高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 光电效应+康普顿效应+Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 光电效应+康普顿效应+Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 67.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-18 19:23:29 | ||
图片预览
文档简介
光电效应 康普顿效应
1.[多选]光电效应实验的装置如图所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下面说法中正确的是( )
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
解析：选AD 弧光灯发出的紫外线可使锌板发生光电效应，锌板带正电，验电器小球带正电，验电器指针也带正电，使其指针发生偏转，故A、D正确，C错误；绿光的频率小于锌板的极限频率，所以用绿光照射锌板，验电器指针不会发生偏转，B错误。
2．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )
A．光电效应是瞬时发生的
B．所有金属都存在极限频率
C．光电流随着入射光增强而变大
D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大
解析：选C 光具有波粒二象性，即既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，与光的波动性矛盾，D项错误。
3．在做光电效应演示实验时，把某金属板连在验电器上，第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块贴膜的透明玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开。由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的( )
A．可见光成分 B．红外线成分
C．无线电波成分 D．紫外线成分
解析：选D 由于贴膜的透明玻璃能透过可见光，无线电波和红外线的频率均比可见光的频率小，均不能发生光电效应。
4．康普顿散射的主要特征是( )
A．散射光的波长与入射光的波长全然不同
B．散射光的波长有些与入射光的相同，但有些变短了，散射角的大小与散射波长无关
C．散射光的波长有些与入射光的相同，但也有变长的，也有变短的
D．散射光的波长有些与入射光的相同，有些散射光的波长比入射光的波长长些，且散射光波长的改变量与散射角的大小有关
解析：选D 光子和电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。散射角不同，能量减少情况不同，散射光的波长也有所不同。也有一部分光子与整个散射物的原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。故只有D正确。
5．下列对于光的波粒二象性的理解正确的是( )
A．一束传播的光，有时表现粒子性，有时表现波动性
B．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
C．光既有粒子的特征，又有波的特征。康普顿效应既说明光具有粒子性，也体现了光的波动性
D．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体
解析：选C 光同时具有波动性和粒子性，A项错误；光的波动性是光子本身固有的性质，不是光子之间相互作用引起的，B项错误；由光的波粒二象性和康普顿效应可知C项正确；光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，D项错误。
6．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
解析：选B 金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率。
7．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，而频率保持不变，那么( )
A．从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增长
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目将减少
D．有可能不发生光电效应
解析：选C 光电效应几乎是瞬时发生的，与入射光强度无关，A错。由于已经发生光电效应，说明入射光的频率大于该金属的极限频率，当频率保持不变时，一定能发生光电效应，D错。入射光的强度减弱，说明单位时间内入射到金属表面的光子数减少，所以单位时间内从金属表面逸出的光电子数目也将减少，C正确。逸出的光电子的最大初动能与入射光频率有关，与入射光强度无关，B错。
8．下列光电效应的规律中，用波动说能解释的是( )
A．入射光的频率必须大于、等于被照金属的极限频率才能产生光电效应
B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10－9 s
解析：选B 按照波动说，入射光只要足够强就能发生光电效应，A、C错误；入射光越强，光电流越强，B正确；按照波动说，入射光较弱时，只要照射足够长时间，就能发生光电效应，D错误。
9．[多选]在验证光的波粒二象性实验中，下列说法正确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将出现衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过狭缝的路线是直线
D．光的波动性是大量光子的运动规律
解析：选AD 单个光子表现为粒子性，大量光子表现为波动性，可知A、D正确，B错误；光子表现为波动性，通过狭缝的路线是不确定的，C错误。
10.[多选]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ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
解析：选AB 题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，选项C、D错误。
11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。
(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)。
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________ Hz，逸出功W＝________ J。
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________ J。
解析：(1)光电管中光束直接照射的K极为光电管的阴极，所以电极A为光电管的阳极。
(2)由Uc-ν图线可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz金属的逸出功
W＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J＝3.41×10－19 J。
(3)由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W可得产生的光电子的最大初动能
Ek＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J。
答案：(1)阳极 (2)5.15×1014 3.41×10－19
(3)1.23×10－19
12．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：
(1)紫光光子的能量是多少？
(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？
(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？
(h＝6.63×10－34 J·s)
解析：(1)紫光光子的能量
E＝hν＝h＝4.42×10－19 J。
(2)紫光频率
