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第29講　波粒二象性 1.(多選)關于近代物理實驗,下列說法正確的有(　　) A.光電效應實驗中,一定顏色的可以產(chǎn)生光電效應的光,入射光越強,單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多 B.在光電效應實驗中,入射光的頻率大于截止頻率時不發(fā)生光電效應 C.康普頓效應表明,光子除了具有能量之外還具有動量 D.一個電子和一個質子具有同樣的動能時,質子的德布羅意波長更長 答案　AC　入射光的強度越強,單位時間內(nèi)射到金屬上的光子數(shù)就越多,發(fā)射出光電子數(shù)就越多,A選項正確;發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率,故B錯誤;康普頓效應表明光子除了具有能量之外還具有動量,C選項正確;相同動能的一個電子和一個質子,由Ek=p22m可以知道,電子的動量小于質子的動量,又λ=hp,則電子的德布羅意波長比質子大,故D錯誤。 2.用強度相同的紅光和藍光分別照射同一種金屬,均能使該金屬發(fā)生光電效應。下列判斷正確的是(　　) A.用紅光照射時,該金屬的逸出功小,用藍光照射時該金屬的逸出功大 B.用紅光照射時,該金屬的截止頻率低,用藍光照射時該金屬的截止頻率高 C.用紅光照射時,逸出光電子所需時間長,用藍光照射時逸出光電子所需時間短 D.用紅光照射時,逸出的光電子最大初動能小,用藍光照射時逸出的光電子最大初動能大 答案　D　同種金屬的逸出功是相同的,A錯誤;同種金屬的截止頻率是相同的,B錯誤;只要金屬能發(fā)生光電效應,逸出光電子的時間一樣,C錯誤;藍光的頻率比紅光大,由Ek=hν-W0知,用藍光照射時逸出的光電子最大初動能大,D正確。 3.(多選)美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發(fā)現(xiàn)光子除了具有能量之外還具有動量,被電子散射的X光子與入射的X光子相比(　　) A.速度減小 B.頻率減小 C.波長減小 D.能量減小 答案　BD　光速不變,A錯誤;光子將一部分能量轉移到電子,其能量減小,隨之光子的頻率減小、波長變長,B、D正確,C錯誤。 4.(多選)下列說法正確的是(　　) A.用光照射某種金屬,有光電子從金屬表面逸出,如果光的頻率不變,而減弱光的強度,則逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能不變 B.X射線的衍射實驗,證實了物質波假設是正確的 C.發(fā)生光電效應時,光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 D.在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分動量轉移給電子,因此光子散射后波長變長 答案　AD　根據(jù)光電效應方程可知,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關,選項A正確;電子的衍射說明實物粒子具有波動性,證實了物質波的存在,選項B錯誤;根據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0,可知光電子的最大初動能與入射光的頻率有關,是線性關系,不是成正比,選項C錯誤;在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分動量轉移給電子,則動量減小,根據(jù)λ=hp知波長變長,選項D正確。 5.(多選)分別用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬,產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的有(　　) A.該種金屬的逸出功為hc3λ B.該種金屬的逸出功為hcλ C.波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應 D.波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應 答案　AD　由hν=W0+Ek知hcλ=W0+12mv12,hc2λ=W0+12mv22,又v1=2v2,得W0=hc3λ,A正確,B錯誤;光的波長小于或等于3λ時都能發(fā)生光電效應,C錯誤,D正確。 6.(多選)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)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(　　) 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(fā)生全反射時,a光的臨界角大 C.通過同一裝置發(fā)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 答案　BC　由圖可知b光照射時對應遏止電壓Uc2大于a光照射時的遏止電壓Uc1。因qU=12mv2,而hν=W+12mv2,所以b光照射時光電子最大初動能大,A錯,且可得νb>νa,λb<λa,故D錯,C對。b光折射率大于a光折射率,所以a光臨界角大,B對。 7.(多選)如圖為演示光電效應的裝置,閉合開關S,當用某種頻率的光照射光電管時,電流表A有示數(shù),則下列說法中正確的是　(　　) A.斷開開關S,則電流表示數(shù)為零 B.將滑動變阻器的滑片c向a端移動,電流表的示數(shù)減小 C.將電源反接,電流表的示數(shù)一定增大 D.增大照射光電管的光照強度,同時將滑動變阻器的滑片c向a端移動,電流表的示數(shù)一定增大 答案　BC　當開關S斷開時,有光電子飛出到達另一端,則電流表示數(shù)不為零,故A錯誤。由題圖可知,光電管兩端所加的電壓為反向電壓,將滑動變阻器的滑片c向a端移動,反向電壓增大,到達另一端的光電子數(shù)目變少,則電流表的示數(shù)減小,故B正確。將電源反接,即加正向電壓,單位時間內(nèi)到達另一端的光電子數(shù)目變多,則電流表的示數(shù)一定增大,故C正確。增大照射光電管的光照強度,單位時間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)目增多,由于反向電壓增大,單位時間內(nèi)到達另一端光電子數(shù)目不一定增多,則電流表示數(shù)不一定增大,故D錯誤。 8.(多選)研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時,有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計G測出,反向電壓U由電壓表V測出。當電流計的示數(shù)恰好為零時,電壓表的示數(shù)稱為遏止電壓Uc,在選項圖所表示的光電效應實驗規(guī)律的圖像中,正確的是(　　) 答案　ACD　當反向電壓U與入射光頻率ν一定時,光電流i與光強成正比,所以A圖正確;頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為12meνmax2=hν-W0,而遏止電壓Uc與最大初動能的關系為eUc=12mvmax2,所以遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系是eUc=hν-W0,其函數(shù)圖像不過原點,所以B圖錯誤;當光強與入射光頻率一定時,單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的,所形成的光電流大小會隨反向電壓的增大而減少,所以C圖正確;根據(jù)光電效應的瞬時性規(guī)律,不難確定D圖是正確的。