1、光電效應波粒二象性（人教版）一、選擇題（每小題7分，共70分）1 .下列說法中正確的是（）A.實物粒子只具有粒子性，不具有波動性8 .盧瑟福通過“粒子散射實驗現象，提出了原子的核式結構模型C.光波是概率波，光子在前進和傳播過程中，其位置和動量能夠同時確定D.在工業和醫療中經常使用激光，是因為其光子的能量遠大于丫光子的能量解析：電子通過晶格的衍射現象表明實物粒子也具有波動性，A錯誤.盧瑟福的原子核式結構模型理論的基礎就是a粒子散射實驗，B正確.由不確定性關系知微觀粒子的位置和動量是不能同時準確測量的，C錯誤，在工業和醫療中常使用激光的原因是由于其平行性好、亮度高，但亮度高不是由于光子能量高，而是

2、單位時間內通過單位面積的總能量大，D錯誤.答案：B2.對于光電效應的解釋正確的是（）金屬內的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力逸出時需要做的最小功，光電子便不能逸出來，即光電效應便不能發生了發生光電效應時，入射光越強，光子的能量越大，光電子的最大初動能就越大由于不同的金屬逸出功是不相同的，因此不同金屬產生光電效應的入射光的最低頻率也不相同.A.B.C.D.解析：實驗證明，入射光強度不論多大，只要頻率不夠高，是不會發生光電效應的.而光電子的最大初動能與入射光頻率和金屬材料有關，材料不同，逸出功不同，由愛因

3、斯坦光電效應方程，有12-mmax=hYW212當Vmax=0時，Y0=W/h,W不同則Y0不同.最大初動能2m色與光強無關.不正確.答案：C3.用同一光電管研究a、b兩種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖.則這兩種光（甲A.0.6eVC.2.6eV解析：光子能量hv=2.5eV的光照射陰極,程hY=2mV+W當電壓表讀數大于等于0.6VA乙B.1.9eVD.4.5eV電流表讀數不為零，則能發生光電效應，由光電效應方時，電流表讀數為零，則電子不能到達陽極，A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大B.從同種玻璃射入空氣發生全反射時，a光的臨界角大C.通

4、過同一裝置發生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃三棱鏡時，a光的偏折程度大12解析：愛因斯坦光電效應方程|eU|=2mV=hvW由圖象可知|U2|Ui|.則兩種光的頻率丫a入b,根據雙縫干涉條紋間距公式Ax=L入可知，a光的相鄰一_一_._1_、.一一一條紋間距大，選項C正確；同理可知naCb,選項B正確.n答案：BC4.頻率為Y的光照射某金屬時，產生光電子的最大初動能為Ecm.改用頻率為2丫的光照射同一金屬，所產生光電子的最大初動能為（h為普朗克常量）（）A.EmhYB.2EmC.Em+hVD.Ekm+2hv解析：頻率為Y的光照射某金屬時，有Ekm=hvW同理，改用頻率為 2Y的

5、光照射同一金屬產生的光電子的最大初動能為E=2hvW=Ekm+hy,C正確.答案：C5 .如圖甲所示，合上開關，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K,發現電流表讀數不為零.調節滑動變阻器，發現當電壓表讀數小于0.60V時，電流表讀數仍不為零，當電壓表讀數大于或等于0.60V時，電流表讀數為零.把電路改為圖乙，當電壓表讀數為2V時，電子到達陽極時的最大動能為（）I2110最大初動能2m=e20.6eV,對圖乙當電壓表讀數為2V時，電子到達陽極的最大動能E=2m+eU=0.6eV+2eV=2.6eV,故C正確.答案：C6.已知能使某金屬產生光電效應的極限頻率為Y0,則（）A.當用頻率為2V0的

6、單色光照射該金屬時，一定能產生光電子B.當用頻率為2V0的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為hv0C.當照射光的頻率V大于Y0時，若V增大，則逸出功增大D.當照射光的頻率V大于V。時，若V增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍解析：由光電效應方程hY=hY0+Em知，當入射光頻率為2丫0時，一定能產生光電子，其最大初動能Em=hV-hv0=2hv0-hv0=hv0,故A、B正確，D錯誤；逸出功與金屬材料有關，與入射光頻率無關，故C錯.答案：AB7.用同一頻率的光照射到甲、乙兩種不同的金屬上，它們釋放的光電子在磁感應強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動，它們的軌道半徑之比為R甲：R

