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第58讲　光的粒子性　光的波动性
　考情 剖析　
(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)
考查内容 考纲要求及变化 考查年份 考查形式 考查详情 考试层级 命题难度
光电效应 Ⅰ
10年
11年
12年
选择 考查光电效应的遏止电压与饱和电流的相关知识
填空 考查光电效应现象规律及光电效应方程
计算 考查光电效应产生的条件
填空 考查氢原子能量与其电子离核距离的关系及利用爱因斯坦光电效应方程求电子速度
计算 以光电子照射金属发生光电效应为背景，考查光子逸出时的动量及金属的逸出功的计算 重点 A或B
光的波粒二象性 物质波 Ⅰ 09年 计算 考查德布罗意波长公式的应用 非重点 A
普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射 Ⅰ 11年 选择 考查黑体辐射规律 非重点 A
小结及预测 1.小结：光电效应考查形式多样，侧重考查对光 ( http: / / www.21cnjy.com )电效应实验的认识及光电效应产生的条件；光的波粒二象性以计算题形式进行考查，侧重考查光的波粒二象性的现象；黑体和黑体辐射以选择题形式进行考查，考查黑体辐射的规律．2．预测：光电效应在10、11、12年均有所考查，预计14年考查的可能性很大，而针对其余的知识点，预计14年会考查其中的某一知识点．3．复习建议：建议复习时重视光电效应的产生条件及其公式的应用，了解光的波粒二象性和物质波，了解普朗克公式和黑体辐射的含义.
知识 整合　
一、黑体辐射
1．热辐射：我们周围的一切物体都在辐射__________，这种辐射与物体的__________有关，所以叫做热辐射．
2．黑体：如果某种物体能够完 ( http: / / www.21cnjy.com )全吸收入射光的各种波长的电磁波而不发生__________，这种物体就是________________________________________________________________________，
简称黑体．
3．能量子的计算公式是：ε＝hν＝h，其ν是________，h是________，λ是________，c是________．
二、光电效应
1．光电效应
在光(包括不可见光)的照射下从物体表面发射出电子的现象叫光电效应，发射出的电子常称为__________．
2．光电效应的规律
(1)每种金属都存在极限频率，只有入射光频率________，才会发生光电效应．
(2)光电子的最大初动能与入射光强度无关，而随入射光的________增大而增大．
(3)从入射光照向金属到光电子发 ( http: / / www.21cnjy.com )射几乎是________________________________________________________________________
的，一般不超过10－9 s.
(4)饱和光电流与入射光__________成正比．
3．光电效应与电磁波理论的矛盾
(1)光的能量与频率有关，而不像波动理论中应由________决定．
(2)电子吸收光的能量是__________完成的，而不像波动理论所预计的那样可以逐渐积累．
4．爱因斯坦的光子说
在普朗克提出的电磁波的能量是不连续的基础上 ( http: / / www.21cnjy.com )，爱因斯坦提出了__________说，即空间传播着的光是一份一份的，每一份叫一个光子，一个光子的能量为E＝hν，ν为光的频率．
三、光的波粒二象性
1．光电效应说明光具有__________________________性，同时光还具有____________________性，即光具有波粒二象性．
2．大量光子运动的规律表现出光的_ ( http: / / www.21cnjy.com )_________________性，单个光子的运动表现出光的____________________性．
3．光的波长越长，______________________越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象；光的越率越高，________越明显，穿透本领越强．
四、德布罗意波
任何一个运动的物体，都有一种波与之对应，其波长为________．宏观物体也存在波动性，只是波长太短，难以观测．
1．光电效应现象产生条件
(1)要使金属发射光电子，入射光频率必须大于金属的极限频率，反之，无论入射光强度多强，照射时间多长，都不发射光电子．
(2)逸出光电子最大初动能随入射光频率增大而增大，而与入射光强度无关．
2．正确理解光电效应方程
(1)逸出功是指电子从金属表面直接逸出 ( http: / / www.21cnjy.com )需要克服原子核引力做功的最小值，电子从金属中逸出消耗能将大于等于逸出功，而逸出光电子初动能小于等于最大初动能．
(2)逸出光电子最大初动能随入射光频率增大而增大，但不是成正比关系．
(3)单位时间内逸出光电子与单位时间入射光电子数成正比．
【典型例题1】 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
温馨提示
解答本题时应理解能否使某金属产生光电效应只由光的频率决定，入射光频率大于极限频率．
记录空间
【变式训练1】 对光电效应的解释正确的是(　　)
A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率也不同
1．对光电效应规律的解释
对应规律 对规律的产生的解释
存在极限频率ν0 电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功W0，要使入射光子的能量不小于W0，对应的频率ν0＝，即极限频率
光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关 电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍 ( http: / / www.21cnjy.com )作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大
具有瞬时性 光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程
光较强时饱和电流大 光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大
2．Ek－ν曲线(如图所示)
由Ek－ν曲线可以得到的物理量
(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.
(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E.
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
3．解决光电效应问题的两条线索
(1)光的频率
①判断能否发生光电效应：入射光的频率ν大于或等于金属的极限频率νc，就能发生光电效应．
②求解光电子的最大初动能：mv＝hν－W.
③求解极限频率：νc＝.
