第四章 波粒二象性 单元测试 Word版含答案
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| 名称 | 第四章 波粒二象性 单元测试 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 82.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-26 21:53:21 | ||
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2018-2019学年度教科版选修3-5 第四章 波粒二象性 单元测试
一、单选题
1.以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（ ）
A.?紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，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 B.?质子和中子结合成新原子核不一定有质量亏损，释放出能量 C.?有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需时间就是该放射性元素的半衰期 D.?氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大
2.用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，电流计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，电流计G的指针不发生偏转，那么（ ）
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计G的指针发生偏转 C.?用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c??????????D.?只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
3.频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为占Ekm ． 改用频率2v的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为：（h为普朗克常量）（?? ）
A.?Ekm﹣hv?????????????????????????????B.?2Ekm?????????????????????????????C.?Ekm+hv?????????????????????????????D.?Ekm+2hv
4.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( )
A.?a光束照射时，不能发生光电效应?????????????????????B.?c光束照射时，不能发生光电效应 C.?a光束照射时，释放出的光电子数目最多??????????D.?c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
5.下列说法中正确的是（ ）
A.?不确定性关系△x△p≥ 可以理解为微观粒子的动量和位置不可同时确定 B.?原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素 C.?升高放射性物质的温度，会缩短其半衰期 D.?卢瑟福的α粒子散射实验的结果证明了原子核是由质子和中子组成的
6.下表给出了一些金属材料的逸出功．
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出（10﹣19J）
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（普朗克常量h=6.6×10﹣34J?s，光速c=3.0×108m/s）（?? ）
A.?2种???????????????????????????????????????B.?3种???????????????????????????????????????C.?4种???????????????????????????????????????D.?5种
二、多选题
7.下列说法正确的是（?? ）
A.?“物体的长度”体现了量子化的思想 B.?发生光电效应时，增大入射光的强度能增大光电子的最大初动能 C.?比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定 D.?能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
8.下列说法正确的是（?? ）
A.?光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象 B.?比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C.?的半衰期是5天，12g 经过15天后还有1.5g未衰变 D.?太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 E.?氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大
9.下列说法正确的是（?? ）
A.?天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构 B.?若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行 C.?结合能越大，原子核结构一定越稳定 D.?用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应 E.?将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
10.下列说法正确的是（?? ）
A.?黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关 B.?德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想 C.?据光电效应方程Ek=hv﹣W0可知，发生光电效应时光电子最大初动能与入射光频率成正比 D.?用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多 E.?光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性
11.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（?? ）
A.?随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B.?随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加 C.?随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.?随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
