章末质量评估（四）
（时间：75分钟 分值：100分）
一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分.每小题中只有一个选项是正确的，选对得4分，错选、不选或多选不得分.）
1.利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（ ）
A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子
B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出
D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子
解析：根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需时间的积累，故选项A正确.
答案：A
2.关于光电效应，以下说法正确的是（ ）
A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C.能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功
D.用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应
解析：Ek＝hν－W0一次函数关系，所以A错误；光电流的强弱主要是取决于光电子的数目，故B错误；只有入射光频率才能够发生光电效应C正确；黄光频率小于绿光的频率，但是发生光电效应只需要黄光频率大于截止频率，就可以产生光电效应，D错误.
答案：C
3.紫外线光子的动量为，一个静止的O3吸收了一个紫外线光子后（ ）
A.仍然静止
B.沿着光子原来运动的方向运动
C.沿光子运动相反方向运动
D.可能向任何方向运动
解析：由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O3分子与光子原来运动方向相同，故B正确.
答案：B
4.用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面.单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是 （ ）
A.λ1>λ2，WC>WD B.λ1>λ2，WCC.λ1<λ2，WC>WD D.λ1<λ2，WC解析：由题意知，A光光子的能量大于B光光子的能量，根据E＝hν＝h，得λ1<λ2；又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以WC答案：D
5.下列实验现象中，哪一个实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难（ ）
A.光电效应 B.光的衍射
C.多普勒效应 D.光的干涉
解析：光的干涉、衍射以及多普勒效应说明光具有波动性，支持了光的波动说.光电效应现象说明光具有粒子性，使得光的波动说遇到了巨大困难.故A正确，B、C、D错误.
答案：A
6.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常量）（ ）
A.hν B.Nhν
C.Nhν D.2Nhν
解析：据光子说可知，光子能量与频率有关，一个光子能量为ε＝hν（h为普朗克常量），N个光子的能量为Nhν，所以选项C正确.
答案：C
7.智能手机大部分带有照相机，用来衡量手机的照相机性能的一个非常重要的指标就是像素.1像素可理解为光子打在光屏上一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为（ ）
A.光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的
B.光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
C.大量光子表现光具有粒子性
D.光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性
解析：由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，选项D正确.
答案：D
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选不得分.）
8.紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出.已知地球表面太阳光中紫外线的波长主要在315～400 nm之间，而明火中的紫外线的波长主要在200～280 nm之间.在光电效应中，某种金属的极限频率所对应的波长叫金属的极限波长.下列说法正确的是 （ ）
A.要实现有效报警，阴极所用材料的极限波长应大于280 nm且小于315 nm
B.明火照射到K极的时间要足够长，c、d端才有信号输出
C.仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的信号为零
D.火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子的最大初动能越大
解析：只有入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长时，才能发生光电效应.要实现有效报警，光电管阴极的极限波长应大于明火中的紫外线的波长，并小于太阳光中的紫外线的波长，A正确；c、d端有信号输出，与明火照射到K极的时间无关，与紫外线的频率有关，B错误；仅有太阳光照射光电管时，入射光的频率小于金属的截止频率，不会发生光电效应，c、d端输出的信号为零，C正确；火灾报警时，根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，照射光电管的紫外线的波长越短，其频率越大，逸出的光电子的最大初动能越大，D错误.
答案：AC
9.美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h，电子的电荷量用e表示，下列说法正确的是（ ）
A.入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B.由Uc-ν图像可知，这种金属的截止频率为νc
C.增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
D.普朗克常量h＝
解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故C错误；根据Ek＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝，当遏止电压为零时，ν＝νc.故B、D正确.
答案：BD
10.如图所示，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成.用波长为λ的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，饱和光电流的值（当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）为I，电子电荷量为e，则（ ）
A.若入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K发射的光电子的最大初动能可能增大
B.若改用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子
C.每秒钟内由K极发射的光电子数目为
D.发射的电子到达A极时的动能最大值为hc
解析：从阴极K发射的光电子的最大初动能Ekm＝hν－W0，与入射光强度无关，入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K发射的光电子的最大初动能不变，故A错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，又根据Ekm＝hν－W0可得，用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，故B正确；由K极发射的光电子数目为n＝＝，每秒钟内由K极发射的光电子数目为，故C正确；发射的电子到达A极时的动能最大值为Ekm＝hν－W0＝－＝hc，故D正确.
答案：BCD
三、非选择题（本大题共5小题，共54分.）
11.（8分）如图所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转.若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U.若此时增加黄光照射的强度，则毫安表 （选填“有”或“无”）示数.若此时改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表 （选填“有”或“无”）示数.
解析：光电效应的原理是当有频率足够大的光照射到金属表面时，将会使金属中的电子获得足够能量而从表面逸出，逸出的光电子向另一极板定向移动而形成电流.当增加黄光照射的强度时，不能增加光电子的最大初动能，故毫安表无示数.当改用蓝光照射时，光电子的最大初动能增大，光电子能到达A极，形成电流.
答案：无 有
12.（10分）如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角.
（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针 （选填“有”或“无”）偏转.
解析：（1）锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将变小.注意，静电计与锌板带同种电荷.
（2）要发生光电效应现象，照射光的频率必须高于这种金属的极限频率，而与照射光的强度无关.用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光的要低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转.
答案：（1）减小 （2）无
13.（12分）在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2J.求每个脉冲中的光子数目.（已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s，计算结果保留一位有效数字）
解析：光子能量ε＝，
光子数目n＝，
代入数据得n≈5×1016.
答案：5×1016
14.（12分）德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：
（1）电子的动量的大小；
（2）试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小.（电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，计算结果保留一位有效数字）
解析：（1）由λ＝知电子的动量p＝＝1.5×10－23 kg·m/s.
（2）电子在电场中加速，有eU＝mv2
又mv2＝
解得U＝＝≈8×102 V.
答案：（1）1.5×10－23 kg·m/s （2）U＝ 8×102 V
15.（12分）铝的逸出功是4.2 eV，现在用波长200 nm的光照射铝的表面.求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率.
解析：（1）根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得
Ekm＝－W0，
代入数据解得Ekm＝3.225×10－19 J.
（2）由Ekm＝eU0，
可得U0＝，
代入数据解得U0≈2.016 V.
（3）由hν0＝W0，
可得ν0＝，
代入数据解得ν0≈1.014×1015Hz.
答案：（1）3.225×10－19J（2）2.016V（3）1.014×1015Hz
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第四章 波粒二象性
光电效应具有瞬时性 光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程
组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的最大动能/eV
第一组 1
2
3 4.0
4.0
4.0 弱
中
强 29
43
60 0.9
0.9
0.9
第二组 4
5
6 6.0
6.0
6.0 弱
中
强 27
40
55 2.9
2.9
2.9
B
90
8
B
90
8
的粒子性
的最大初动能
截止频率
概念
压
物质波
确定性关系
的概念
性个假院光子说{光子的能
方程
频率
存在
规
现象或规
式
性
康普顿效应
确定性关系
En/或
C3
C
图丙
图丁
Wo
K
O
钠
