高三物理总复习巩固练习光的粒子性

【巩固练习】

一、选择题

1、下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（  ）

2、对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是（    ）

Ａ．在相同介质中，绿光的折射率最大　　　　　Ｂ．红光的频率最高

Ｃ．在相同介质中，蓝光的波长最短　　　　　　Ｄ．黄光光子的能量最小

3、根据爱因斯坦光子说，光子能量等于（  ）（为普朗克常量，为真空中的光速和波长）

A.          B.           C.         D.

4、a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光线如图所示。用 a、b两光束（  ）

A.先后照射双缝千涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横波

B.先后照射某金属，a光照射时恰能逸出光电子，b光照射时也能逸出光电子

C.从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光也不能进入空气

D .从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a光的反射角比b光的反射角大

5、用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、

(c)所示的图像，则 （ ）

A. 图像(a)表明光具有粒子性

B. 图像(c)表明光具有波动性

C. 用紫外光观察不到类似的图像

D. 实验表明光是一种概率波

6、（2016 海南卷）下列说法正确的是（  ）

A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程

B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量

C．成功地解释了氢原子光谱的实验规律

D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长

7、(2015  扬州高三测试) 在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（  ）

A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属

B．锌板带正电，指针带正电

C．锌板带负电，指针带正电

D．若仅减弱照射光的强度，则可能不再有光电子飞出

【答案】B

8、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. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

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

9、用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7。由此可知，钨的极限频率是（   ）（普朗克常量h=6.63·s），光速

，结果取两位有效数字）

A．5.5Hz   Ｂ .7.9Hz   C . 9.8Hz    D .1.2Hz

10、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，所产生的光电子的最大初动能就越大

11、如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（　 ）
    A．光是电磁波
　　B．光是一种横波
　　C．光是一种纵波
　　D．光是概率波
 

12、关于物质波，以下说法正确的是（　）
　　A. 任何一个物体都有一种波动与之对应
　　B. 抖动细绳一端，绳上的波就是物质波
　　C. 动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短
　　D. 宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波

13、下列有关光现象的说法正确的是  （  ）

A.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大

B.以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射

C.紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射

D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度

14、硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。下列表述正确的是（   ）

A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置

B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出

C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关

D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应

15、对光电效应的解释正确的是（　）

A.金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属

B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应

C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大

D.由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属发生光电效应的入射光的最低频率也不同

16、在做光电效应实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系图象如图所示，由实验图线可求出（　）

　　A.该金属的逸出功
　　B.该金属的极限频率和极限波长
　　C.普朗克常量
　　D.单位时间内逸出的光电子数

17、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a，b，c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，

则可知（　　）

　　A.板a一定不放出光电子
　　B.板a一定放出光电子
　　C.板c一定不放出光电子
　　D.板c一定放出光电子

二、填空题

1、如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用紫光灯照射锌板，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“变大”“变小”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照射锌板，可观察到静电计指针_____（填“有”或“无”）偏转。

2、(2015  新课标I卷) 在某次光电效应实验中，得到的遏制电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为      ，所用材料的逸出功可表示为        。

3、在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为，该金属的逸出功为______。若

用波长为（<0）单色光做实验，则其截止电压为______。已知电子的电荷量，真空中

的光速和布朗克常量分别为e，c和h。

三、计算题

1、（2016 江苏卷）几种金属的溢出功W0见下表：

用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s．

2、一个手电筒的灯泡在3V电压下通过0.25A的电流，灯泡所发出的光经聚光后形成一个面积为10cm2的平行光束，如果灯泡消耗的能量有1％转化为波长为0.6μm的可见光，求：
　（1）沿光的传播方向上1m长的光束内含光子的个数；
　（2）则在光束垂直照射的物体表面上，平均1s内1cm2面积上接收到的光子数；

【答案与解析】

一、选择题

1、【答案】A

【解析】随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的

极大值向波长较短的方向移动。故选A。

2、【答案】C

【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质频率不变，B错。由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率，A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C正确。频率大，光子能量大，红光光子的能量最小，D错。

3、【答案】A

【解析】。故选A。

4、【答案】C

【解析】确定光是横波应该用光的偏振实验，故A错；由题图可知a光的折射率大于b光的折射率，a光相当于紫光，b光相当于红光，可知a光的频率大于b光的频率，根据光电效应规律，b光照射时一定不能逸出光子，B错；因为，所以a光发生全反射的临界角较大，故C正确；由光的反射定律可知，二者反射角应该相同，故D错。故选C。

5、【答案】ABD

【解析】因为单个光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题，大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波。A、图象（a）以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确；B、图象（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B正确；C、因为紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片就能观察到类似现象，故C错误；D、因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波，故D正确。故选ABD。

6、【答案】ACD

【解析】爱因斯坦剔除了光子说，建立了光电效应方程，A对；康普顿效应表明光不仅具有能量，还有动量，B错；波尔的原子理论成功解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；卢瑟福根据a粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故D正确；德布罗意波长，其中p为动量，动量越大，波长越短，E错误。