ν＝＝6.67×1014 Hz，
因为ν＞ν0，所以能产生光电效应。
(3)光电子的最大初动能为
Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J。
答案：(1)4.42×10－19 J (2)能
(3)1.36×10－19 J
1.[多选]光电效应实验的装置如图所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下面说法中正确的是( )
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
解析：选AD 弧光灯发出的紫外线可使锌板发生光电效应，锌板带正电，验电器小球带正电，验电器指针也带正电，使其指针发生偏转，故A、D正确，C错误；绿光的频率小于锌板的极限频率，所以用绿光照射锌板，验电器指针不会发生偏转，B错误。
2．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )
A．光电效应是瞬时发生的
B．所有金属都存在极限频率
C．光电流随着入射光增强而变大
D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大
解析：选C 光具有波粒二象性，即既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，与光的波动性矛盾，D项错误。
3．在做光电效应演示实验时，把某金属板连在验电器上，第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块贴膜的透明玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开。由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的( )
A．可见光成分 B．红外线成分
C．无线电波成分 D．紫外线成分
解析：选D 由于贴膜的透明玻璃能透过可见光，无线电波和红外线的频率均比可见光的频率小，均不能发生光电效应。
4．康普顿散射的主要特征是( )
A．散射光的波长与入射光的波长全然不同
B．散射光的波长有些与入射光的相同，但有些变短了，散射角的大小与散射波长无关
C．散射光的波长有些与入射光的相同，但也有变长的，也有变短的
D．散射光的波长有些与入射光的相同，有些散射光的波长比入射光的波长长些，且散射光波长的改变量与散射角的大小有关
解析：选D 光子和电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。散射角不同，能量减少情况不同，散射光的波长也有所不同。也有一部分光子与整个散射物的原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。故只有D正确。
5．下列对于光的波粒二象性的理解正确的是( )
A．一束传播的光，有时表现粒子性，有时表现波动性
B．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
C．光既有粒子的特征，又有波的特征。康普顿效应既说明光具有粒子性，也体现了光的波动性
D．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体
解析：选C 光同时具有波动性和粒子性，A项错误；光的波动性是光子本身固有的性质，不是光子之间相互作用引起的，B项错误；由光的波粒二象性和康普顿效应可知C项正确；光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，D项错误。
6．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
解析：选B 金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率。
7．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，而频率保持不变，那么( )
A．从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增长
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目将减少
D．有可能不发生光电效应
解析：选C 光电效应几乎是瞬时发生的，与入射光强度无关，A错。由于已经发生光电效应，说明入射光的频率大于该金属的极限频率，当频率保持不变时，一定能发生光电效应，D错。入射光的强度减弱，说明单位时间内入射到金属表面的光子数减少，所以单位时间内从金属表面逸出的光电子数目也将减少，C正确。逸出的光电子的最大初动能与入射光频率有关，与入射光强度无关，B错。
8．下列光电效应的规律中，用波动说能解释的是( )
A．入射光的频率必须大于、等于被照金属的极限频率才能产生光电效应
B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10－9 s
解析：选B 按照波动说，入射光只要足够强就能发生光电效应，A、C错误；入射光越强，光电流越强，B正确；按照波动说，入射光较弱时，只要照射足够长时间，就能发生光电效应，D错误。
9．[多选]在验证光的波粒二象性实验中，下列说法正确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将出现衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过狭缝的路线是直线
D．光的波动性是大量光子的运动规律
解析：选AD 单个光子表现为粒子性，大量光子表现为波动性，可知A、D正确，B错误；光子表现为波动性，通过狭缝的路线是不确定的，C错误。
10.[多选]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ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
解析：选AB 题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，选项C、D错误。
11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。
(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)。
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________ Hz，逸出功W＝________ J。
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________ J。
解析：(1)光电管中光束直接照射的K极为光电管的阴极，所以电极A为光电管的阳极。
(2)由Uc-ν图线可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz金属的逸出功
W＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J＝3.41×10－19 J。
(3)由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W可得产生的光电子的最大初动能
Ek＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J。
答案：(1)阳极 (2)5.15×1014 3.41×10－19
(3)1.23×10－19
12．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：
(1)紫光光子的能量是多少？
(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？
(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？
(h＝6.63×10－34 J·s)
解析：(1)紫光光子的能量
E＝hν＝h＝4.42×10－19 J。
(2)紫光频率
ν＝＝6.67×1014 Hz，
因为ν＞ν0，所以能产生光电效应。
(3)光电子的最大初动能为
Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J。
答案：(1)4.42×10－19 J (2)能
(3)1.36×10－19 J