光电效应与光的波粒二象性
说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟. 第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.
1.下列关于光电效应的说法正确的是 （ ）
A.若某材料的逸出功是W，则它的极限频率
v0?Wh
B.光电子的初速度和照射光的频率成正比 C.光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D.光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
WEEv解析：由光电效应方程k=hv-W知，B、C错误，D正确.若k=0，得极限频率0=h,故A
正确. 答案AD
2.在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是 （ ） A.光的折射现象、偏振现象 B.光的反射现象、干涉现象 C.光的衍射现象、色散现象 D.光电效应现象、康普顿效应 解析：本题考查光的性质.
干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应都是光的粒子性的表现，D正确. 答案D
3.关于光的波粒二象性的理解正确的是 （ ） A.大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波
D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误. 答案AD
4.当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为 （ ） A.1.5 eV B.3.5 eV C.5.0 eV D.6.5 eV
解析：本题考查光电效应方程及逸出功. 由
Ek?hv?WEk
得W=hv -
=5.0 eV-1.5 eV=3.5 eV
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则入射光的最低能量为hvmin=W=3.5 eV 故正确选项为B. 答案B
hvO5.紫外线光子的动量为c.一个静止的3吸收了一个紫外线光子后 （ ）
A.仍然静止
B.沿着光子原来运动的方向运动 C.沿光子运动相反方向运动 D.可能向任何方向运动
解析：由动量守恒定律知,吸收了紫外线光子的B.
答案B
6.关于光电效应，以下说法正确的是 （ ） A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B.光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C.能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功
D.用频率是v1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是v2的黄光照射该金属一定不发生光电效应
解析：本题考查光电效应.
由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A错.光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错.用频率是v1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是v2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，D错、C对. 答案C
7.在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 （ ） A.使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样 B.单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
D.单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性
解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误. 答案AD
8.用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面.单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象.设两种金属的逸出功分别为
O3分子与光子原来运动方向相同.故正确选项为
WC
和WD，则下列选项正确的是（ ）
W
A. λ1＞λ2,C＞WD
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W
B. λ1＞λ2,C＜WD W
C. λ1＜λ2,C＞WD W
D. λ1＜λ2,C＜WD
c解析：由题意知，A光光子的能量大于B光光子，根据E=hv=hλ,得λ1＜λ2；又因为单色光B
只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以项是D. 答案D
WC
＜WD,故正确选
h9.光子有能量，也有动量p=λ，它也遵守有关动量的规律.如图所示，真空中有一“∞”字形
装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO?在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片.当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）的下列说法中正确的是 （ ）
A.顺时针方向转动 B.逆时针方向转动 C.都有可能 D.不会转动
解析：本题考查光子的动量.光照射到黑纸片上被吸收，照射到白纸片上被反射，因此白纸片受到的冲量大，装置逆时针转动.故正确选项为B. 答案B
10.如图所示为一光电管的工作原理图，当用波长为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则 （ ）
A.换用波长为λ1(λ1＞λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流 B.换用波长为λ2 (λ2＜λ)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流 C.增加电路中电源的路端电压，电路中的光电流一定增大
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D.将电路中电源的极性反接，电路中可能还有光电流
解析：用波长为λ的光照射阴极K，电路中有光电流，表明λ小于该金属的极限波长用波长为λ1照射，虽然λ1＞λ，但是λ1不一定大于
λ0，换
λ0,所以用波长为λ1的光照射时，可能仍
有光电流，故A错误.用波长为λ2 (λ2＜λ)的光照射阴极K时，因λ2＜λ＜
λ0,故电路中一
定有光电流，B对.如果电源的端电压已经足够大，阴极K逸出的光电子都能全部被吸引到阳极形成光电流，此时再增大路端电压，电路中的光电流也不再增大，C错.将电路中电源的极性反接，具有最大初动能的光电子有可能能够克服电场阻力到达阳极A，从而形成光电流，所以D正确. 答案BD
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
二、本题共5小题，每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.
11.如右图所示，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，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“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锌板，验电器指针无偏转.那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转.
解析：当用紫外光照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子而带上了正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，从而指针发生了偏转.当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏转减小.
使验电器指针回到零，用钠灯黄光照射，验电器指针无偏转，说明钠灯黄光的频率小于极限频率，红外光比钠灯黄光的频率还要低，更不可能发生光电效应.能否发生光电效应与入射光的强度无关.
答案（1）减小 （2）无
12.在某种介质中，某单色光的波长为λ，已知该色光光子能量为E，光在真空中的速度为c，则该介质对这种色光的折射率为 .
E解析：由E=hv得色光频率：v=h
λλE?λv?h 单色光在介质中传播的速度：v=T用心 爱心 专心
chc?介质对这种色光的折射率：n=vλE. hc答案λE
13.在绿色植物的光合作用中，每放出一个氧分子要吸收8个波长为6.68×10-7 m的光子，同时每放出1 mol氧气，植物储存469 kJ的能量.则绿色植物能量转化效率为 （普朗克常量h=6.63×10-34 J·s）. 解析：吸收的能量为
cE=8NAhλ
3.0?108?7=8×6.0×1023×6.63×10-34×6.68?10J
=1.43×106 J 则能量转化效率为
4.69?105E?6η=E×100%=1.43?10×100%=33%.
答案33%
14.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向 运动，并且波长 （填“不变”“变小”或“变长”）.
解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E=hv知，频率变小，再根据c=λv知，波长变长. 答案1 变长
15.实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应.紫外线波长λ=2 537A,阴极离光源距离d=0.5 m,原子半径取r=0.5×10-10 m,则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为. 解析：以紫外灯为圆心，作半径为d的球面，则每个原子每秒钟接收到的光能量为
?P?2E=4πππr2=3.75×10-20J
因此每个原子每秒钟接收到的光子数为
用心 爱心 专心