3　粒子的波动性教案推荐

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课时跟踪检测（五）

能量量子化

光的粒子性

1．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(

) A．温度

C．表面状况

B．材料

D．以上都正确

解析：选A

影响黑体辐射电磁波的波长分布的因素是温度，故选项A正确。

2．(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(

) A．物体的带电荷量

C．物体的动量

B．物体的质量

D．学生的个数

解析：选AD

所谓“量子化”应该是不连续的，而是一份一份的，故选A、D。

3．(多选)N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5 eV。现分别用不同能量的光子照射钨板(各光子的能量已在图上标出)，那么图中没有光电子到达金属网的是(

)

解析：选AC

C、D加反向电压，只要入射光子的能量hν≥W0＋eU，就有光电子到达金属网，将各数值代入上式可知D中光电子能到达金属网；A、B加正向电压，只要入射光子能量大于逸出功，就有光电子到达金属网，可知B中光电子能到达金属网。综上所述，A、C符合题意。

4．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。普朗克常量为6.63×10则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(

) A．2.3×10C．7.0×10－18－10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s， W

W

B．3.8×10－19 W W D．1.2×10－18解析：选A

因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率P6.63×1034×3×108Ec－＝t，式中E＝6ε，又ε＝hν＝hλ，可解得P＝6×

W＝2.3×1018 W。

－9530×10－h5.光子有能量，也有动量，动量p＝λ，它也遵守有关动量的规律。如图1所示，真空中，有“∞”形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)。当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时的转动情况(俯视)，下列说法中正确的是(

)

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图1 A．顺时针方向转动

C．都有可能

B．逆时针方向转动

D．不会转动

解析：选B

根据动量定理Ft＝mvt－mv0，由光子的动量变化可知黑纸片和光子之间的作用力小于白纸片和光子之间的作用力，所以装置开始时逆时针方向转动，B选项正确。

6．(多选)光电效应的四条规律中，波动说不能解释的有(

) A．入射光的频率必须大于被照金属的截止频率才能产生光电效应

B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大

C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109 s －D．当入射光频率大于截止频率时，光电流强度与入射光强度成正比

解析：选ABC

此题应从光电效应规律与经典波动理论的矛盾着手去解答。按照经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数目越多，被电子吸收的光子数目自然也多，这样产生的光电子数目也多。但是，光子不一定全部形成光电流，故应选A、B、C。

7.实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图2所示。下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是(

)

图2 金属

截止频率ν0/1014 Hz

逸出功W/eV

钨

10.95

4.54

钙

7.73

3.20

钠

5.53 2.29 A．如用金属钨做实验得到的Ekm-ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B．如用金属钠做实验得到的Ekm-ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

C．如用金属钠做实验得到的Ekm-ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2

D．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν<ν1时，可能会有光电子逸出

解析：选C

由光电效应方程Ekm＝hν－W可知Ekm-ν图线是直线，且斜率相同，A、

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B项错；由表中所列的截止频率和逸出功数据可知C项正确，D项错误。

8.在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图3所示。则可判断出(

)

图3

A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长大于丙光的波长

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丙光对应的光电子最大初动能

解析：选B

当光电管两端加上反向遏止电压且光电流恰好为零时，有Ek－0＝eUc，对同一光电管(逸出功W0相同)使用不同频率的光照射，有Ek＝hν－W0，两式联立得，hν－W0＝eUc，丙光的反向遏止电压最大，则丙光的频率最大，甲光、乙光频率相同，A、Cc错误；又由λ＝可知λ丙<λ乙，B正确；由Ek＝hν－W0可知丙光对应的最大初动能最大，Dν错误。

9.如图4所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。求：

图4

(1)此时光电子的最大初动能的大小；

(2)该阴极材料的逸出功。

解析：(1)由题意可知，遏止电压为0.60 V，由动能定理得光电子的最大初动能Ek＝eU＝0.6 eV。

(2)由光电效应方程Ek＝hν－W0得该阴极材料的逸出功

W0＝hν－Ek＝2.5 eV－0.6 eV＝1.9 eV。

答案：(1)0.6 eV

(2)1.9 eV