12.已知使某种金属发生光电效应的截止频率为νc ， 则（? ）
A.?当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子?????????B.?当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc C.?当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大?????????D.?当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍
三、填空题
13.光电效应是光具有粒子性的有力证据．如图所示，是测定最大初动能和阴极材料的逸出功的实验装置．当开关S断开时，用光子能量为3.11eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.21V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.21时，电流表读数为零．从上述实验数据可知，此时光电子的最大初动能为 ?eV，该阴极材料的逸出功为 ?eV．
14.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ν1的光照射光电管，此时电流表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P向 端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U1 ． ②用频率为ν2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）．
15.根据玻尔理论，某种原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为En= （E1表示处于基态原子的能量，具体数值未知）．一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应，这两种光中频率中较低的为ν．用频率中为ν的光照射该金属产生的光电子的最大初动能为 ；该原子处于基态的原子能量E1为 ．已知普朗克常量为h，真空中的光速为c．
16.用频率为ν1的光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为E1 ， 用频率为ν2（ν2＞ν1）的光照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为 ，该金属发生光电效应的极限频率为 ．（普朗克常量为h）
17.如图1所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示．则光电子的最大初动能为 J ， 金属的逸出功为 J ．
18.用不同频率的光照射某金属，测量其反向遏止电压UC与入射光频率ν，得到UC﹣ν图象，根据图象求出该金属的截止频率νC= H ，金属的逸出功W= eV，普朗克常量h= J?s．
四、计算题
19.铝的极限频率为1.1×1015H ，现用频率为1.5×1015H 的光照射铝的表面，有光电子逸出．已知普朗克常量为h=6.6×10-34J?s．求光电子的最大初动能．
五、实验探究题
20.如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，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，则验电器指针偏角将 （填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转．
六、综合题
21.波长为λ＝0．17 μm的紫外线照射至金属圆筒上使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B＝5．6×10－6 T·m，光电子的质量m＝9．1×10－31 kg，电荷量e＝1．6×10－19 C，求：
（1）每个光电子的能量；
（2）金属筒的逸出功．
22.铝的逸出功为4．2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面．已知h＝6．63×10－34J·s，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【考点】光电效应
【解析】【解答】A、根据光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm=hv﹣W0 ， 与入射光的频率有关，与光的强度无关．故A错误． B、太阳辐射的能量主要来自太阳内的聚变反应．故B不正确． C、半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用．故C错误． D、氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子能量减小，根据 知，电子的动能增大，则氢原子的电势能减小．故D正确． 故选：D． 【分析】根据光电效应方程确定光电子的最大初动能与什么因素有关；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，即核聚变；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用；氢原子从高能级跃迁到低能级，能量减小，释放一定频率的光子，结合库仑引力提供向心力判断电子动能的变化，从而得出电势能的变化；玻尔将量子观念引入原子领域．
2.【答案】D
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知γA＞γ0 ， a光的波长小于b光的波长，A不符合题意． B、发生光电效应的条件：γ＞γ0 ， 增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，B不符合题意； C、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不符合题意； D、增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大．D符合题意． 故答案为：D． 【分析】根据爱因斯坦光电效应方程，进行判断和分析，注意结合发生光电效应的条件。
3.【答案】C
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm ， 根据光电效应方程知，逸出功W0=hv﹣Ekm ． 改用频率2v的光照射同一金属，则最大初动能Ekm′=2hv﹣W0=hv+Ekm ． 故C正确，A、B、D错误． 故选C． 【分析】根据光电效应方程求出逸出功的大小，改用频率2v的光照射同一金属，再通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
4.【答案】A
【考点】光电效应
