上海市丰华高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：波和粒子 单元测试题（含解析）

波和粒子
1．一束黄光照射某金属表面发生了光电效应，下列说法正确的是
A．若增加黄光的照射强度，则逸出的光电子数不变
B．若增加黄光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用红光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用红光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
2．如图所示，在光电效应实验中，用不相同频率的单色光照射光电管的阴极，关于光电效应，下列判断正确的是( )
A．光电管的阴极材料不同，在入射光频率相同时，则遏止电压UC一定相同
B．光电管的阴极材料不同，在入射光频率相同时，光电子的最大初动能一定相同
C．如图电路中，只要入射光频率大于光电管阴极材料的极限频率，电流表示数一定不为零
D．光电管阴极材料不同，但遏止电压UC－ν图像的斜率相同
3．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量取6.63×10-34J?S，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
A．2.3×10-18W B．3.8×10-19W C．7.0×10-18W D．1.2×10-18W
4．如图所示，用波长为λ0的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为0.8λ0的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的3倍时，电流表的示数又恰好减小为零．已知普朗克常数为h，真空中光速为c．该金属的逸出功为( )
A． B． C． D．
5．关于不确定性关系，下列说法中正确的是（ ）
A．不能精确地测定微观粒子的动量
B．不能同时精确地测定微观粒子的位置和动量
C．不能精确地测定宏观物体的动量
D．对于宏观物体若要比较准确地测量其动量，则其位置无法测量
6．在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为v、2v的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为1：2，普朗克常量用h表示，则　　
A．光电子的最大初动能之比为1：4
B．该金属的逸出功为当
C．该金属的截止频率为
D．用频率为的单色光照射该金属时能发生光电效应
7．如图所示，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用ｂ光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，则
A．a光的强度一定大于b光
B．b光的频率一定小于a光频率
C．a光照射光电管时，电流计中的光电流沿d到c方向
D．将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，其遏止电压将减小
8．如图所示，在光电效应实验中，用频率为的单色光a照射到光电管的阴极K上，光电子的最大初动能为Eka，遏止电压为Ua．下列说法正确的是
A．若换用频率小的单色光b做实验，一定不能发生光电效应
B．若换用频率大的单色光b做实验，则最大初动能满足Ekb＞Eka
C．若实验中增大单色光a强度，则遏止电压也会增大
D．增大单色光a的强度，保持滑片P不动，光电流变大
9．如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是
A．入射光子的能量为h
B．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU
C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出
D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
10．在光电效应实验中，飞飞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)，如图所示，则可判断出
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．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
C．乙光在水中的传播速度比丙光在水中传播的速度大
D．位于水面下同一深度的乙光和丙光组成的点光源照亮水面的面积乙光大
11．在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置（即△x更小），则 的测量一定会更不准确（即△p更大），也就是说，不可能同时准确地测量粒子的 和 ．
12．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．（ 已知电子电量为 ）
13．已知某金属的逸出功为2.25 eV，则入射光子的最低频率是________Hz（保留三位有效数字）时就可以使其发生光电效应，此种频率的光的颜色是________． (附表：可见光中各色光在真空中波长)可见光各色光在真空中波长
光色 波长λ(nm) 代表波长(nm)
红(Red) 630～780 700
橙(Orange) 600～630 620
黄(Yellow) 570～600 580
绿(Green) 500～570 550
青(Cyan) 470～500 500
蓝(Blue) 420～470 470
紫(Purple) 380～420 420
14．已知普朗克常量为h=6.6×10﹣34J，铝的极限频率为1.1×1015Hz，其电子的逸出功为_____________，现用频率为1.5×1015Hz的光照射铝的表面．是否有光电子逸出？___________ （填“有”、“没有”或“不能确定”）．若有光电子逸出，则逸出的光电子的最大初动能为____________．
15．几种金属的逸出功W0见下表：
金属 钨 钙 钠 钾 铷
W0（×10-19J） 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
用一束可见光照射上述金属的表面，已知该可见光的波长的范围为4.0×10-7m~7.6×10-7 m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s，光速c=3×108m/s．
（1）请通过计算说明哪些金属能发生光电效应?
（2）照射哪种金属时逸出的光电子最大初动能最大？最大值是多少？
16．铝的极限频率为1.1×1015Hz，现用频率为1.5×1015Hz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．
17．人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？
18．用频率为1.00×1015Hz的紫外线照射钠的表面，释放出来的光电子的最大动能为1.86eV，求钠的光电效应极限频率.
