1、第十二章原子与原子核第1节光电效应波粒二象性1.我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户.在通往量子论的道路上,一大批物理学家做出了卓越的贡献,下列有关说法正确的是(B)A.玻尔在1900年把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的传统观念B.爱因斯坦最早认识到了能量子的意义,提出光子说,并成功地解释了光电效应现象C.德布罗意第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念D.普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性解析:普朗克在1900年把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的传统观念,故A错误;爱因斯坦最早认识到了能量子的意义,为解释
2、光电效应的实验规律提出了光子说,并成功地解释了光电效应现象,故B正确;玻尔第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,故C错误;德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性,故D错误.2.如图所示,把一块不带电的锌板连接在验电器上.当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,则(B)A.锌板带正电,验电器带负电B.若改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转C.若改用红外线照射锌板,验电器的指针仍然会发生偏转D.这个现象可以说明光具有波动性解析:用紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属指针带正电,故A错误;根据光电
3、效应的条件可知发生光电效应与光的强度无关,若改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转,故B正确;根据光电效应的条件可知若改用红外线照射锌板,不一定能发生光电效应,所以验电器的指针不一定会发生偏转,故C错误;光电效应说明光具有粒子性,故D错误.3.图示为光电管的工作电路,要使电路中形成较强的光电流,须在A,K两电极间加一直流电压,则(A)A.电源正极应接在P点,光电子从电极K发出B.电源正极应接在Q点,光电子从电极K发出C.电源正极应接在P点,光电子从电极A发出D.电源正极应接在Q点,光电子从电极A发出解析:光照射到阴极K,产生光电子,需加速到达阳极,则A点接正极,即电源的正极接在P点
4、.故A正确,B,C,D错误.4.(2019内蒙古赤峰模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是(B)A.粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性B.光电效应现象揭示了光具有粒子性C.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D.处于基态的氢原子最不稳定解析:卢瑟福的粒子散射实验,让粒子穿越原子,少数粒子发生偏转,极少数粒子发生大角度偏转,揭示了原子的核式结构,故A错误;光电效应现象揭示了光具有粒子性,故B正确;紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变
5、,故C错误;处于基态的氢原子最稳定,故D错误.5.(2019江西南昌模拟)用某种单色光照射某金属表面,没有发生光电效应,下列做法中有可能发生光电效应的是(D)A.增加照射时间B.改用波长更长的单色光照射C.改用光强更大的单色光照射D.改用频率更高的单色光照射解析:发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的截止频率,与增加光的照射时间和增大光的强度都无关,故A,C错误.改用波长更长的光照射时,其频率小于原光的频率,则不可能发生光电效应,而当改用频率更高的光时,可能发生光电效应,所以B错误,D正确.6.(2019陕西汉中模拟)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光照射时有光电流产生
6、.下列说法正确的是(A)A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和电流变大B.入射光的频率变高,饱和电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变小D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生解析:保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和电流变大,故A正确;饱和电流与入射光的频率无关,故B错误;根据光电效应的规律,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,所以入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故C错误;如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应,不会有光电流产生,故D错误.7.(2019福建泉州模拟)对爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0,下面的理
7、解正确的有(C)A.用相同频率的光照射同一金属,逸出的所有光电子都具有相同的初动能EkB.遏止电压与逸出功的关系是eUc=W0C.逸出功W0和极限频率c之间满足关系式W0=hcD.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比解析:根据光电效应方程Ek=h-W0知,同种频率的光照射同一种金属,光电子从金属中逸出的情况不一定相同,则光电子的初动能不一定相同,故A错误;根据eUc=Ek=h-W0可知eUcW0,故B错误;根据光电效应方程Ek=h-W0知,当最大初动能为零时,入射频率即为极限频率,则有W0=hc,故C正确;根据光电效应方程Ek=h-W0知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系