【解析】【分析】某种A属的极限波长是不变的，由光电效应的实验规律可知，只有波长小于极限波长的光照射才会发生光电效应,再根据三种光的波长关系判断光电效应的产生。 某种A属的极限波长是不变的，由光电效应的实验规律可知，只有波长小于极限波长的光照射才会发生光电效应，故若b光照射恰能发生光电效应则a光照射不能发生光电效应。A正确、C错。 c光的波长小于b光的波长，所以一定能发生光电效应，B错。 且由可知，c光频率高，由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-ω可知释放的光电子最大初动能大，D错。 故答案选A。 【点评】 解决此类问题只要掌握住发生光电效应的条件是照射光的波长小于极限波长，光电效应是瞬时发生的，一个光子只能激发出一个光电子。
5.【答案】A
【考点】物质波
【解析】【解答】A、不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，即关系△x△p≥ 可以理解为微观粒子的动量和位置不可同时确定．故A正确； B、放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素比原来增加一个质子数，不是原来元素的同位素，故B错误； C、半衰期仅仅与元素本身有关，放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态和外部条件无关，升高放射性物质的温度，不会缩短其半衰期．故C不正确； D、卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的．故D错误．故选：A 【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：△x△p≥ ；β衰变时，中子转变成质子，放出电子，导致质子数增加1个，则产生新的原子；半衰期仅仅与元素本身有关；卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型．
6.【答案】A
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：光子能量E=h =4.95×10﹣19J，故铯和钙能发生光电效应．故B、C、D错误，A正确． 故选A． 【分析】光子能量E=h ，只有光子能量大于金属材料的逸出功，才能发生光电效应．
二、多选题
7.【答案】C,D
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故A错误． B、根据爱因斯坦光电效应方程： =hγ﹣W，知发生光电效应时，增大入射光的频率时才能增大光电子的最大初动能，与入射光的强度无关，故B错误． C、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故C正确． D、根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．故D正确． 故选：CD 【分析】“物体的长度”可以分割，不能体现量子化的思想．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率有关．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．结合这些知识分析．
8.【答案】B,C,D
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、光电效应是原子中的电子吸收光子，从而摆脱原子核的束缚，向外释放光电子的现象，故A错误； B、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．故B正确； C、半衰期是5天，12g Bi，经过15天后，经过三个半衰期，则有m=m0（ ）3=12× =1.5g未衰变，故C正确． D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故D正确． E、按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收能量，原子的能量增大；根据 = 可知，电子的动能减小．故E错误． 故选：BCD． 【分析】光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象；比结合能越大，原子核越稳定；要明确发生半衰期次数、衰变前总质量、衰变后质量之间的关系；太阳辐射的能量来自太阳内部的聚变反应；能级间跃迁时从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子．
9.【答案】A,D,E
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、放射性射线来自原子核，可知天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，故A正确． B、能否发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故B错误． C、比结合能越大，原子核越稳定，故C错误． D、用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，可知绿光的频率大于金属的极限频率，由于紫光的频率大于绿光的频率，换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应，故D正确． E、将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，故E正确． 故选：ADE． 【分析】天然放射现象说明原子核内部有复杂结构；当入射光的频率大于金属的极限频率，就会发生光电效应，与入射光的强度无关；比结合能越大，原子核越稳定；将核子束缚在原子核内的核力，是一种强相互作用力．
10.【答案】B,D,E
【考点】光电效应，物质波
【解析】【解答】解：A、根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，故A正确； B、德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想，故B正确； C、根据光电效应方程知Ekm=hv﹣W0 ， 光电子的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； D、用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，则光束中的光电子的数目越多，单位时间发出的光电子数越多，故D正确； E、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性．故E正确． 故选：BDE 【分析】黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关；德布罗意首先提出了物质波的猜想；光既有波动性，又有粒子性，康普顿效应揭示了光的粒子性． 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，根据光电效应方程得出最大初动能与什么因素有关．
11.【答案】A,C,D
【考点】物质波
【解析】【解答】解：由图可知，随着温度的升高，各种波动的辐射强度都有增加，且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故A、C、D正确，B错误． 故选ACD． 【分析】根据黑体辐射的实验规律图分析辐射强度与温度的关系，以及辐射确定的极大值随着温度变化的关系．
