波和粒子
1.关于电磁波在真空中传播速度,下列说法中正确的是( )
A.频率越高,传播速度越大
B.电磁波的能量越强,传播速度越大
C.波长越长,传播速度越大
D.频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度
2.有些动物在夜间几乎什么都看不到,而猫头鹰在夜间却有很好的视力,其原因是猫头鹰的眼睛( )
A.不需要光线,也能看到目标 B.自个儿发光,照亮搜索目标
C.可对红外线产生视觉 D.可对紫外线产生视觉
3.在真空中波长最短的可见光为( )
A.红光 B.黄光 C.紫光 D.绿光
4.天气晴朗时,树阴下地面上往往出现一些圆亮斑,这是阳光( )
A.干涉的结果 B.衍射的结果 C.成的实像 D.成的虚像
5.关于光子的能量,下列说法中正确的是( ).
A.光子的能量跟它在真空中的波长成正比
B.光子的能量跟它在真空中的频率成正比
C.光子的能量跟光子的速度平方成正比
D.以上说法都不正确
6.用频率为的单色光照射某种金属时,有光电子发射出,下列说法中正确的是( ).
A.一定是该金属的极限频率 B.增大入射光的频率,光电子数增大
C.增大入射光强度,光电子最大初动能增大
D.波长比该单色光短的光一定能使它产生光电效应
7.如图所示为光电管的工作电路,要使电路中形成较强的光电流,须在A、K两电极间加一直流电压,则( ).
A.电源正极应接在P点,光电子从K极发出
B.电源正极应接在P点,光电子从A极发出
C.电源正极应接在Q点,光电子从K极发出
D.电源正极应接在Q点,光电子从A极发出
8.关于伦琴射线,下列叙述中正确的是( )
A.伦琴射线的频率比紫外线的频率高 B.伦琴射线的波长比紫外线长
C.伦琴射线的穿透本领很大 D.伦琴射线的穿透本领与物质的密度无关
9.下列实验中,能证实光具有粒子性的是( ).
A.光电效应实验 B.光的双缝干涉实验
C.光的圆孔衍射实验 D.粒子散射实验
10.下列现象中,用光的波动说不能解释的是( ).
A.光电效应现象 B.光的色散现象 C.光的干涉现象 D.光的衍射现象
11.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.
①若增加黄光照射的强度,则毫安表_____________(选填“有”或“无”)示数.若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.
②若用几种都能使金属涂层发生光电效应的不同频率ν的光照射光电管中的金属涂层,分别测出能使毫安表的读数恰好减小到零时的不同电压值U,通过U和ν的几组对应数据,作出U-ν图象.则利用电子的电荷量e与U-ν图象的_____就可求得普朗克常量h(用纵轴表示U、横轴表示ν).
12.如图所示,一验电器与某金属板相连,在A处用一绿色灯照射该金属板,验电器张开一定偏角,关灯后,指针保持一定偏角.
(1)现用一带少量负电的金属小球与该金属板接触,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该金属板,验电器指针无偏转.那么,若改用强度更大的红外线灯照射该金属板,可观察到验电器指针______(填“有”或“无”)偏转.若改为强度很小的紫色灯照射该金属板,可观察到验电器指针______(填“有”或“无”)偏转.
13.有一种实验装置可以逐个地释放可见光子.在一次实验中,释放的光子频率为6×1014 Hz,光屏每秒钟接收到的光子能量为5×10-13 J,光子释放处到光屏的距离足够远,则根据以上数据可计算出空气中相邻两个光子间的平均距离约为______________________m.(普朗克常量h=6.626×10-34 J·s,保留两位有效数字)
14.某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为2.21 eV,用波长为2.5×10- 7 m的紫外线照射阴极,已知真空中的光速为3.0×108 m/s,元电荷为1.6×10-19 C,普朗克常量为6.63×10-34 J·s.则钾的极限频率是_______Hz,该光电管发射的光电子的最大初动能是________J.(保留二位有效数字)
15.分别用λ和λ的单色光照射同一金属,发出的光电子的最大初动能之比为1∶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是多大?