8、,故D错误.8.(2019安徽皖南八校联考)(多选)某同学研究光电效应的实验电路如图(甲)所示,用不同的光分别照射密封真空管的钠阴极(阴极K),钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流,实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(为甲光、乙光、丙光),如图(乙)所示,则以下说法正确的是(AB)A.甲光的强度大于乙光的强度B.乙光的频率小于丙光的频率C.乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于乙光对应的光电子的最大初动能解析:由图(乙)可知甲光和乙光对应的遏止电压相等,且小于丙光的遏止电压,因此甲、乙光频率相等,小于丙光的频率,B正确;在频率相等时,光
9、的强度越大,则饱和电流越大,A正确;截止频率由金属决定,与照射光无关,C错误;由光电效应方程Ek=h-W0可知甲光对应的光电子的最大初动能与乙光对应的光电子的最大初动能相等,D错误.9.(2019湖南永州模拟)一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U),该粒子的德布罗意波长为(C)A. B.C.D.解析:加速后的速度为v,根据动能定理可得qU=mv2,所以v=,由德布罗意波长公式可得=,所以选项C正确.10.(2019浙江宁波模拟)一个德布罗意波长为1的中子和另一个德布罗意波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为(A)A.B.C.D.解
10、析:中子的动量p1=,氘核的动量p2=,同向正碰后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波长3=,A正确.11.(2018山西太原二模)(多选)如图的实验中,分别用波长为1,2的单色光照射光电管的阴极K,测得相应的遏止电压分别为U1和U2,设电子的质量为m,带电荷量为e,真空中的光速为c,下列说法正确的是(BD)A.若12,则U1U2B.用1照射时,光电子的最大初动能为eU1C.普朗克常量等于D.阴极K金属的极限频率为解析:波长越大,频率越小,遏止电压应越小,故A错误;根据动能定理,用1照射时有-eU1=0-Ekm,解得Ekm=eU1,B正确;根据爱因斯坦光电效应方程得h=eU1
11、+W0,h=eU2+W0,联立解得h=,W0=,阴极K金属的极限频率0=,C错误,D正确.12.(2019湖北黄石模拟)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率的几组数据.Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据描点连线,可得直线方程Uc=0.397 3-1.702 4,如图所示.则这种金属的截止频率约为(B)A.3.51014 HzB.4.31014 HzC.5.51014 HzD.6.01014 Hz解析:根据光电效应方程Ek=h-W0有h-hc=eUc,解
12、得Uc=-.与直线方程Uc=0.397 3-1.702 4,比较可知,图线的斜率为=,同时=1.702 4,联立得c4.31014 Hz,故B正确,A,C,D错误.13.(2019广东汕头模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流表G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流表G的指针不发生偏转,那么(D)A.a光的波长一定大于b光的波长B.增加b光的强度可能使电流表G的指针发生偏转C.用a光照射光电管阴极K时通过电流表G的电流是由d到cD.只增加a光的强度可使通过电流表G的电流增大解析:用一定频率的a光照射光电管时,电流表指针
13、发生偏转,知ac,而b光不能使光电管发生光电效应,则a光的波长小于b光的波长,所以A错误;发生光电效应的条件是c,增加b光的强度不能使电流表G的指针发生偏转,B错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流表G的电流方向是c流向d,C错误;增加a光的强度可使通过电流表G的电流增大,故D正确.14.(2019贵州黔东南二模)(多选)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器.他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理.如图所示电路可研究光电效应规律,图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极
14、,A为阳极.理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源,用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为6.0 V;现保持滑片P的位置不变,以下判断正确的是(AC)A.光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB.若增大入射光的强度,电流计的示数不为零C.若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不为零解析:电流计的读数恰好为零,此时电压表的示数为6.0 V,根据动能定理得,eU=Ekm=6 eV.再根据光电效应方程知W0=h-Ekm=(10.5-6)eV=4.5 eV,故A正确.光电效应产生的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,故B错误.增大入射光的光子能量,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能变大,故C正确.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,能发生光电效应,但是把滑片P向左移动少许,电流计的读数不一定不为零,故D错误.