12.【答案】A,B
【考点】光电效应
【解析】【解答】某种金属产生光电效应的截止频率为νc ， 则逸出功W0＝hνc ， 当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子，故A选项符合题意；由光电效应方程，Ek＝2hνc－W0 ， 则Ek＝hνc ， 故B选项符合题意；逸出功只与金属材料有关，与入射光的频率无关，故C选项符合题意；若入射光的频率增大一倍，光电子的最大初动能增加大于一倍，故D选项不合题意。故答案为：AB 【分析】由发生光电效应的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，据此分析A，再由光电效应方程分析BD，金属的逸出功由金属本身决定。
三、填空题
13.【答案】1.21；1.90
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：由题意可知，遏止电压Uc=1.21V，则光电子的最大初动能Ekm=eUc=1.21eV． 根据光电效应方程得，Ekm=hv﹣W0 ， 解得逸出功W0=hv﹣Ekm=3.11﹣1.21eV=1.90eV． 故答案为：1.21，1.90． 【分析】根据遏止电压，结合动能定理求出光电子的最大初动能，结合光电效应方程求出阴极材料的逸出功．
14.【答案】a；
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：①根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，因只有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；②根据光电效应方程得，Ek1=hv1﹣W0=eU1 ． Ek2=hv2﹣W0=eU2 联立两式解得h= ． 故答案为：a； ． 【分析】根据电路图，当电子受到电场阻力运动时，则微安表示数才可能为零，从而可确定a、b电势高低；再根据光电效应方程，结合遏止电压和最大初动能的关系求出普朗克常量．
15.【答案】；
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：根据光电效应方程得，光电子的最大初动能 ． 从n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应，可知是从n=4跃迁到n=1，n=3跃迁到n=1， 较低频率的光子是从n=3跃迁到n=1时释放的，则有：E3﹣E1=hv， 即 ， 解得E1= ． 故答案为： ， ． 【分析】根据光电效应方程求出光电子的最大初动能．根据释放的能量等于两能级间的能级差，求出该原子处于基态时原子的能量．
16.【答案】h（ν2﹣ν1）+E1；
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：用频率为ν1的单色光照射该金属，根据Ekm=hν﹣W0可知，逸出的光电子的最大初动能为E1=hν1﹣W； 同理，当用频率为ν2（ν2＞ν1）的光照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为E2=hν2﹣W； 两式综合解得：E2=h（ν2﹣ν1）+E1； 当最大初动能为零时，则有：hν0=W；解得：ν0= = ； 故答案为：h（ν2﹣ν1）+E1； ． 【分析】根据光电效应方程Ekm=hν﹣W0进行分析，即可求解最大初动能，再根据当最大初动能为零时，hν0=W0 ， 即可求解极限频率．
17.【答案】3.2×10﹣19；4.8×10﹣19
【考点】光电效应
【解析】【解答】由图2可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是﹣2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为：2eV=3.2×10﹣19J ， 根据光电效应方程EKm=hγ﹣W0 ， W0=3eV=4.8×10﹣19J ． 故答案为：3.2×10﹣19；4.8×10﹣19 【分析】该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于﹣2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为2eV ， 根据光电效应方程EKm=hγ﹣W0 ， 求出逸出功． 光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而光的强度不会改变光电子的最大初动能，从而判断是否电流表是否有示数．
18.【答案】5.0×1014；2.0；6.4×10﹣34
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：根据光电效应方程得，Ekm=hγ﹣W0=hγ﹣hγ0 又Ekm=eUC 解得Uc= γ﹣ = γ﹣ ． 知图线的斜率 = ， 解得h=6.4×10﹣34J．s 当Uc=0，W0=2eV； 则有：γ=γ0=5.0×1014H ． 故答案为：5.0×1014 ， 2.0；6.4×10﹣34 【分析】根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量．遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率．
四、计算题
19.【答案】由 ，即得： ?， 由 得： 。
【考点】光电效应
【解析】【分析】光电效应；考查爱因斯坦光电效应方程，掌握发生光电效应现象的条件：入射光的频率大于或等于极限频率．当发生光电效应时，入射光的频率越高，而金属的逸出功是一定，则光电子的最大初动能越大。
五、实验探究题
20.【答案】（1）减小 （2）无
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：（1）在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小． （2）用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转． 故答案为：（1）减小；（2）无 【分析】（1）经过光照射后，锌板带正电，与带负电的物体接触，电荷会中和，故夹角会减小。 （2）根据光电效应公式可以看出，有无电子的溢出，是看光的频率是否足够高，与光强无关。
六、综合题
21.【答案】（1）解:光电子做匀速圆周运动时，在垂直磁场之间的平面内运动，它的动能即最大动能． 由向心力公式eBv＝ 得v＝ 所以 mv2＝ m（ ）2＝ ＝ ?J ＝4．41×10－19 J． （2）解:由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 得W0＝hν－ mv2 W0＝ － mv2 ， 代入数据得W0＝7．29×10－19 J．
【考点】光电效应
【解析】【分析】电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，求得运动的速度，再结合动能表达式，即可求解；根据爱因斯坦光电效应方程同，求得金属的逸出功。