16.用波长是2.500×10-7m的光照射光电管的阴极,使光电流为零需加的遏止电压为2.60V,用波长为3.750×10-7m的光照射时,遏止电压为0.94V,求普朗克常量和产生光电效应的物质的逸出功(已知光速C=3.0×108m/s)。
17.一束光照射到质量为m的静止的粒子上,假设光与粒子作用后,运动方向与粒子运动方向一致,光的能量改变了E,求光子频率的变化以及粒子的速度大小.
18.在如图所示的装置中,K为一个金属板,A为一个金属电极,都密封在真空玻璃管中,单色光可通过玻璃壳照在K上,E为可调直流电源。实验发现,当用某种频率的单色光照射K时,K会发出电子(光电效应),这时,即使A、K间的电压等于零,回路中也有电流,当A的电势低于K时,电流仍不为零。A的电势比K低得越多,电流越小,当A比K的电势低到某一值Uc(遏止电压)时,电流消失。当改变照射光的频率ν时,遏止电压Uc也将随之改变。如果某次实验我们测出的一系列数据如图所示,若知道电子的电荷量e,则根据图象可求出
⑴该金属的截止频率为多少?
⑵该金属的逸出功W0为多少?
⑶普朗克常量h为多少?
参考答案
1.D
【解析】
【分析】
电磁波的传播不需介质,在真空中传播的速度等于光速。传播的速度与波长、频率无关,与传播的介质有关。
【详解】
电磁波传播的速度与频率、波长、电磁波的能量无关,与传播的介质有关,在真空中传播的速度等于光速。故ABC错误,D正确。
故选D。
2.C
【解析】
【详解】
猫头鹰在夜间却有很好的视力。其原因是猫头鹰的眼睛能对红外线产生视觉。故C正确,ABD错误。
故选C。
3.C
【解析】
【详解】
可见中波长从大到小依次为:红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、紫光,所以在真空中波长最短的可见光为紫光,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.C
【解析】
【详解】
浓密的枝叶间的空隙很小,这些空隙可以看成是小孔,由于太阳光直线传播,通过小孔照在地面上形成光斑。这些圆形小光斑实际上是太阳通过枝叶间的小孔所形成实像,故C正确,ABD错误。
故选C。
5.B
【解析】
【详解】
根据可知,光子在真空中的速度是定值,光子的能量与它的频率成正比,与它在真空中的波长成反比。
A.光子的能量跟它在真空中的波长成正比,与上述分析结论不符。故A错误。
B.光子的能量跟它在真空中的频率成正比,与上述分析结论相符。故B正确。
C.光子的能量跟光子的速度平方成正比,与上述分析结论不符。故C错误。
D.以上说法都不正确,与上述分析结论不符。故D错误。
故选B。
6.D
【解析】
【详解】
A.用频率为的单色光照射某种金属时,有光电子发射出,则一定大于该金属的极限频率。故A错误。
B.根据E=hv可知,增大入射光的频率,光子的能量增大。增加光的强度,光子的数目才增加,光电子数才增大。故B错误。
C.根据光电效应方程知,Ekm=hv-W0,增大入射光的频率,光电子的最大初动能增大,与入射光的强度无关。故C错误。
D.根据,可知波长越短,光的能量越大,所以波长比该单色光短的光一定能使它产生光电效应。故D正确。
故选D。
7.A
【解析】
【详解】
要使电路中形成较强的光电流,那么光照在K极上发出的光电子应能全部到达阳极A,电子受电场力应向左,可见A极电势应高于K极电势,故电源正极应接在P点,光电子从K极发出。
A.电源正极应接在P点,光电子从K极发出 。故A符合题意。
B.电源正极应接在P点,光电子从A极发出。故B不符合题意。
C.电源正极应接在Q点,光电子从K极发出 。故C不符合题意。
D.电源正极应接在Q点,光电子从A极发出。故D不符合题意。
故选A。
8.AC
【解析】
【详解】
AB.由电磁波谱可知,伦琴射线的频率比紫外线的频率高,伦琴射线的波长比紫外线短,故A正确,B错误;
CD.医学上常利用伦琴射线穿透能力强,检查人体内的病变及骨骼情况,故C正确,D错误。
故选AC。
