3　粒子的波动性优质课教案推荐

选修3-5

第二节

[限时检测] (限时45分钟，满分100分) 一、选择题(每小题7分，共63分) 1．(2016·威海模拟)关于光电效应的规律，下面说法中正确是

A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大

B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应

D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同

解析

从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，B错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，C、D错。

答案

A 2．[导学号：16310745]在光电效应实验中，某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2－1－5所示。则可判断出

图2－1－5 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的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

解析

由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故D项错误；根据爱因斯坦

1

光电效应方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，故A错误、B正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C错误。

答案

B 3．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电1子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时

31A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek

61B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek

91C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek

12D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应

hchc1hc解析

对a、b、c三束光由光电效应方程有：－W＝Ek，－W＝Ek，由以上两式可得2λa3λaλa41hc411＝Ek，W＝Ek。当改用c光束照射该金属板时－W＝Ek－Ek＝Ek，故B正确。

339393λa答案

B 4．[导学号：16310746]用如图2－1－6甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知

图2－1－6 A．单色光a和c的频率相同，但a更强些

B．单色光a和c的频率相同，但a更弱些

C．单色光b的频率小于a的频率

D．改变电源的极性不可能有光电流产生

解析

由题图乙可知，a、c的遏止电压相同，根据光电效应方程可知单色光a和c的频率相同，但a产生的光电流大，说明。光的强度大，选项A正确，B错误；b的遏止电压大于a、c的

2

遏止电压，所以单色光b的频率大于a的频率，选项C错误；只要光的频率不变，改变电源的极性，仍可能有光电流产生，选项D错误。

答案

A 5．(多选)(2016·郑州模拟)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图2－1－7中的Ⅰ、Ⅱ所示。下列判断正确的是

图2－1－7 A．Ⅰ与Ⅱ不一定平行

B．乙金属的极限频率大

C．图象纵轴截距由入射光强度判定

D．Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系

解析

Ek－ν图象的斜率表示普朗克常量，图线与ν轴交点的横坐标表示极限频率，图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值逸出功，由金属材料判定，故B、D正确。

答案

BD 6．[导学号：16310747](多选)关于光电效应，下列说法正确的是

A．极限频率越大的金属材料逸出功越大

B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应

C．从金属表面出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多

解析

由逸出功W＝hν0知极限频率越大，逸出功越大，故A正确。发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度和光的照射时间无关，故B错误。根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，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，故C错误。在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，故D正确。

答案

AD 7．[导学号：16310748](多选)(2016·唐山调研)下列说法正确的是

A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型

B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性

3

C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说

D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应

h解析

卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A正确。根据λ＝p，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B错误。受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确。对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D正确。

答案

ACD 8．(多选)(2012·上海高考)某半导体激光器发射波长为1.5×106 m，功率为5.0×103 W的连－－续激光。已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的

A．是紫外线

B．是红外线

D．光子数约为每秒3.8×1016个

C．光子能量约为1.3×10－18 J

解析

由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A错误，B正确。P×1c光子能量E＝hν＝h≈1.3×10－19 J，C错误。每秒发射的光子数n＝E≈3.8×1016个，D正确。

λ答案

BD 9．(多选)(2016·渭南质检)分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有

hc

3λhcB．该种金属的逸出功为

λA．该种金属的逸出功为C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应

D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应

c1c12hc解析

由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv2，h＝W＋mv，又v＝2v，得

W＝，A正0120212λ22λ3λ确，B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误。

答案

AD 二、非选择题(共37分) 10．[导学号：16310749](10分)图2－1－8所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：

4

图2－1－8

(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________。

(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________。

(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压。

(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是

A．照射光频率不变，增加光强

C．增加A、K电极间的电压

B．照射光强度不变，增加光的频率

D．减小A、K电极间的电压

hν－hν0答案

(1)K

hν0

(2)hν－hν0＋eU

逐渐增大，直至保持不变

(3)

(4)A e11．(12分)(2016·衡水模拟)某光源能发出波长λ＝0.60 μm的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek＝4.0×10－20 J。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s求：(计算结果保留两位有效数字) (1)该可见光中每个光子的能量；

(2)该金属的逸出功。

c解析

(1)E＝h＝3.3×10－19 J。

λ(2)W＝E－Ek＝2.9×10－19 J。

答案

(1)3.3×10－19 J

(2)2.9×10－19 J 12．[导学号：16310750](15分)如图2－1－9甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)

图2－1－9

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(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能。

(2)该阴极材料的极限波长。

解析

(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数

－6Im0.64×1012n＝e＝－19(个)＝4.0×10(个)

1.6×10光电子的最大初动能为：

Ekm＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。

(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hλ0＝0.66 μm。

答案

(1)4.0×1012个

9.6×10－20 J

(2)0.66 μm cλ－hcλ0，代入数据得

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