22.【答案】（1）解:根据光电效应方程Ek＝hν－W0有 Ek＝ －W0＝ ?J－4．2×1．6×10－19 J＝3．225×10－19 J （2）解:由Ek＝eUc可得 Uc＝ ＝ ?V≈2．016 V． （3）解:由hνc＝W0知 νc＝ ＝ H ≈1．014×1015 H ．
【考点】光电效应
【解析】【分析】根据光电效应方程求解光电子的最大初动能；光电子动能减小到0时，反向电压即遏制电压，根据动能定理求解遏止电压； 再由逸出功W0=hvc ， 求出铝的截止频率vc。
一、单选题
1.以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是（ ）
A.?紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，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 B.?质子和中子结合成新原子核不一定有质量亏损，释放出能量 C.?有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需时间就是该放射性元素的半衰期 D.?氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大
2.用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，电流计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，电流计G的指针不发生偏转，那么（ ）
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计G的指针发生偏转 C.?用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c??????????D.?只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
3.频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为占Ekm ． 改用频率2v的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为：（h为普朗克常量）（?? ）
A.?Ekm﹣hv?????????????????????????????B.?2Ekm?????????????????????????????C.?Ekm+hv?????????????????????????????D.?Ekm+2hv
4.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( )
A.?a光束照射时，不能发生光电效应?????????????????????B.?c光束照射时，不能发生光电效应 C.?a光束照射时，释放出的光电子数目最多??????????D.?c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
5.下列说法中正确的是（ ）
A.?不确定性关系△x△p≥ 可以理解为微观粒子的动量和位置不可同时确定 B.?原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素 C.?升高放射性物质的温度，会缩短其半衰期 D.?卢瑟福的α粒子散射实验的结果证明了原子核是由质子和中子组成的
6.下表给出了一些金属材料的逸出功．
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出（10﹣19J）
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（普朗克常量h=6.6×10﹣34J?s，光速c=3.0×108m/s）（?? ）
A.?2种???????????????????????????????????????B.?3种???????????????????????????????????????C.?4种???????????????????????????????????????D.?5种
二、多选题
7.下列说法正确的是（?? ）
A.?“物体的长度”体现了量子化的思想 B.?发生光电效应时，增大入射光的强度能增大光电子的最大初动能 C.?比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定 D.?能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
8.下列说法正确的是（?? ）
A.?光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象 B.?比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C.?的半衰期是5天，12g 经过15天后还有1.5g未衰变 D.?太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 E.?氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大
9.下列说法正确的是（?? ）
A.?天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构 B.?若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行 C.?结合能越大，原子核结构一定越稳定 D.?用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应 E.?将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
10.下列说法正确的是（?? ）
A.?黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关 B.?德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想 C.?据光电效应方程Ek=hv﹣W0可知，发生光电效应时光电子最大初动能与入射光频率成正比 D.?用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多 E.?光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性
11.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（?? ）
A.?随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B.?随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加 C.?随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.?随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
12.已知使某种金属发生光电效应的截止频率为νc ， 则（? ）
