3　粒子的波动性第二课时教学设计

波粒二象性练习题

一、单选题

1．下列说法正确的是( )

A. 光电效应和康普顿效应揭示了光具有波粒二象性

B. 牛顿第一定律是利用逻辑推理对实验事实进行分析的产物，能够用实验直接验证

C. 英国物理学家汤姆孙发现了电子，否定了“原子不可再分”的观点

D. 爱因斯坦首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点

2．分别用波长为λ和2的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3

C. 2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为(

) A. hc2

B. 3hc23hc4

D. 4hc5

3．当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为(

) A. 1.5 eV

B. 3.5 eV

C. 5.0 eV

D. 6.5 eV 4．如图所示为光电管工作原理图,当有波长(均指真空中的波长,下同)为的光照射阴极K

时,电路总有光电流,则(

) A. 换用波长为1(1B. 换用波长为2(2)

的光照阴极K

,电路中一定没有光电流

)

的光照射阴极K

,电路中一定有光电流

C. 增大电路中电源的端电压,电路中的光电流一定增大

D. 将电路中电源的极性反接,电路中一定没有光电流

5．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能已知钨的逸出功是4.54eV，锌的逸出功为4.62eV，Ek随入射光频率υ变化的Ek一υ图线，若将二者的图线画在同一个Ek一υ型标系中，则正确的图是（ ）

6．如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象，由图象可知，下列不正确的是( )

A. 图线的斜率表示普朗克常量h

B. 该金属的逸出功等于E

C. 该金属的逸出功等于hv0

D. 入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为2E

试卷第1页，总4页

7．从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出图乙所示的Uc﹣﹣ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性。已知电子的电荷量e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是（

）

A. heUC2Uc1v2v1

B. hUC2Uc1

ev2v1C. hev2v1v2v1

D. h

eUC2Uc1UC2Uc18．关于黑体辐射的强度与波长的关系，如图正确的是（ ）

9．光照在某金属表面上发生了光电效应。若只减弱光的强度，而保持频率不变，则（ ）

A. 有可能不发生光电效应

B. 逸出的光电子的最大初动能将减小

C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少

D. 从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加

10．如图所示为光电管工作原理图，当有波长（均指真空中的波长，下同）为λ的光照射阴极板K时，电路中有光电流，则（

）

A. 换用波长为λ1（λ1＞λ）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

B. 换用波长为λ2（λ2＜λ）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

C. 增加电路中电源的端电压，电路中的光电流可能增大

D. 将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流

11．用如图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AK键的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知

(

) A. 单色光a和c的频率相同，但a更弱些

B. 单色光a和b的频率相同，但a更强些

C. 单色光a的频率大于单色光c的频率

D. 单色光a的频率小于单色光b的频率

试卷第2页，总4页

12．某实验小组用图甲所示的电路研究、b两种单色光的光电效应规律，通过实验得到的光电流I与电压U的关系如图乙所示。则（

）

A. 、b两种光的频率v

B. 金属K对、b两种光的逸出功W>Wb

C. 、b两种光照射出的光电子的最大初动能EkEkb

D. 、b两种光对应的遏止电压U>Ub

二、多选题

13．如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．从图中可知(

) A. Ek与ν成正比

B. 入射光频率必须大于或等于极限频率c，才能产生光电效应

C. 对同一种金属而言，

Ek仅与ν有关

D. Ek与入射光强度成正比

14．图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是（

）

A. 由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大

B. 由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定

C. 只要增大电压，光电流就会一直增大

D. 不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应

15．如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压U0随入射光频串v 变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是( )

A. 两个光电管的饱和光电流一定相同

B. 光电子的最大初动能相同

C. 两个光电管的U0-v 图象的斜率相同

D. 因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压U0不同

16．2009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，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10.5eV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，读出此时电压试卷第3页，总4页

表的示数为6.0V；现保持滑片P的位置不变，以下判断正确的是( )

A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5eV

B. 若增大入射光的强度，电流计的计数不为零

C. 若用光子能量为12eV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9.5eV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

三、填空题

17．人们通过光的干涉或衍射现象认识到光具有________性；又通过________现象认识到光具有粒子性，总之，目前人们认为光具有波粒二象性。

18．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则该粒子的物质波的波长将___________ (粒子的质量保持不变) A．保持不变

B．变为原来波长的4倍

C．变为原来波长的一半

D．变为原来波长的2倍

19．如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：

(1)用频率为1的光照射光电管，此时电流表中有电流.调节真空少滑动变阻器，将触头P向_____端滑动(选填“a”或“b”)，使微安表示数恰好变为零，

记下电压表示U1.