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
AB．光的强度增大，则单位时间内逸出的光电子数目增多，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能不变，故AB错误；
C．因为红光的频率小于黄光的频率，不一定发生光电效应，故C正确；
D．若是红色光照射，若能发生光电效应，根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，由于红色光的频率小，所以光电子的最大初动能减小，故D错误。
2．D
【解析】
【详解】
AB. 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
可知，入射光的频率相同，逸出功W0不同，则最大初动能和遏止电压UC也不同，故AB错误。
C. 入射光频率大于光电管阴极材料的极限频率，有光电子射出，但是当最大初动能小于eUC，仍无法到达阳极，回路无电流，故C错误。
D.根据
可知遏止电压UC－ν图像的斜率相同都为，故D正确。
3．A
【解析】
绿光光子能量J，每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔才能
被入察觉，所以W．
A.由计算可知人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是2.3×10-18W，故A正确；
B.由计算可知人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是2.3×10-18W，故B错误；
C.由计算可知人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是2.3×10-18W，故C错误；
D.由计算可知人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是2.3×10-18W，故D错误．
4．D
【解析】
【详解】
根据光电效应方程：，电流刚好为零时：，联立解得：，设第一次电压表示数为U，根据题意得：，，联立解得：，ABC错误，D正确
5．B
【解析】
【详解】
不确定性原理表明，在微观世界，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：
．
故选B．
6．AB
【解析】
本题考查光电效应的规律。
【详解】
A. 逸出的光电子最大速度之比为1：2，光电子最大的动能：
则两次逸出的光电子的动能的之比为1：4，故A正确；
B. 光子能量分别为：和
根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：
，
联立可得逸出功：，故B正确；
C. 逸出功为，那么金属的截止频率为，故C错误；
D. 用频率为的单色光照射，因，不满足光电效应发生条件，因此不能发生光电效应，故D错误。
故选AB。
7．BC
【解析】
【详解】
AB．因a光照射光电管时能发生光电效应，而b光照射光电管时不能发生光电效应，可知a光的频率一定大于b光的频率，选项A错误，B正确；
C．电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，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，故C正确。
D．将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，根据,则其遏止电压将变大，选项D错误。
8．BD
【解析】
【详解】
A．根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，若换用频率小的单色光做实验，也可能发生光电效应，故A错误；
B．若换用频率大的单色光做实验，根据光电效应方程可知，，最大初动能增大，满足，故B正确；
C．根据动能定理可知，，增大单色光强度，遏止电压不会增大，故C错误；
D．增大单色光的强度，保持滑片不动，则光电子增多，光电流变大，故D正确。
故选BD。
9．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A、根据，而，则光子的能量为，故A正确；
B、光电子的逸出最大动能，根据动能定理，，则当到达A板的光电子的最大动能为，故B正确；
C、金属板的逸出功与极限频率有关，与入射率无关，故C错误．
D、若减小入射光的波长，那么频率增大，仍一定会有光电子逸出，故D正确；
点睛：解决本题的关键掌握发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率．以及知道动能定理的应用，并理解光电效应方程的应用，注意入射光的频率决定光电子的最大初动能．
10．CD
【解析】
【详解】
A．由于是同一光电管，因而不论对哪种光，金属的截止频率和逸出功相同，对于甲、乙两种光，遏止电压相同，由：
知两种光的频率相同，故A错误.
B．丙光的遏止电压较大，对应的光电子的最大初动能较大，因而丙光的频率较高，波长较短，故B错误.
C．根据折射率和频率的关系可知乙光折射率小于丙光折射率，故根据：
可知在某一介质中乙光的速度大于丙光的速度，故C正确.
D．根据：
可知乙光发生全反射的临界角比丙光大，故乙光和丙光组成的点光源照亮水面的面积乙光大，所以D正确.
11．动量，位置，动量
【解析】
试题分析：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≥．
解：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≥，更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了．
也就是说，不可能同时准确地测量粒子位置与动量；
故答案为动量，位置，动量．
【点评】本题要知道不确定性原理，理解粒子的位置与动量不可同时被确定，要知道不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体．
12．3.2×10﹣19；4.8×10﹣19J．
【解析】
试题分析：由图线可知，光电子的截止电压为2V,由动能定理可知光电子的最大初动能为；金属的逸出功为
考点：光电效应.
13．5.43×1014 绿光
【解析】
（1）根据W0=hv0得：金属钾发生光电效应的极限频率： .
（2）由图可知对应的是绿光．
14． 7.293×10﹣19J； 有； 2.64×10﹣19J
【解析】当用频率为极限频率的光照射时，光子刚好发生光电效应，则最大初动能为零，则逸出功WA=hγ0
即得：WA=6.63×10-34×1.1×1015=7.293×10-19J
1.5×1015Hz＞1.1×1015Hz，则能发生光电效应，有光电子逸出，
由爱因斯坦光电效应方程EKm=hγ-WA得：
EKm=6.63×10-34×1.5×1015-7.293×10-19?J=2.64×10-19?J
点睛：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．
15．（1）纳、钾、铷能发生光电效应（2）
【解析】
（1）由得
取λ=4.0×10–7m，则E=4.97×10–19J
根据E>W0,可发生光电效应，判断纳、钾、铷能发生光电效应．
（2）由爱因斯坦光电效应方程：，可知越大、越小，逸出的光电
子初动能越大，所以照射金属铷时，逸出的光电子最大初动能最大
将E=4.97×10–19J和J带入可得， J
16．
【解析】
试题分析：由，即得：，
由得：。
考点：光电效应
【名师点睛】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。
17．对应的是红外辐射，能量子值为2.12×10-22 J．
【解析】查表可得波长为940 μm的辐射为红外辐射，其能量子的值为： ．
点睛：本题考查普朗克常量和能量子值的求法，知道能量子公式和光速的公式是解题的关键，注意计算过程单位的同一．
18．5.5×1014Hz
【解析】因逸出功：W=hγ0；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：EKm=hγ-hγ0
则