1、2能量量子化和光的粒子性
1．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用可见光照射锌板时，验电器指针不偏转。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度（ ）
A．若减小紫外线的强度，验电器的指针也会偏转
B．若改用红光长时间照射，验电器的指针也会偏转
C．用紫外线照射锌板时，锌板带正电，验电器带负电
D．这个现象说明了光具有波动性
【答案】A
【详解】AB．发生光电效应的条件是照射光的频率大于锌的极限频率，若减小紫外线的强度，但频率未变，则锌板仍然会发生光电效应，验电器的指针也会偏转。若改用红光长时间照射，由于红光的频率比紫外线低，所以不一定高于锌的极限频率，锌板不一定会发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转，故A正确，B错误；
C．用紫外线照射锌板时，锌板发射出光电子，从而带正电，而验电器通过导线与锌板相连，也带正电，故C错误；
D．光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误,故选A。
2．2021年央视春晚首次采用5G信号“云”传播方式，使“云”观众、“云”演员和春晚互动起来，与4G信号相比，5G信号使用频率更高的电磁波，每秒传送的数据量是4G的50～100倍，5G信号网络的高性能很好的实现了观众的良好体验。相比4G信号（ ）
A．5G信号的光子能量更大
B．5G信号的衍射更明显
C．5G信号的传播速度更大
D．5G信号的波长更长
【答案】A
【详解】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知，5G使用的电磁波比4G光子能量更大，选项A正确；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，选项B错误；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；5G的频率比4G高，即5G的折射率比4G大，根据光在介质中的传播速度为，折射率越大的光在介质中的传播速度越小，选项C错误；
D．频率越高的电磁波波长越短，因5G使用的电磁波频率更高，所以5G信号的波长更短，选项D错误,故选A。
3．用一束光照射锌板，却未发生光电效应现象，这是由于（ ）
A．照射时间太短
B．照射光波频率太低
C．照射光线太暗
D．照射光波波长太短
【答案】B
【详解】根据光电效应的规律可知，用一束光照射锌板，却未发生光电效应现象，这是由于照射光波频率太低，波长太长，与光强和照射时间无关。
故选B。
4．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极金属材料的逸出功为
B．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极发生光电效应现象
【答案】A
【详解】A．由图甲可知光子的能量为
由图丙可知遏止电压为7V，所以光电子的初动能为
所以金属材料的逸出功为
故A正确；
B．由排列组合的规律可知，处于激发态的氢原子跃迁时能够发出6种频率的光，故B错误；
C．光电子由阴极K向对面的极板运动，形成的电流在图乙中从右向左流动，要阻止该电流，需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故C错误；
D．只要光子的能量大于，就可以使阴极发生光电效应，由图甲可知满足要求的有3种频率的光子，故D错误,故选A。
5．光电效应的实验结论是：对于某种金属（ ）
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电流就越大
【答案】A
【详解】AB．每种金属都有它的极限频率，只有入射光子的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，无论光照强度多强，都不能发生光电效应，
B错误A正确；
C．由光电效应方程
可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，
C错误；
D．由光电效应方程
根据光电效应方程可知，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光子的初动能增大，光电流的强弱与入射光频率无直接关系，D错误。
故选A。
6．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．乙光的波长大于丙光的波长
C．甲乙两种光的强度相等
D．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
【答案】B
【详解】A．根据光电效应方程可得
入射光的频率越高，对应的截止电压Uc越大．甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故A错误；
B．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长；故B正确；
C．甲光的饱和光电流大于乙光的饱和光电流，可知甲光的强度大于乙光的强度，故C错误；
D．丙光的截止电压大于甲光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，故D错误,故选B。
7．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是（ ）
A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B．光的频率小于光的频率
C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D．光照射光电管发出光电子的初动能一定小于光照射光电管发出光电子的初动能
【答案】B
【详解】A．随着所加电压的增大，电流增大，当达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，A错误；
B．光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据
入射光的频率越高，对应的遏止电压越大．光、光的遏止电压相等，所以光、光的频率相等，而光的遏止电压大，则频率大，B正确；
C．根据光电效应方程可知
光电子的能量，即初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，C错误；
D．根据光电效应方程可知
光的频率小于光的频率，光照射光电管发出光电子的最大初动能一定小于光照射光电管发出光电子的最大初动能，光电子飞出金属表面时，会受到干扰损失动能，所以光照射光电管发出光电子的初动能不一定小于光照射光电管发出光电子的初动能，D错误,故选B。
8．某半圆形玻璃砖横截面如图所示，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射，则a、b两束光（ ）
A．在同种均匀介质中传播，b光的传播速度较大
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角大