(2)用频率为2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压

表示数U2.已知电子的电量为e.由上述实验可知，普朗克常量

h=______.(用上述已知量和测量量表示). 20．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像。由图像可知（______）

A．该金属的逸出功等于E

B．该金属的逸出功等于hν0

C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E

D．入射光的频率为02时，产生的光电子的最大初动能为E2

E．由该图像可得出普兰克常量h0E

试卷第4页，总4页

参考答案

1．C 【解析】光电效应和康普顿效应揭示了光具有，粒子性，A错误；牛顿第一定律是利用逻辑推理对实验事实进行分析的产物，不能够用实验直接验证，B错误；英国物理学家汤姆孙发现了电子，否定了“原子不可再分”的观点，C正确；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，D错误．

2．A 【解析】光子能量为：E=hc①

根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek=根据题意：λ1=λ，λ2=hc-W ②

23λ，Ek1：EK2=1：2 ③

联立①②③可得逸出W=3．B hc2，故BCD错误，A正确。故选A。

【解析】由从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5eV．而入射光的能量为5.0eV．则该金属的逸出功为3.5eV．而不论入射光的能量如何变化，逸出功却不变．所以恰好发生光电效应时，入射光的能量最低为3.5eV，B正确．

【点睛】当光照射金属时，电子吸收能量后逸出金属表面，逸出电子叫光电子，这现象称光电效应．从金属表面逸出的电子具有最大的初动能等于入射光的能量与逸出功之差．

4．B 【解析】A：用波长为的光照射阴极k时，电路中有光电流，知波长为为的光照射阴极k时，发生了光电效应，换用波长为1(1定有光电流。故A项错误。

B：换用波长为2(2故B项正确。

C：增加电路中电源两端的电压，当电流达到饱和电流后，不再增大。故C项错误。

D：将电路中电源的极性反接，光电子做减速运动，只要反向电压小于遏止电压，光电子还可能到达阳极，所以还可能有光电流。故D项错误。

点睛：在光电效应中，电子吸收能量变成光电子在没有电压的情况下会在光电管中自由扩散从而形成光电流。当加速电压U增加到一定值时，阴极K射出的光电子全部到达阳极，光电流达到饱和值；随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小，加到光电流为零时的电压就叫遏制电压，它使具有最大初速度的光电子也不能到达阳极。

5．A 【解析】由光电效应方程知，对金属钨EK=hv-4.54，对金属锌EK=hv-4.62，所以图象的斜率相同，图线应平行。又有W逸=hv极，则图线与横轴的截距点越大，金属锌的极限频率越大，故A正确，BCD错误。

6．D 【解析】根据光电效应方程EK=hγ-W0，知图线的斜率表示普朗克常量h，故A正确；根据光电效应方程Ek=hγ-W0，当γ=0时，Ek=-W0，由图象知纵轴截距-E，所以W0=E，即该金属的逸出功E，故B正确；图线与γ轴交点的横坐标是γ0，该金属的逸出功hγ0，故C正确；当入射光的频率为2γ0时，根据光电效应方程可知，Ek=h•2γ0-hγ0=hγ0=E，故D错误；本题选错误的，故选D。

点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与入射光频率图线的物理意义，知道斜率和截)光照射阴极k时，由于频率变小，不一定发生光电效应，电路中不一)光照射阴极k时，由于频率变大，一定发生光电效应，电路中一定有光电流。答案第1页，总4页

距表示的含义才能准确求解；

7．A 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程有：

根据动能定理有：

EkhvW0

eUCEk

得：

UCWhv0ee所以图象的斜率kUC2UC1h（eUC2UC1）

，解得：

hv2v1ev2v1故A项正确，BCD三项错误。

点睛：图象法处理数据时，要根据物理规律写出横纵坐标之间的关系式。结合图象的截距、斜率等求解。

8．B 【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故B正确，ACD错误。

点晴：解决本题的关键知道黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

9．C 【解析】试题分析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目．

入射光照射到某金属表面上发生光电效应。若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程EkmhvW0知，光电子的最大初动能不变，而光照强度影响光子数目，入射光的强度减弱，则入射光的光子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小，C正确．

