng)400nm的光照射金屬鈉、鉀，則鉀逸出的光電子最大初動(dòng)能較大

解析：選D根據(jù)逸出功與極限頻率、極限波長(zhǎng)的關(guān)系可知，/=力口=火，金屬鉀的極

限波長(zhǎng)最大，則鉀的逸出功最小，故A錯(cuò)誤：根據(jù)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件可知，當(dāng)入射光的頻

率大于或等于金屬的極限頻率時(shí)，或入射光的波長(zhǎng)小于或等于金屬的極限波長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生光

電效應(yīng)，與光照時(shí)間和光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件可知，用波長(zhǎng)760

nm的光照射金屬鈉、鉀，由于入射光的波長(zhǎng)均大于兩金屬的極限波長(zhǎng)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，

故C錯(cuò)誤；鉀的逸出功小，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，氏=氏一周當(dāng)用波長(zhǎng)400nm

的光照射金屬鈉、鉀時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，并且鉀逸出的光電子最大初動(dòng)能較大，故D正

確。

6.用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度,

則（）

A,逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變

B.逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能減小

C.逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動(dòng)能減小

D.光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒(méi)有光電子逸出了

解析：選A根據(jù)光電效應(yīng)方程&=方-一/%得，光的強(qiáng)度不影響光電子的最大初動(dòng)能，

光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)；光電效應(yīng)發(fā)生的條件是入射光的頻率大于極限頻

率，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)；入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，光的強(qiáng)度減弱，單

位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子數(shù)目減少。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

7.圖甲為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，利用不同頻率的光進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得光電管兩

極間所加電壓〃與光電流/的關(guān)系如圖乙中a、6、c、d四條曲線所示。用囁、乙、乙、v

“表示四種光的頻率，下列判斷正確的是（）

o

乙

A.K*>Kc>Vj>VaB.vvAvc>v?

D.v?>v>v>v

C.vd>vb>V”cbd

解析：選A光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的/〃圖像中，圖像在橫坐標(biāo)的截距的絕對(duì)值表示遏止電

壓”，根據(jù)光電效應(yīng)方程：R=hv一%最大初動(dòng)能和遏止電壓的關(guān)系：eU尸民,可得：v

='〃+*可見(jiàn)，遏止電壓〃越大，卜越大，根據(jù)乙圖可知：口＞囁＞V〉va,故A正確,

B、C、D錯(cuò)誤。

二、多項(xiàng)選擇題（本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，

有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）

8.物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏處放上照相底片，若減弱光

波的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上

只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，下列對(duì)

這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識(shí)正確的是（）

A.曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，光子的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)

B.單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道

C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)概率較大的地方

D.只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出波動(dòng)性

解析：選BCD光波是概率波，單個(gè)光子沒(méi)有確定的軌道，其到達(dá)某點(diǎn)的概率受波動(dòng)規(guī)

律支配，少數(shù)光子落點(diǎn)不確定，體現(xiàn)粒子性，大量光子的行為符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，受波動(dòng)規(guī)律支

配，才表現(xiàn)出波動(dòng)性，出現(xiàn)干涉條紋中的亮條紋或暗條紋，故A錯(cuò)誤，B、D正確；干涉條紋

中的亮條紋處是光子到達(dá)概率較大的地方，暗條紋處是光子到達(dá)概率較小的地方，但也有光

子到達(dá)，故C正確。

9.下列四個(gè)圖中，/V為鴇板，材為金屬網(wǎng)，它們分別與電池兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)

6和極性已在圖中標(biāo)出，鴇的逸出功為4.5eV,現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板（各光子的

能量也已在圖上標(biāo)出），那么下列圖中從鴇板逸出的光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)的是（）

D

解析：選BC由于鴇的逸出功為4.5eV,當(dāng)用能量為3eV的光子照射鋁板時(shí)，不會(huì)發(fā)

生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤。當(dāng)用能量為8eV的光子照射鴇板時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電

子的最大初動(dòng)能為氏=8eV-4.5eV=3.5eV。在題圖B中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為2V,電

場(chǎng)力對(duì)光電子做正功，則電子能到達(dá)金屬網(wǎng)。在題圖C中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為2V,電場(chǎng)

力對(duì)光電子做負(fù)功，光電子克服電場(chǎng)力做功為2eV,2eV<3.5eV,則光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)。

在題圖D中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為4V,電場(chǎng)力對(duì)光電子做負(fù)功，4eV>3.5eV,則光電子不

能到達(dá)金屬網(wǎng)。故B、C正確，D錯(cuò)誤。

10.場(chǎng)致發(fā)射顯微鏡的構(gòu)造如圖所示：一根金屬針的尖端直徑約為100nm,位于真空玻

璃球泡的中心，球的內(nèi)表面涂有熒光材料導(dǎo)電膜，在膜與針之間加上如圖所示的高電壓，使

針尖附近的電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)4X10,V/m,電子就從針尖表面被拉出并加速到達(dá)涂層，引起熒光

材料發(fā)光。這樣，在熒光屏上就看到了針尖的某種像（針尖表面的發(fā)射率圖像），如果分辨率

足夠高，還可以分辨出針尖端個(gè)別原子的位置。但由于電子波的衍射，會(huì)使像模糊，影響分

辨率。將電極方向互換，并在玻璃泡中充進(jìn)氨氣，則有氮離子產(chǎn)生并打到熒光屏上，這樣可

使分辨率提高，以下判斷正確的是（）

*高電壓

A.氫原子變成氮離子是在針尖端附近發(fā)生的

B.電子從針尖到導(dǎo)電膜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度不斷減小

C.電子或氫離子的撞擊使熒光材料的原子躍遷到了激發(fā)態(tài)

D.分辨率提高是因?yàn)榘彪x子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的長(zhǎng)

解析：選ABC當(dāng)無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的氫原子與針尖上的金屬原子碰撞時(shí)，氫原子由于失去電

子成為正離子，故A正確；電場(chǎng)強(qiáng)度從針尖到導(dǎo)電膜由強(qiáng)變?nèi)?，電子從針尖到?dǎo)電膜的運(yùn)動(dòng)

過(guò)程中加速度不斷減小，故B正確；當(dāng)電子或氨離子以很大的速度撞擊熒光材料時(shí)，電子或

氮離子把一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移給了熒光材料的原子，從而使其躍遷到了激發(fā)態(tài)，故C正確；要想

使分辨率提高，就要使衍射變得不明顯，可知氧離子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的短，故D錯(cuò)誤。

三、計(jì)算題（本題共4小題，共54分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的

要注明單位。）

11.（11分）在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長(zhǎng)4=6.4X10-7m,每個(gè)

激光脈沖的能量QL5X107上求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目。（已知普朗克常量力=6.63X10

J?s,光速c=3X10‘m/s0計(jì)算結(jié)果保留1位有效數(shù)字）

heE

解析：光子能量，=7A，光子數(shù)目〃￡

代入數(shù)據(jù)得〃弋5X10"。

答案：5X1016

12.（12分）鋁的逸出功為4.2eV,現(xiàn)用波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面。已知方=6.63

X10一“J?s,求:

（1）光電子的最大初動(dòng)能;

（2）遏止電壓;

（3）鋁的極限頻率。

解析：（1）根據(jù)光電效應(yīng)方程笈=力丫一（

..he6.63X10^X3.OX10s

有區(qū)一/=J-4.2X1.6X10-19J=3.225X10-19J?

=7200X10

(2)由瓦=e〃

可得咦=3.225X1019

V-2.016V,

1.6X10-19

⑶由/?八="

_/4.2X1.6X10^19

知vc=