A.?当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子?????????B.?当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc C.?当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大?????????D.?当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍
三、填空题
13.光电效应是光具有粒子性的有力证据．如图所示，是测定最大初动能和阴极材料的逸出功的实验装置．当开关S断开时，用光子能量为3.11eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.21V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.21时，电流表读数为零．从上述实验数据可知，此时光电子的最大初动能为 ?eV，该阴极材料的逸出功为 ?eV．
14.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ν1的光照射光电管，此时电流表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P向 端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U1 ． ②用频率为ν2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）．
15.根据玻尔理论，某种原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为En= （E1表示处于基态原子的能量，具体数值未知）．一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应，这两种光中频率中较低的为ν．用频率中为ν的光照射该金属产生的光电子的最大初动能为 ；该原子处于基态的原子能量E1为 ．已知普朗克常量为h，真空中的光速为c．
16.用频率为ν1的光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为E1 ， 用频率为ν2（ν2＞ν1）的光照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为 ，该金属发生光电效应的极限频率为 ．（普朗克常量为h）
17.如图1所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示．则光电子的最大初动能为 J ， 金属的逸出功为 J ．
18.用不同频率的光照射某金属，测量其反向遏止电压UC与入射光频率ν，得到UC﹣ν图象，根据图象求出该金属的截止频率νC= H ，金属的逸出功W= eV，普朗克常量h= J?s．
四、计算题
19.铝的极限频率为1.1×1015H ，现用频率为1.5×1015H 的光照射铝的表面，有光电子逸出．已知普朗克常量为h=6.6×10-34J?s．求光电子的最大初动能．
五、实验探究题
20.如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，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，则验电器指针偏角将 （填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转．
六、综合题
21.波长为λ＝0．17 μm的紫外线照射至金属圆筒上使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B＝5．6×10－6 T·m，光电子的质量m＝9．1×10－31 kg，电荷量e＝1．6×10－19 C，求：
（1）每个光电子的能量；
（2）金属筒的逸出功．
22.铝的逸出功为4．2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面．已知h＝6．63×10－34J·s，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【考点】光电效应
【解析】【解答】A、根据光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm=hv﹣W0 ， 与入射光的频率有关，与光的强度无关．故A错误． B、太阳辐射的能量主要来自太阳内的聚变反应．故B不正确． C、半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用．故C错误． D、氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子能量减小，根据 知，电子的动能增大，则氢原子的电势能减小．故D正确． 故选：D． 【分析】根据光电效应方程确定光电子的最大初动能与什么因素有关；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，即核聚变；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用；氢原子从高能级跃迁到低能级，能量减小，释放一定频率的光子，结合库仑引力提供向心力判断电子动能的变化，从而得出电势能的变化；玻尔将量子观念引入原子领域．
2.【答案】D
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知γA＞γ0 ， a光的波长小于b光的波长，A不符合题意． B、发生光电效应的条件：γ＞γ0 ， 增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，B不符合题意； C、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不符合题意； D、增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大．D符合题意． 故答案为：D． 【分析】根据爱因斯坦光电效应方程，进行判断和分析，注意结合发生光电效应的条件。
3.【答案】C
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm ， 根据光电效应方程知，逸出功W0=hv﹣Ekm ． 改用频率2v的光照射同一金属，则最大初动能Ekm′=2hv﹣W0=hv+Ekm ． 故C正确，A、B、D错误． 故选C． 【分析】根据光电效应方程求出逸出功的大小，改用频率2v的光照射同一金属，再通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
4.【答案】A
【考点】光电效应
【解析】【分析】某种A属的极限波长是不变的，由光电效应的实验规律可知，只有波长小于极限波长的光照射才会发生光电效应,再根据三种光的波长关系判断光电效应的产生。 某种A属的极限波长是不变的，由光电效应的实验规律可知，只有波长小于极限波长的光照射才会发生光电效应，故若b光照射恰能发生光电效应则a光照射不能发生光电效应。A正确、C错。 c光的波长小于b光的波长，所以一定能发生光电效应，B错。 且由可知，c光频率高，由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-ω可知释放的光电子最大初动能大，D错。 故答案选A。 【点评】 解决此类问题只要掌握住发生光电效应的条件是照射光的波长小于极限波长，光电效应是瞬时发生的，一个光子只能激发出一个光电子。