10．C 【解析】用波长为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，换用波长为λ1（λ1＞λ）的光照射阴极K时，由于频率变小，不一定发生光电效应，电路中不一定有光电流，故A错误；换用波长为λ2（λ2＜λ）的光照射阴极K时，频率变大，一定能发生光电效应，电路中一定有光电流，故B错误；增加电路中电源的路端电压，电流在增大，当达到饱和电流，才不再增大，故C正确；将电路中电源的极性反接，光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流，故D错误。所以C正确，ABD错误。

11．D 【解析】A、C项：a、c两光照射后遏止电压相同，知产生的光电子最大初动能相等，可知a、c两光的频率相等，光子能量相等，即频率相同，由于a光的饱和电流较大，则a光的强度较大，故A、C错误；

B、D项：a光的遏止电压小于b光的遏止电压，所以产生的光电子最大初动能Eka光电效应方程EkEkb，根据爱因斯坦hW0

可知，

ab，故B错误，D正确。

点晴：解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与入射光频率的关系，并知道饱和光电流与光照强度有关。

12．A 【解析】单色光b照射后遏止电压较大，根据Ekm根据光电效应方程EkmeUc知，b光照射后产生的光电子最大初动能较大，hvW0得，b光的频率大于a光的频率，故A正确，CD错误；根据逸出功答案第2页，总4页

W0h0，可知同一金属极限频率相同，故逸出功相同，故B错误；故选A. 【点睛】根据遏止电压的大小比较光电子的最大初动能，从而结合光电效应方程比较入射光的频率．根据饱和电流的大小比较入射光的强度

13．BC 【解析】根据最大初动能Ekm与入射光频率ν 的关系图线知，图线不过原点，所以不是成正比关系。故A错误。由图线知，入射光的频率大于或等于极限频率时，最大初动能大于等于零，才能发生光电效应，故B正确。根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，同一种金属，逸出功相同，则最大初动能仅与v有关，故C正确。最大初动能与入射光的强度无关，故D错误。故选BC。

点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程Ekm=hv-W0，知道最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关．

14．AB 【解析】由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A正确；根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0=eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B正确；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故D错误。所以AB正确，CD错误。

15．CD 【解析】A项：虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故A错误；

B项：根据光电效应方程Ekm=hγ-W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B错误；

C项：由UC故C正确；

D项：根据光电效应方程有

Ekm=hγ-W0，根据能量守恒定律得：eUC=EKm

联立得：eUC=hv-W0

即UchW0h可知，Uc-γ图象的斜率k，所以两个光电管的eeeUc-v图象的斜率一定相同，hW0ee可知，入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压UC也不同，故D正确。

点晴：根据光电效应方程Ekm=hγ-W0和eUC=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式，分析遏止电压UC的关系以及光电子的最大初动能的关系．结合数学知识分析Uc-v图象的斜率关系．饱和光电流与入射光的强度有关。

16．AC 【解析】电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为6.0V，根据动能定理得，

．再根据光电效应方程知：

．故A正确．光电效应的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9.5eV的光照射阴极A，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；故选AC．

【点睛】图示电路所加的电压为反向电压，当电流计的读数恰好为零时，根据动能定理可以求出光电子的最大初动能，通过光电效应方程可以求出逸出功的大小．

17．

波动；

光电效应；

【解析】人们通过光的干涉或衍射现象认识到光具有波动性；又通过光电效应现象认识到光具有粒子性，总之目前人们认为光具有波粒二象性。

18．C 答案第3页，总4页

【解析】由题意可知，粒子速度为v时，

选C.

19．

a，

1=hmv；粒子速度为2v时，

2=h1，则2=1，故2mv2eU1U2v1v2

【解析】逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，根据电路图，只有K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零；

根据光电效应方程得Ek1h1W0eU1

Ek2h2W0eU2

联立解得h20．ABC 【解析】根据Ekm=hv-W0得，金属的截止频率等于ν0．纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，逸出功等于E，则E=hv0，故AB正确；根据光电效应方程有：EKm=hv-W，其中W为金属的逸出功：W=hv0；所以有：EKm═hv-hv0，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者W=hv0，当入射光的频率为2v0时，带入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故C正确。入射光的频率eU1U212。

v02时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D错误。由EKm=hv-W可知，图像的斜率等于h，则由该图像可得出普兰克常量h=Ev0，选项E错误；故选ABC。

点睛：此题关键是根据光电效应方程EKm=hv-W得出最大初动能与入射光频率的关系，结合图线的斜率和截距进行分析．

答案第4页，总4页