7、乙=3：1,則下述說法中正確的是（）A.兩種金屬的逸出功之比為3：18.兩種光電子的速度大小之比為3：1C.兩種金屬的逸出功之比為1：3D.兩種光電子的動量大小之比為3：12v一mv解析：電子在磁場中做勻速圓周運動，由evB=mR得R=eB，動量大小和速度大小均和環繞半徑成正比，B、D對；光電子的最大初動能之比為9：1,由愛因斯坦的光電效應方程可得：金屬的逸出功W=hv122m區所以兩種金屬的逸出功的比值不確定，故選B、D.答案：BD38.分別用波長為入和4入的單色光照射同一金屬板，發出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為（）2hcB.3

8、3C.-hc入4解析：由&=hY1-WEk2=hY2VW)4h入D.一5c八,h二-WDQ1入1l2hc而得5二F一，所以W丁.2c3入2答案：B9 .康普頓效應證實了光子不僅具有能量，也有動量.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（）電子一.仁2光子徑捶前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致，可見碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過碰撞，光子將一部分能量轉移給電子，能量減少，由E=hv知，頻率變小，再根據c=入Y知，波長變長.答案：C10 .金屬晶體中晶格大小的數量級約為10Tm.電子經加速電場加速，形成一電子束.電子束照射該金屬

9、晶體時，獲得明顯的衍射圖案，則這個加速電場的電壓約為解析：當電子運動的德布羅意波波長與晶格大小差不多時，可以得到明顯的衍射圖案，由此可以估算加速電場的電壓.若加速電場電壓為U,則電子加速獲得動能E=eU,電子白動量p=V2mE,電子的德布羅意波波長入=-=t.加速電場電壓U=K2-p/2miE2入em6.63X1Q3422=2X口102X1.6X1019x9.1X1031V=1.510V.答案：1.5X102二、非選擇題（共30分）11 .（14分）已知某金屬表面接受波長為入和2入的單色光照射時，釋放出光電子的最大初動能分別為30eV和10eV,求能使此種金屬表面產生光電效應的入射光的極限波長

10、為多少?由愛因斯坦光電效應方程得:附捽后A.可能沿1方向，且波長變小B.可能沿2方向，且波長變小C.可能沿1方向，且波長變長D.可能沿3方向，且波長變長解析：因光子與電子碰撞過程動量守恒,V.解析：若此種金屬的逸出功為W極限波長為入0ccLW=h-W=&2,入2人可得入0=1.24X107m.答案：1.24X107mh=W入012 .（16分）如圖所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U,有一波長為入的細激光束照射到B板中央，使B板發生光電效應，已知普朗克常量為h,金屬板B的逸出功為W電子質量為解電荷量e,求：（1）從B板運動到A板所需時間最短的光電子，到達A板時的動能

11、；（2）光電子從B板運動到A板時所需的最長時間.，一.一,一、.c.解析：（i）根據愛因斯坦光電效應方程hv-vv光子的頻率為Y=丁.所以，光電子的最大初動入八，hc能為E90Th+xC.13AI+0n-12M什xD.13AI+2He15P+x解析：質子是 1H,由于核反應中，質量數和電荷數守恒.因此,C中的x是質子.答案：C4.2013西安地區聯考氨原子被電離出一個核外電七構的氨離子，已知基態的氨離子能量為E=54.4eV,氨意圖如圖所示，在具有下列能量的光子或者電子中，不能被匕I卜子，形成類氫結-3.LtV-八八原子的能級示基態氨離子吸收而發生躍遷的是（）A.42.8eV（光子）B.43.

12、2eV（電儲子）C.41.0eV（電子）D.54.4eV（光子）D.丫光子的波長入=,2m+mmc之和為零D.用能量大于2.2MeV的光子照射靜止笊核時，笊核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和不為零解析：由題意知，中子和質子結合成笊核時釋放2.2MeV的能量，由結合能的意義知，只有用能量大于或等于2.2MeV的光子照射靜止的笊核時，笊核才能分解為一個質子和一個中子.由能量守恒定律知，照射光的光子能量將轉化為質子和中子的動能.故本題B、C錯A、D對.答案：AD7.氫原子能級如圖所示，用光子能量為Ei的光照射到一群處于基態的氫原子，可以看到三條光譜線，用光子能量為E的光照射到該群處于基態