5.【答案】A
【考点】物质波
【解析】【解答】A、不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，即关系△x△p≥ 可以理解为微观粒子的动量和位置不可同时确定．故A正确； B、放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素比原来增加一个质子数，不是原来元素的同位素，故B错误； C、半衰期仅仅与元素本身有关，放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态和外部条件无关，升高放射性物质的温度，不会缩短其半衰期．故C不正确； D、卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的．故D错误．故选：A 【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：△x△p≥ ；β衰变时，中子转变成质子，放出电子，导致质子数增加1个，则产生新的原子；半衰期仅仅与元素本身有关；卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型．
6.【答案】A
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：光子能量E=h =4.95×10﹣19J，故铯和钙能发生光电效应．故B、C、D错误，A正确． 故选A． 【分析】光子能量E=h ，只有光子能量大于金属材料的逸出功，才能发生光电效应．
二、多选题
7.【答案】C,D
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故A错误． B、根据爱因斯坦光电效应方程： =hγ﹣W，知发生光电效应时，增大入射光的频率时才能增大光电子的最大初动能，与入射光的强度无关，故B错误． C、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故C正确． D、根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．故D正确． 故选：CD 【分析】“物体的长度”可以分割，不能体现量子化的思想．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率有关．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．结合这些知识分析．
8.【答案】B,C,D
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、光电效应是原子中的电子吸收光子，从而摆脱原子核的束缚，向外释放光电子的现象，故A错误； B、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．故B正确； C、半衰期是5天，12g Bi，经过15天后，经过三个半衰期，则有m=m0（ ）3=12× =1.5g未衰变，故C正确． D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故D正确． E、按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收能量，原子的能量增大；根据 = 可知，电子的动能减小．故E错误． 故选：BCD． 【分析】光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象；比结合能越大，原子核越稳定；要明确发生半衰期次数、衰变前总质量、衰变后质量之间的关系；太阳辐射的能量来自太阳内部的聚变反应；能级间跃迁时从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子．
9.【答案】A,D,E
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：A、放射性射线来自原子核，可知天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，故A正确． B、能否发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故B错误． C、比结合能越大，原子核越稳定，故C错误． D、用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，可知绿光的频率大于金属的极限频率，由于紫光的频率大于绿光的频率，换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应，故D正确． E、将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，故E正确． 故选：ADE． 【分析】天然放射现象说明原子核内部有复杂结构；当入射光的频率大于金属的极限频率，就会发生光电效应，与入射光的强度无关；比结合能越大，原子核越稳定；将核子束缚在原子核内的核力，是一种强相互作用力．
10.【答案】B,D,E
【考点】光电效应，物质波
【解析】【解答】解：A、根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，故A正确； B、德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想，故B正确； C、根据光电效应方程知Ekm=hv﹣W0 ， 光电子的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； D、用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，则光束中的光电子的数目越多，单位时间发出的光电子数越多，故D正确； E、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性．故E正确． 故选：BDE 【分析】黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关；德布罗意首先提出了物质波的猜想；光既有波动性，又有粒子性，康普顿效应揭示了光的粒子性． 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，根据光电效应方程得出最大初动能与什么因素有关．
11.【答案】A,C,D
【考点】物质波
【解析】【解答】解：由图可知，随着温度的升高，各种波动的辐射强度都有增加，且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故A、C、D正确，B错误． 故选ACD． 【分析】根据黑体辐射的实验规律图分析辐射强度与温度的关系，以及辐射确定的极大值随着温度变化的关系．
12.【答案】A,B
【考点】光电效应