C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能
D．分别通过同一双缝干涉装置，b光相邻亮纹的间距大
【答案】BC
【详解】A．由图知，b光发生了全反射，a光未发生全反射，说明b光全反射临界角较小，根据
得知，b光的折射率较大，根据
知，在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，b的传播速度较小，
A错误；
B．b光的折射率较大，由折射定律
知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角小，a光的折射角大，B
正确；
C．b光的折射率大，则b光的频率大，若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能，C正确；
D．b光的折射率大，频率大，则b光的波长小，根据
知，a光的条纹间距大，D错误,故选BC。
9．研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用黄光照射阴极时，电流表示数不为零，则下列说法正确的是（ ）
A．只把黄光改为紫光照射，电流表示数可能为零
B．只增加黄光的光强，电流表示数变大
C．只将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表示数可能不变
D．只将滑动变阻器的滑片移至最左侧时，电流表示数为零
【答案】BC
【详解】A．紫光的频率比黄光大，所以黄光照射阴极能发生光电效应，改用紫光也一定能发生光电效应，电流不可能为零，故A错误；
B．只增加黄光的光强，单位时间内逸出的光子数量增多，电流增大，故B正确；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和电流，则电流不变，故C正确；
D．将滑动变阻器的滑片移至最左侧时，阴极逸出电子仍有可能到达对阴极，电流不会为零，故D错误,故选BC。
10．把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针发现验电器张开的指针夹角会变小，说明锌板带的负电荷变少了，这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出，则（ ）
A．换红外线灯照射锌板，验电器的指针夹角也一定会变小
B．从锌板逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．用一个带正电的导体球接触锌板，验电器张开的指针夹角可能会变大
D．用强度较弱的紫外线灯照射锌板，单位时间内从锌板上逸出的光电子较少
【答案】CD
【详解】A．不同金属的截止频率不同，当红光的频率低于截止频率，换红外线灯照射锌板，验电器的指针夹角也不一定会变小，A错误；
B．爱因斯坦光电效应方程
表明，光电子的最大初动能与入射光的频率呈线性关系，不是正比关系，B错误；
C．依题意锌板原来带负电，用一个带正电的导体球接触锌板，如果正电远大于负电，则验电器张开的指针夹角可能会变大，C正确；
D．对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，用强度较弱的紫外线灯照射锌板，产生的光电子较少，D正确。
故选CD。
11．按如图的方式连接电路，当用紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数，则下列叙述正确的是（ ）
A．如果仅将紫光的光强减弱一些，则不能产生光电效应
B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数一定增大
C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变
D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数
【答案】CD
【详解】A．发生光电效应的条件是入射光的频率要大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，所以如果仅将紫光的光强减弱一些，还是能产生光电效应的，则A错误；
BC．饱和光电流与入射光的强度有光，不改变入射光的强度，则仅将滑动变阻器的触头向右，或者向左滑动一些，则微安表的示数可能不变，不一定增大，所以B错误；C正确；
D．将电源的正负极对调，即加上反向电压，若光电子的初动能足够大，电路中还是有光电流的，则微安表仍可能有示数，所以D正确,故选CD。
12．当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是___________（选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】a流向b
减小
【详解】光照射到光电管的阴极K时，从K极打出光电子到达A极，则电子的流动方向是bGa，则电路中产生的电流流过电流表G的方向是a流向b；若照射光的频率增大，强度不变，则单位时间内逸出光电子数减小，则电流表G的读数减小。
13．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，验电器指针保持一定偏角。根据所学的知识填空。
(1)紫外线照射锌板，___________能量被电子吸收（填“光子”或“光电子”或“光球”）
(2)验电器带___________；锌板带___________；（填“负电荷”或“正电荷”）
(3)用一带少量负电金属小球与锌板接触，验电器指针偏角将___________（填“增大”、“减小”或“不变”）
(4)使验电器指针回到零，再用相同强度的黄光灯照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到验电器指针___________（填“有”或“无”或“可能”）偏转；
(5)若改用光照强度更弱的蓝光灯照射锌板，可观察到验电器指针___________（填“有”或“无”或“可能”）偏转。
【答案】光子
正电荷
正电荷
减小
无
可能
【详解】(1)紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收；
(2)锌板中的电子吸收光子的能量从锌板表面逸出，使锌板带正电，验电器与锌板连接，则验电器带正电；
(3)[4]由于锌板带正电，用一带少量负电金属小球与锌板接触，电荷将中和一部分，验电器指针偏角将变小；
(4)用相同强度的黄光灯照射锌板，验电器指针无偏转，说明不能发生光电效应，由于红光灯的能量比黄光灯的能量更小，则改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到验电器指针无偏转；
(5)由于用黄光灯照射锌板，验电器指针无偏转，说明不能发生光电效应，蓝光的能量大于黄光的能量但小于紫外线的能量，则蓝光灯照射锌板，可观察到验电器指针可能偏转。
14．由阴极K发射的电子（质量为m，电量为e，设其初速度为零）经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏，电子自狭缝出射后打到一荧光屏上，如图所示。由于电子具有波动性，荧光屏将出现明暗相间的条纹。设加速极A与阴极K之间的电压为U，两平行狭缝间的距离为d，试问：
