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1、光電效應(yīng)與光的波粒二象性 說明：本試卷分為第Ⅰ、Ⅱ卷兩部分，請將第Ⅰ卷選擇題的答案填入題后括號內(nèi)，第Ⅱ卷可在各題后直接作答.共100分，考試時間90分鐘. 第Ⅰ卷（選擇題共40分） 一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分. 1.下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是 （ ） A.若某材料的逸出功是W，則它的極限頻率 B.光電子的初速度和照射光的頻率成正比 C.光電子的最大初動

2、能和照射光的頻率成正比 D.光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大 解析：由光電效應(yīng)方程=hv-W知，B、C錯誤，D正確.若=0，得極限頻率=,故A正確. 答案AD 2.在下列各組所說的兩個現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是 （ ） A.光的折射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象 B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象 C.光的衍射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象 D.光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng) 解析：本題考查光的性質(zhì). 干涉、衍射、偏振都是光的波動性的表現(xiàn)，只有光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)都是光的粒子性的表現(xiàn)，D正確. 答案D 3.關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是

3、 （ ） A.大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性 B.光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子 C.高頻光是粒子，低頻光是波 D.波粒二象性是光的根本屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著 解析：根據(jù)光的波粒二象性知，A、D正確，B、C錯誤. 答案AD 4.當(dāng)具有5.0 eV能量的光子照射到某金屬表面后，從金屬表面逸出的電子具有最大的初動能是1.5 eV.為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低能量為 （ ） A.1.5 eV B.3.5 eV

4、C.5.0 eV D.6.5 eV 解析：本題考查光電效應(yīng)方程及逸出功. 由 得W=hv -=5.0 eV-1.5 eV=3.5 eV 則入射光的最低能量為h=W=3.5 eV 故正確選項為B. 答案B 5.紫外線光子的動量為.一個靜止的吸收了一個紫外線光子后 （ ） A.仍然靜止 B.沿著光子原來運動的方向運動 C.沿光子運動相反方向運動 D.可能向任何方向運動 解析：由動量守恒定律知,吸收了紫外線光子的分子與光子原來運動方向相同.故正確選項為B. 答案B 6.關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確的是

5、 （ ） A.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 B.光電子的最大初動能越大，形成的光電流越強 C.能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，決定于入射光光子的能量是否大于或等于金屬的逸出功 D.用頻率是的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是的黃光照射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng) 解析：本題考查光電效應(yīng). 由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，但不是正比關(guān)系，A錯.光電流的強度與入射光的強度成正比，與光電子的最大初動能無關(guān)，B錯.用頻率是的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是的黃光照射該金屬不一定不發(fā)生光電效應(yīng)，D錯、C對. 答案C 7.在驗證光

6、的波粒二象性的實驗中，下列說法正確的是 （ ） A.使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣 B.單個光子通過單縫后，底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣 C.光子通過單縫的運動路線像水波一樣起伏 D.單個光子通過單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性 解析：根據(jù)光的波粒二象性知，A、D正確，B、C錯誤. 答案AD 8.用波長為和的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的表面.單色光A照射兩種金屬時都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照射時，只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象

7、.設(shè)兩種金屬的逸出功分別為和，則下列選項正確的是（ ） A. ＞,＞ B. ＞,＜ C. ＜,＞ D. ＜,＜ 解析：由題意知，A光光子的能量大于B光光子，根據(jù)E=hv=h,得＜；又因為單色光B只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，所以＜,故正確選項是D. 答案D 9.光子有能量，也有動量p=，它也遵守有關(guān)動量的規(guī)律.如圖所示，真空中有一“∞”字形裝置可繞通過橫桿中點的豎直軸O在水平面內(nèi)靈活地轉(zhuǎn)動，其中左邊是圓形黑紙片，右邊是和左邊大小、質(zhì)量均相同的圓形白紙片.當(dāng)用平行白光垂直照射這兩個圓面時，關(guān)于此裝置開始時轉(zhuǎn)動情況（俯視）的下列說法中正確的是

8、 （ ） A.順時針方向轉(zhuǎn)動 B.逆時針方向轉(zhuǎn)動 C.都有可能 D.不會轉(zhuǎn)動 解析：本題考查光子的動量.光照射到黑紙片上被吸收，照射到白紙片上被反射，因此白紙片受到的沖量大，裝置逆時針轉(zhuǎn)動.故正確選項為B. 答案B 10.如圖所示為一光電管的工作原理圖，當(dāng)用波長為λ的光照射陰極K時，電路中有光電流，則 （ ） A.換用波長為(＞λ)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流 B.換用波長為 (＜λ)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流 C.增加電路中電源的路端電壓，電路中的光電流一定增大 D.將電路中電源的極性反

9、接，電路中可能還有光電流 解析：用波長為λ的光照射陰極K，電路中有光電流，表明λ小于該金屬的極限波長，換用波長為照射，雖然＞λ，但是不一定大于,所以用波長為的光照射時，可能仍有光電流，故A錯誤.用波長為 (＜λ)的光照射陰極K時，因＜λ＜,故電路中一定有光電流，B對.如果電源的端電壓已經(jīng)足夠大，陰極K逸出的光電子都能全部被吸引到陽極形成光電流，此時再增大路端電壓，電路中的光電流也不再增大，C錯.將電路中電源的極性反接，具有最大初動能的光電子有可能能夠克服電場阻力到達(dá)陽極A，從而形成光電流，所以D正確. 答案BD 第Ⅱ卷（非選擇題共60分） 二、本題共5小題，每小題4分，共20分.把答案

