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第29講　波粒二象性 1.(多選)關(guān)于近代物理實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的有(　　) A.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,一定顏色的可以產(chǎn)生光電效應(yīng)的光,入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多 B.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,入射光的頻率大于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng) C.康普頓效應(yīng)表明,光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量 D.一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有同樣的動(dòng)能時(shí),質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)更長(zhǎng) 答案　AC　入射光的強(qiáng)度越強(qiáng),單位時(shí)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(xiàng)正確;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率,故B錯(cuò)誤;康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量,C選項(xiàng)正確;相同動(dòng)能的一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子,由Ek=p22m可以知道,電子的動(dòng)量小于質(zhì)子的動(dòng)量,又λ=hp,則電子的德布羅意波長(zhǎng)比質(zhì)子大,故D錯(cuò)誤。 2.用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬,均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。下列判斷正確的是(　　) A.用紅光照射時(shí),該金屬的逸出功小,用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的逸出功大 B.用紅光照射時(shí),該金屬的截止頻率低,用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的截止頻率高 C.用紅光照射時(shí),逸出光電子所需時(shí)間長(zhǎng),用藍(lán)光照射時(shí)逸出光電子所需時(shí)間短 D.用紅光照射時(shí),逸出的光電子最大初動(dòng)能小,用藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大 答案　D　同種金屬的逸出功是相同的,A錯(cuò)誤;同種金屬的截止頻率是相同的,B錯(cuò)誤;只要金屬能發(fā)生光電效應(yīng),逸出光電子的時(shí)間一樣,C錯(cuò)誤;藍(lán)光的頻率比紅光大,由Ek=hν-W0知,用藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大,D正確。 3.(多選)美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí),發(fā)現(xiàn)光子除了具有能量之外還具有動(dòng)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(zhǎng)減小 D.能量減小 答案　BD　光速不變,A錯(cuò)誤;光子將一部分能量轉(zhuǎn)移到電子,其能量減小,隨之光子的頻率減小、波長(zhǎng)變長(zhǎng),B、D正確,C錯(cuò)誤。 4.(多選)下列說(shuō)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(qiáng)度,則逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動(dòng)能不變 B.X射線的衍射實(shí)驗(yàn),證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 C.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 D.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,因此光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng) 答案　AD　根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),選項(xiàng)A正確;電子的衍射說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,證實(shí)了物質(zhì)波的存在,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),是線性關(guān)系,不是成正比,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,則動(dòng)量減小,根據(jù)λ=hp知波長(zhǎng)變長(zhǎng),選項(xiàng)D正確。 5.(多選)分別用波長(zhǎng)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(shuō)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(zhǎng)超過(guò)2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D.波長(zhǎng)超過(guò)4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 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(cuò)誤;光的波長(zhǎng)小于或等于3λ時(shí)都能發(fā)生光電效應(yīng),C錯(cuò)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(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光(　　) A.照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大 B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角大 C.通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距大 D.通過(guò)同一玻璃三棱鏡時(shí),a光的偏折程度大 答案　BC　由圖可知b光照射時(shí)對(duì)應(yīng)遏止電壓Uc2大于a光照射時(shí)的遏止電壓Uc1。因qU=12mv2,而hν=W+12mv2,所以b光照射時(shí)光電子最大初動(dòng)能大,A錯(cuò),且可得νb>νa,λb<λa,故D錯(cuò),C對(duì)。b光折射率大于a光折射率,所以a光臨界角大,B對(duì)。 7.(多選)如圖為演示光電效應(yīng)的裝置,閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)用某種頻率的光照射光電管時(shí),電流表A有示數(shù),則下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,則電流表示數(shù)為零 B.將滑動(dòng)變阻器的滑片c向a端移動(dòng),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(qiáng)度,同時(shí)將滑動(dòng)變阻器的滑片c向a端移動(dòng),電流表的示數(shù)一定增大 答案　BC　當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),有光電子飛出到達(dá)另一端,則電流表示數(shù)不為零,故A錯(cuò)誤。由題圖可知,光電管兩端所加的電壓為反向電壓,將滑動(dòng)變阻器的滑片c向a端移動(dòng),反向電壓增大,到達(dá)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(shí)間內(nèi)到達(dá)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(qiáng)度,單位時(shí)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(shí)間內(nèi)到達(dá)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(cuò)誤。 8.(多選)研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí),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(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出,反向電壓U由電壓表V測(cè)出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí),電壓表的示數(shù)稱(chēng)為遏止電壓Uc,在選項(xiàng)圖所表示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中,正確的是(　　) 答案　ACD　當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν一定時(shí),光電流i與光強(qiáng)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(dòng)能為12meνmax2=hν-W0,而遏止電壓Uc與最大初動(dòng)能的關(guān)系為eUc=12mvmax2,所以遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc=hν-W0,其函數(shù)圖像不過(guò)原點(diǎn),所以B圖錯(cuò)誤;當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí),單位時(shí)間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的,所形成的光電流大小會(huì)隨反向電壓的增大而減少,所以C圖正確;根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律,不難確定D圖是正確的。