（1）在整个装置的轴线与荧光屏的交点О处，将出现暗条纹还是亮条纹？
（2）设位于轴线外侧的第一条亮条纹出现在θ角处，写出θ的表示式（以m，e，d，V及其他有关恒量表示）。
【答案】（1）亮条纹；（2）
【详解】（1）中央（O点处）出现亮条纹。
（2）以表示电子的波长，P表示电子的动量，于是有
，
又因，把上面得出的值代入，得出
试卷第2页，总2页
试卷第1页，总1页1、2能量量子化和光的粒子性
1．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用可见光照射锌板时，验电器指针不偏转。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度（ ）
A．若减小紫外线的强度，验电器的指针也会偏转
B．若改用红光长时间照射，验电器的指针也会偏转
C．用紫外线照射锌板时，锌板带正电，验电器带负电
D．这个现象说明了光具有波动性
2．2021年央视春晚首次采用5G信号“云”传播方式，使“云”观众、“云”演员和春晚互动起来，与4G信号相比，5G信号使用频率更高的电磁波，每秒传送的数据量是4G的50～100倍，5G信号网络的高性能很好的实现了观众的良好体验。相比4G信号（ ）
A．5G信号的光子能量更大
B．5G信号的衍射更明显
C．5G信号的传播速度更大
D．5G信号的波长更长
3．用一束光照射锌板，却未发生光电效应现象，这是由于（ ）
A．照射时间太短
B．照射光波频率太低
C．照射光线太暗
D．照射光波波长太短
4．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极金属材料的逸出功为
B．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极发生光电效应现象
5．光电效应的实验结论是：对于某种金属（ ）
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电流就越大
6．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．乙光的波长大于丙光的波长
C．甲乙两种光的强度相等
D．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
7．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是（ ）
A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B．光的频率小于光的频率
C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D．光照射光电管发出光电子的初动能一定小于光照射光电管发出光电子的初动能
8．某半圆形玻璃砖横截面如图所示，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射，则a、b两束光（ ）
A．在同种均匀介质中传播，b光的传播速度较大
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角大
C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能
D．分别通过同一双缝干涉装置，b光相邻亮纹的间距大
9．研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用黄光照射阴极时，电流表示数不为零，则下列说法正确的是（ ）
A．只把黄光改为紫光照射，电流表示数可能为零
B．只增加黄光的光强，电流表示数变大
C．只将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表示数可能不变
D．只将滑动变阻器的滑片移至最左侧时，电流表示数为零
10．把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针发现验电器张开的指针夹角会变小，说明锌板带的负电荷变少了，这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出，则（ ）
A．换红外线灯照射锌板，验电器的指针夹角也一定会变小
B．从锌板逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．用一个带正电的导体球接触锌板，验电器张开的指针夹角可能会变大
D．用强度较弱的紫外线灯照射锌板，单位时间内从锌板上逸出的光电子较少
11．按如图的方式连接电路，当用紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数，则下列叙述正确的是（ ）
A．如果仅将紫光的光强减弱一些，则不能产生光电效应
B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数一定增大
C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变
D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数
12．当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是___________（选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
13．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，验电器指针保持一定偏角。根据所学的知识填空。
(1)紫外线照射锌板，___________能量被电子吸收（填“光子”或“光电子”或“光球”）
(2)验电器带___________；锌板带___________；（填“负电荷”或“正电荷”）
(3)用一带少量负电金属小球与锌板接触，验电器指针偏角将___________（填“增大”、“减小”或“不变”）
(4)使验电器指针回到零，再用相同强度的黄光灯照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到验电器指针___________（填“有”或“无”或“可能”）偏转；
(5)若改用光照强度更弱的蓝光灯照射锌板，可观察到验电器指针___________（填“有”或“无”或“可能”）偏转。
14．由阴极K发射的电子（质量为m，电量为e，设其初速度为零）经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏，电子自狭缝出射后打到一荧光屏上，如图所示。由于电子具有波动性，荧光屏将出现明暗相间的条纹。设加速极A与阴极K之间的电压为U，两平行狭缝间的距离为d，试问：
（1）在整个装置的轴线与荧光屏的交点О处，将出现暗条纹还是亮条纹？
（2）设位于轴线外侧的第一条亮条纹出现在θ角处，写出θ的表示式（以m，e，d，V及其他有关恒量表示）。
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