10、填在題中的橫線上. 11.如右圖所示，一驗電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角. （1）現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將 （填“增大”“減小”或“不變”）. （2）使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn).那么，若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針 （填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn). 解析：當(dāng)用紫外光照射鋅板時，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，放出光電子而帶上了正電，此時與鋅板連在一起的驗電器也帶上了正電，從而指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板接觸后，中和了一部分正電荷，從而使驗電器的指針偏轉(zhuǎn)

11、減小. 使驗電器指針回到零，用鈉燈黃光照射，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明鈉燈黃光的頻率小于極限頻率，紅外光比鈉燈黃光的頻率還要低，更不可能發(fā)生光電效應(yīng).能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān). 答案（1）減小 （2）無 12.在某種介質(zhì)中，某單色光的波長為λ，已知該色光光子能量為E，光在真空中的速度為c，則該介質(zhì)對這種色光的折射率為 . 解析：由E=hv得色光頻率：v= 單色光在介質(zhì)中傳播的速度：v= 介質(zhì)對這種色光的折射率：n=. 答案 13.在綠色植物的光合作用中，每放出一個氧分子要吸收8個波長為6.68×10-7 m的光子，同時每放出1 mol氧氣，植物儲存469 kJ的能量.

12、則綠色植物能量轉(zhuǎn)化效率為 （普朗克常量h=6.63×10-34 J·s）. 解析：吸收的能量為 E=8NAh =8×6.0×1023×6.63×10-34×J =1.43×106 J 則能量轉(zhuǎn)化效率為 η=×100%=×100%=33%. 答案33% 14.康普頓效應(yīng)證實了光子不僅具有能量，也有動量，下圖給出了光子與靜止電子碰撞后，電子的運動方向，則碰后光子可能沿方向 運動，并且波長 （填“不變”“變小”或“變長”）. 解析：因光子與電子碰撞過程動量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動量的方向與光子碰前的方向一致，可見碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方

13、向；通過碰撞，光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，能量減少，由E=hv知，頻率變小，再根據(jù)c=λv知，波長變長. 答案1 變長 15.實驗室用功率P=1 500 W的紫外燈演示光電效應(yīng).紫外線波長λ=2 537,陰極離光源距離d=0.5 m,原子半徑取r=0.5×10-10 m,則陰極表面每個原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為. 解析：以紫外燈為圓心，作半徑為d的球面，則每個原子每秒鐘接收到的光能量為 E=πr2=3.75×10-20J 因此每個原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為 n==5個. 答案5個 三、本題共4小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得

14、分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 16.（8分）為引起人眼的視覺，進(jìn)入人眼的綠光的能量至少為每秒E=10-16 J.假設(shè)在漆黑的夜晚，在距人s=100 m遠(yuǎn)處點亮一只綠光小燈泡，為使人看到它的光線，小燈泡的功率至少為多大？（人用一只眼看，瞳孔直徑為4 mm） 解析：由題意知E= 解得 P=. 答案 17.（9分）分別用λ和λ的單色光照射同一金屬，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功是多大？ 解析：設(shè)此金屬的逸出功為W,根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式： 當(dāng)用波長為λ的光照射時： ① 當(dāng)用波長為34λ的

15、光照射時： ② 又 ③ 解①②③組成的方程組得：. ④ 答案 18.（11分）納米技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會生產(chǎn)、生活的各個方面.將激光束的寬度聚光到納米級范圍內(nèi)，可以精確地修復(fù)人體損壞的器官.糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導(dǎo)致成年人失明的一個重要原因，利用聚光到納米級的激光束進(jìn)行治療，90%的患者都可以避免失明的嚴(yán)重后果.一臺功率為10 W氬激光器，能發(fā)出波長λ=500 nm的激光，用它“點焊”視網(wǎng)膜，每次“點焊”需要2×10-3 J的能量，則每次“點焊”視網(wǎng)膜的時間是多少？在這段時間內(nèi)發(fā)出的激光光子的數(shù)量是多少？ 解析：（1）根據(jù)E=Pt,所以t= s=2×10

16、-4 s. （2）由E=n=nh得： n=個=5×1015個. 答案2×10-4 s 5×1015個 19.（12分）如圖所示，倫琴射線管兩極加上一高壓電源，即可在陽極A上產(chǎn)生X射線.（h=6.63×10-34 J·s,電子電荷量e=1.6×10-19 C) （1）如高壓電源的電壓為20 kV，求X射線的最短波長; （2）如此時電流表讀數(shù)為5 mA，1 s內(nèi)產(chǎn)生5×1013個平均波長為1.0×10-10 m的光子，求倫琴射線管的工作效率. 解析：（1）X射線管陰極上產(chǎn)生的熱電子在20 kV高壓加速下獲得的動能全部變成X光子的能量，X光子的波長最短. 由W=Ue=hv=hc/λ 得λ= =m =6.2×10-11 m. （2）高壓電源的電功率 P1=UI=100 W 每秒產(chǎn)生X光子的能量 P2=nhc/λ=0.1 W 效率為η==0.1%. 答案（1）6.2×10-11 m (2)0.1%