【解析】【解答】某种金属产生光电效应的截止频率为νc ， 则逸出功W0＝hνc ， 当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子，故A选项符合题意；由光电效应方程，Ek＝2hνc－W0 ， 则Ek＝hνc ， 故B选项符合题意；逸出功只与金属材料有关，与入射光的频率无关，故C选项符合题意；若入射光的频率增大一倍，光电子的最大初动能增加大于一倍，故D选项不合题意。故答案为：AB 【分析】由发生光电效应的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，据此分析A，再由光电效应方程分析BD，金属的逸出功由金属本身决定。
三、填空题
13.【答案】1.21；1.90
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：由题意可知，遏止电压Uc=1.21V，则光电子的最大初动能Ekm=eUc=1.21eV． 根据光电效应方程得，Ekm=hv﹣W0 ， 解得逸出功W0=hv﹣Ekm=3.11﹣1.21eV=1.90eV． 故答案为：1.21，1.90． 【分析】根据遏止电压，结合动能定理求出光电子的最大初动能，结合光电效应方程求出阴极材料的逸出功．
14.【答案】a；
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：①根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，因只有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；②根据光电效应方程得，Ek1=hv1﹣W0=eU1 ． Ek2=hv2﹣W0=eU2 联立两式解得h= ． 故答案为：a； ． 【分析】根据电路图，当电子受到电场阻力运动时，则微安表示数才可能为零，从而可确定a、b电势高低；再根据光电效应方程，结合遏止电压和最大初动能的关系求出普朗克常量．
15.【答案】；
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：根据光电效应方程得，光电子的最大初动能 ． 从n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应，可知是从n=4跃迁到n=1，n=3跃迁到n=1， 较低频率的光子是从n=3跃迁到n=1时释放的，则有：E3﹣E1=hv， 即 ， 解得E1= ． 故答案为： ， ． 【分析】根据光电效应方程求出光电子的最大初动能．根据释放的能量等于两能级间的能级差，求出该原子处于基态时原子的能量．
16.【答案】h（ν2﹣ν1）+E1；
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：用频率为ν1的单色光照射该金属，根据Ekm=hν﹣W0可知，逸出的光电子的最大初动能为E1=hν1﹣W； 同理，当用频率为ν2（ν2＞ν1）的光照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为E2=hν2﹣W； 两式综合解得：E2=h（ν2﹣ν1）+E1； 当最大初动能为零时，则有：hν0=W；解得：ν0= = ； 故答案为：h（ν2﹣ν1）+E1； ． 【分析】根据光电效应方程Ekm=hν﹣W0进行分析，即可求解最大初动能，再根据当最大初动能为零时，hν0=W0 ， 即可求解极限频率．
17.【答案】3.2×10﹣19；4.8×10﹣19
【考点】光电效应
【解析】【解答】由图2可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是﹣2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为：2eV=3.2×10﹣19J ， 根据光电效应方程EKm=hγ﹣W0 ， W0=3eV=4.8×10﹣19J ． 故答案为：3.2×10﹣19；4.8×10﹣19 【分析】该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于﹣2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为2eV ， 根据光电效应方程EKm=hγ﹣W0 ， 求出逸出功． 光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而光的强度不会改变光电子的最大初动能，从而判断是否电流表是否有示数．
18.【答案】5.0×1014；2.0；6.4×10﹣34
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：根据光电效应方程得，Ekm=hγ﹣W0=hγ﹣hγ0 又Ekm=eUC 解得Uc= γ﹣ = γ﹣ ． 知图线的斜率 = ， 解得h=6.4×10﹣34J．s 当Uc=0，W0=2eV； 则有：γ=γ0=5.0×1014H ． 故答案为：5.0×1014 ， 2.0；6.4×10﹣34 【分析】根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量．遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率．
四、计算题
19.【答案】由 ，即得： ?， 由 得： 。
【考点】光电效应
【解析】【分析】光电效应；考查爱因斯坦光电效应方程，掌握发生光电效应现象的条件：入射光的频率大于或等于极限频率．当发生光电效应时，入射光的频率越高，而金属的逸出功是一定，则光电子的最大初动能越大。
五、实验探究题
20.【答案】（1）减小 （2）无
【考点】光电效应
【解析】【解答】解：（1）在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小． （2）用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转． 故答案为：（1）减小；（2）无 【分析】（1）经过光照射后，锌板带正电，与带负电的物体接触，电荷会中和，故夹角会减小。 （2）根据光电效应公式可以看出，有无电子的溢出，是看光的频率是否足够高，与光强无关。
六、综合题
21.【答案】（1）解:光电子做匀速圆周运动时，在垂直磁场之间的平面内运动，它的动能即最大动能． 由向心力公式eBv＝ 得v＝ 所以 mv2＝ m（ ）2＝ ＝ ?J ＝4．41×10－19 J． （2）解:由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 得W0＝hν－ mv2 W0＝ － mv2 ， 代入数据得W0＝7．29×10－19 J．
【考点】光电效应
【解析】【分析】电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，求得运动的速度，再结合动能表达式，即可求解；根据爱因斯坦光电效应方程同，求得金属的逸出功。
22.【答案】（1）解:根据光电效应方程Ek＝hν－W0有 Ek＝ －W0＝ ?J－4．2×1．6×10－19 J＝3．225×10－19 J （2）解:由Ek＝eUc可得 Uc＝ ＝ ?V≈2．016 V． （3）解:由hνc＝W0知 νc＝ ＝ H ≈1．014×1015 H ．
【考点】光电效应
【解析】【分析】根据光电效应方程求解光电子的最大初动能；光电子动能减小到0时，反向电压即遏制电压，根据动能定理求解遏止电压； 再由逸出功W0=hvc ， 求出铝的截止频率vc。