13、的氫原子，就可以看到六條光譜線，對于Ei、E2的比較，下列說法正確的是（）n7eV3cI0.B53-1.512-3.I1. E=2EiB.E22Ei2. EEE12eV解析： 大量氫原子從高能級向低能級躍遷， 發出的譜線數口口 （.當3時，n=3,E=-i.5ieV- （-i3.6） eV=i2.09eV;當N=6時，n=4,E=0.85eV-（-i3.6）eV=i2.75eV,故CD正確.答案：CD8. 20ii四川理綜，i8氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光的頻率為u；從能級n躍遷到能級k時吸收紫光的頻率為Y2,已知普朗克常量為h,若氫原子從能級k躍遷到能級m則（）A.吸收光子的能量h丫

14、i+hv2B.輻射光子的能量hYi+hv2C.吸收光子的能量hv2-hviD.輻射光子的能量hv2-hvi解析：由題意可知：EmEn=hvi,EkE=hY2.因為紫光的頻率大于紅光的頻率，所以Y2Yi,即k能級的能量大于m能級的能量，氫原子從能級k躍遷到能級m時向外輻射能量，其值為EkE-hv2hvi,故D正確.答案：D9. 20i3重慶模擬真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉗和鉀（其極限波長分別為入i和入2）制成，板面積為S,間距為d.現用波長為入（入大入入2）的單色光持續照射兩板內表面，則電容器的最終解析：當電容器極板所帶為最終電荷量時，兩板間電壓為截止電壓，即此時最大初動能完全用來克服

15、電場力做功，末速度為0.則有：hvhv2=eU,ccSrQ一,c=；,U=入471kdCChc11hc0v(T-H)=47keFhc由于 F 為常數，故D項正確.答案：D二、非選擇題（共37分）10.（10分）約里奧居里夫婦因發現人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學獎，他們發現的放射性元素35P衰變成30si的同時放出另一種粒子，這種粒子是.12P是35P的同位素，被廣泛應用于生物示蹤技術.1mg35P隨時間衰變的關系如圖所示，請估計4mg的35P經多少天的衰變后還剩0.25mg?解析：由核反應中質量數和電荷數守恒知，另一種粒子是正電子（0e）.由半衰期的意義知，4mg的35P變成0.

16、25mg的35P要經過4個半衰期， 由圖知32P的半衰期約是14天， 所以4mg的12P要經過56天的衰變后還剩0.25mg.答案：正電子（0e）5611. （16分）利用反應堆工作時釋放出的熱能使水汽化以推動汽輪發電機發電，這就是核電站.核電站消耗的“燃料”很少，但功率卻很大，目前，核能發電技術已經成熟，我國已具備了發展核電的基本條件（1）核反應堆中的“燃料”是U,完成下面的核反應方程式$U+0n-90Sr+54Xe+100n;（2）一座100萬千瓦的核電站，每年需要多少噸濃縮鈾？已知鈾核的質量為235.0439u,中子質量為1.0087u,鋸（Sr）核的質量為89.9077u,氤（Xe）核

17、的質量為135.9072u.1u=1.66X1027kg,濃縮鈾中鈾235的含量占帶電荷量Q正比于（A.d入一入iSTTT)B.D.S入2一入d（入入2）解得2%.(3)同樣功率(100萬千瓦)的火力發電站，每年要消耗多少噸標準煤？(已知標準煤的熱值為2.93X104kJ/kg)(4)為了防止鈾核裂變產物放出的各種射線對人體的危害和對環境的污染，需采取哪些措施？(舉兩種)解析：(1)根據電荷數守恒和質量數守恒可得：質量數為136,電荷數為38.(2)該反應的質量虧損是：AF235.0439u+1.0087u-89.9077u-135.9072u10X1.0087u=0.1507u根據愛因斯坦質

18、能方程AE=AmC=0.1507X1.66X107X(3X108)2J=2.3X1011J核電站每年放出的熱量Q=P t=1.0X109X3.6X103X24X365J=3.2X1016Jm-2%則由題意知：Q=AE-NA0.235Q-0.2353.2X1016X0.235AE-NA-2%=2.3X1011X6.02X1023X0.02(3)根據煤的燃燒值計算可得：消耗煤的質量為109X365X24X3600/2.93X107kg=1.1X106t.(4)核反應堆外面需要修建很厚的水泥保護層，用來屏蔽射線；對放射性廢料，要裝入特制的容器,埋入地層深處進行處理.答案：見解析12. (11分)氫原子在基態日軌道半徑n=0.53X1010m,能量日=13.6eV.求氫原子處于基態時:(1)電子的動能.(2)原子的電勢能.(3)用波長是多少