9.AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.光电效应-认为光的能量是一份一份的,说明光具有粒子性。故A符合题意。
B.双缝干涉,认为光会叠加产生增强或减弱的效果,说明光具有波动性。故B不符合题意。
C.光的圆孔衍射,认为光会绕过障碍物,说明光具有波动性。故C不符合题意。
D.α粒子散射,验证了原子模型,利用了带电粒子在电场中的运动,说明α射线(光)的粒子性。故D符合题意。
故选AD。
10.AB
【解析】
【分析】
【详解】
A.光电效应认为光的能量是一份一份的,说明光具有粒子性,不能用波动说解释。故A符合题意。
B.色散是光的折射造成的,证明了光的粒子性。故B符合题意。
C.光的干涉现象说明光具有波动性。故C不符合题意。
D.光的衍射现象说明光具有波动性。故D不符合题意。
故选AB。
11.无;有;斜率
【解析】
【分析】
【详解】
①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,知所加的电压为反向电压,即最大初动能的光电子都不能到达另一端.增加黄光的强度,光电子的最大初动能不变,毫安表无示数.已知电子的电量为e,在这种黄光的照射下所发射的光电子的最大初动能等于电场力做功,即为:EK=eU;改用蓝光照射,入射光的频率增大,光电子的最大初动能增大,有光电子能到达另一端,毫安表有示数.
②根据爱因斯坦光电效应方程:,动能定理:eUc=Ek,得:,结合图象知:斜率;解得普朗克常量:h=ke.
12.(1)减小 (2)无 有
【解析】
【分析】
【详解】
(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.紫光的频率比绿光大,紫光能使锌板产生光电效应,验电器指针有偏转.
13.2.4×102
【解析】
设每秒释放光子数为n,有nhν=E,则相邻两个光子间的平均距离,联立解得Δl=2.4×102 m.
【点睛】本题是个综合性较强的题目,要求的理解能力较大,难点在于如何分析光子的个数.
14.5.3×1014Hz 4.4×10-19?J
【解析】
试题分析:(1)根据据逸出功W0=hγ0,得:;
(2)根据光电效应方程:EK=hγ-W0…①
光速、波长、频率之间关系为:…②
由①②解得:EK=4.4×10-19J
考点:光电效应方程
【名师点睛】本题考察知识点简单,但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系,逸出功W0=hγ0,和光电效应方程:EK=hγ-W; 同时注意逸出功计算时的单位,及运算的准确性.
15.
【解析】
【分析】
【详解】
由光电效应方程可得
由于
所以
16.h=6.64×10-34JS W=3.8×10-19J或2.38ev
【解析】根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能为:EKm=hγ-WA=?WA
又使光电流为零需加的遏止电压:
代入两组数据解得:
WA=?e?U1=3.8×10-19J
点睛:此题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.根据光电效应方程可求出最大初动能,该题是考查基础知识的好题.
17.
【解析】设光子原来的频率为,与粒子作用后频率为。
根据,所以。
根据动量守恒定律,所以
18.⑴⑵⑶
【解析】试题分析:由图可知读出金属的截止频率;根据光电效应方程,结合最大初动能与遏止电压的关系得出遏止电压与入射光频率的关系;再依据图象的斜率与截距的含义,从而即可求解.
(1)由图可知,当光的频率为时,遏止电压为0,此时入射光的频率等于金属的极限频率,所以该金属的极限频率,即截止频率为
(2)设光电子的最大初动能为,根据光电效应方程有
当A比K的电势低到某一值时,电流消失,光电子的最大初动能全部用来克服电场力做功,由动能定理有
联立以上两式可得
由上式可知, 图象斜率,截距为。,解得。
(3)有,解得,