故选ACD。

7、【解析】A、每个电子吸收一个光子，只有当入射光的能量大于逸出功，才会有电子飞出，故A错误；

BC、锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电，故B正确，C错误；D、是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，故D错误。

故选：B

【考点】本题旨在考查光电效应。

8、【答案】B

【解析】光电管加正向电压情况：P右移时，参与导电的光电子数增加；

P移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚参与了导电，光电流恰达最大值；P再右移时，光电流不能再增大。

光电管加正向电压情况：P右移时，参与导电的光电子数增加；

P移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚参与了导电，光电流恰达最大值；P再右移时，光电流不能再增大。  

光电管加反向电压情况：P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚不参与了导电，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；P再右移时，光电流始终为零。

入射光的频率越高，对应的截止电压越大。从图象中看出，丙光对应的截止电压 最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短，丙光对应的光电子最大初动能也最大。还包括：甲光乙光截止电压相等，即频率相等，甲光电流大，说明甲光强度比乙光大。

9、【答案】B

【解析】根据光电效应方程，在恰好发生光电效应时最大初动能为0，

有，且，解得

Hz。

10、【答案】AD

【解析】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，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；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，所以AD正确。

11、【答案】B

【解析】光的偏振现象已经被光的波动理论成功解释，产生偏振的原因是光矢量E与波的传播方向垂直，所以，偏振现象说明光是一种横波。

12、【答案】AC
【解析】任何一个物体都是运动着的，根据德布罗意假设，都有一种波动之对应，A对；绳上的波是机械波，不是物质波，B错；动能相等时，由得质子的动量大些，由知质子的物质波波长短，C对；宏观物体物质波波长太短，难以观测，但具有波动性，D错。故选AC。

13、【答案】A

【解析】根据干涉条纹，红光的波长大于紫光的波长，则A对；紫光的折射率比红光大，由可知：紫光发生全反射的临界角小，更容易发生全反射，B错；紫光的频率大于红光的，紫光照射时有光电效应，红光不一定产生光电流，C错；偏振片只能使振动方向与偏振片狭缝的方向相同的那一部分光透过，而沿其它方向振动的光不能通过故减弱了透射光的强度，D错，故选A。

14、【答案】A

【解析】硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B C D错，故选A。

15、【答案】BD
【解析】按照爱因斯坦光子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关。入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大。但要使电子离开金属，需使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子。因此只要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应。从金属中逸出时，只有在从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同，故上述选项中正确的是BD。

16、【答案】ABC
【解析】金属中电子吸收光子的能量为，根据爱因斯坦光电效应方程有：
任何一种金属的逸出功W一定，图线说明Ek随而变化，且是线性关系（与y＝kx＋b类似），所以直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA表示Ek＝0时的频率，即该金属的极限频率，根据，求得逸出功，已知极限频率，根据波速公式可求出极限波长。根据Ek－图象并不能知道在单位时间内逸出的光电子数。由以上所述得ABC选项正确。

17、【答案】D
【解析】介质对不同频率的色光折射率不同，频率越高折射率越大，通过三棱镜后偏折得越厉害。由图可知，分别射向金属板a、b、c的三束光，频率越来越高。a、b、c是相同的金属板，发生光电效应的极限频率是相同的，b板有光电子放出，则c板一定有光电子放出，a板不一定有光电子放出，故选项D正确。

二、填空题

1、【答案】（1）变小　　（2）无
【解析】（1）锌板在紫光灯照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板上电荷减少，验电器指针偏角将变小。
　（2）要发生光电效应，照射光的频率必须大于锌板的极限频率，用黄光照射，指针无偏转，即不发生光电效应现象，当改用红外线照射时，因红外线的频率比黄光低，虽然强度更大，也不能发生光电效应，验电器指针不偏转。

2、【答案】 ek     -eb

【解析】根据动能定理有：, 和爱因斯坦光电效应方程：可得：

遏制电压，结合UC-ν图，斜率即，截距为，可得：普朗克常量h = ek，所用材料的逸出功W0 = -eb .

【考点】光电效应；爱因斯坦光电效应方程；动能和动能定理

3、【答案】。
【解析】由和 得

由爱因斯坦光电效应方程和

得截止电压 。

三、计算题

1、【答案】纳、钾、铷

【解析】光子的能量，取，则，根据E> W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。

2、【答案】（1）个（2）个。
【解析】先求出每秒内手电筒发光产生的光子个数，再求出在光的传播方向上1m长的光束内的光子数和1s内在光束垂直照射的物体表面上1cm2面积上接收到的光子数。
　（1）手电筒1s内消耗的能量为：W＝UIt＝3×0.25×1J＝0.75J
设每秒内转化为波长为0.6μm的可见光的光子数为n，则
现将已知条件代入得（个）
设光的传播方向上传播1m所用的时间为t′，则
故沿光的传播方向上1m长的光束内的光子数为
　（个）
　（2）在光束垂直照射的物体表面上，平均1s内1cm2面积上接收到的光子数

（个）。