④光的频率高→E大→光电子最大初动能Ekm大．
(2)光的强度：在能产生光电效应的情况下，光的强度大→光子数目多→产生光电子多→光电流大．
(3)两条线索的关系
照射光
光电子
【典型例题2】如图所示，当电键S断开 ( http: / / www.21cnjy.com )时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．
(1)求此时光电子的最大初动能的大小．
(2)求该阴极材料的逸出功．
温馨提示
解答本题时应对光电子的最大初动能有正确的理解，综合应用动能定理和光电效应方程易解本题．
记录空间
【变式训练2】 某同学采用如图所示的 ( http: / / www.21cnjy.com )实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m，电荷量为e，则下列关系式不正确的是(　　)
A．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度vm＝
B．阴极K金属的逸出功W0＝hν1－eU1
C．阴极K金属的极限频率νc＝
D．普朗克常量h＝
对光的波粒二象性的进一步说明
光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
(1)从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．
(2)从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．
(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性．
(4)波动性与粒子性的统 ( http: / / www.21cnjy.com )一：由光子的能量E＝hν，光子的动量p＝表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.
(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子．
【典型例题3】 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
温馨提示
正确理解光的波粒二象性后易得本题正确答案．
记录空间
【变式训练3】 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(　　)
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
随堂 演练　
1．光电效应的实验结论是：对于某种金属(　　)
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
2.
第2题图
黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知(　　)
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
3．在中子衍射技术中，常利用热中子 ( http: / / www.21cnjy.com )研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子动能的数量级为(　　)
A．10－17 J B．10－19 J
C．10－21 J D．10－24 J
4．(1)研究光电效应的 ( http: / / www.21cnjy.com )电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　)
第4题图
　　
　　(2)钠金属中的电子吸收光 ( http: / / www.21cnjy.com )子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其能量的大小________________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________________________________________________．
5．用不同频率的光照射某金属产生 ( http: / / www.21cnjy.com )光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc－ν图象如图，根据图象求出该金属的截止频率νc＝____________Hz，普朗克常量h＝____________J·s.(已知电子电量e＝1.6×10－19C)
第5题图
6．某种金属的逸出功是3 eV，用 ( http: / / www.21cnjy.com )波长为500 nm的绿光照射该金属能否发生光电效应？用波长为400 nm的紫光照射能否发生光电效应？光电子的最大初动能是多少？
7.
第7题图
如图所示，一光电管的阴极用 ( http: / / www.21cnjy.com )极限波长λ0＝5 000 的钠制成．用波长λ＝3 000 的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1 V，饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I＝0.56 μA.
(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目；
(2)求电子到达A极时的最大动能；
(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原来的三倍，此时电子到达A极时最大动能是多大？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
第58讲　光的粒子性
光的波动性
知识整合
基础自测
一、1.电磁波　温度　2.反射　绝对黑体　3.频率　普朗克常量　波长　真空中的光速
二、1.光电子　2.(1)等于或大于极限频率　(2)频率　(3)瞬时　(4)强度　3.(1)振幅　(2)瞬时　4.光子
三、1.粒子　波动　2.波动　粒子　3.波动性　粒子性
四、λ＝
重点阐述
【典型例题1】 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
【答案】　B　【解析】 每一种 ( http: / / www.21cnjy.com )金属对应一个极限频率，低于极限频率的光，无论照射时间有多长，光的强度有多大，都不能使金属产生光电效应，只要照射光的频率大于极限频率，就能产生光电效应．因为X射线的频率高于紫外线的频率，所以改用X射线照射可能发生光电效应，B选项正确．
变式训练1　BD　【解析】 按照爱因斯坦的光 ( http: / / www.21cnjy.com )子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，否则即使光的频率低，照射时间足够长，也会发生光电效应．电子从金属逸出时只有从金属表面外逃出的电子克服原子核的引力所做的功最小．
【典型例题2】如图所示，当电键S断开 ( http: / / www.21cnjy.com )时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．
　(1)求此时光电子的最大初动能的大小．
　(2)求该阴极材料的逸出功．
【答案】　(1)0.6 ( http: / / www.21cnjy.com )eV　(2)1.9 eV　【解析】 设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU＝Ek
　由光电效应方程得：Ek＝hν－W0
　由以上两式得：Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.
　【点评】　应用光电效应方程时的注意事项
　(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．
　(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝h＝W0.
　(3)应用光电效应方程Ek＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV＝1.6×10－19J)．
变式训练2　C　【解析】 ( http: / / www.21cnjy.com ) 当用频率为ν1的光照射光电管的阴极时，发生光电效应，在U1作用下，具有最大初动能的光电子也没能到达阳极，则由动能定理有Ekm＝mv＝eU1，则vm＝，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0知，当用频率为ν1的光照射时有W0＝hν1－Ekm＝hν1－eU1，选项B正确；用频率分别为ν1和ν2的光照射时，有Ek1＝eU1＝hν1－W0，Ek2＝eU2＝hν2－W0，联立可得h＝，选项D正确；由W0＝hνc和W0＝hν1－eU1知，阴极K的极限频率νc＝ν1－，代入h得νc＝，显然选项C错误．故不正确的是选项C.
【典型例题3】 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
【答案】　AD　【解析】 根据光的波粒二象性易知，A、D正确，B、C错误．
变式训练3　CD　【解析】　根据光是 ( http: / / www.21cnjy.com )概率波的理论，一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但落在中央明条纹区域的概率最大，也有可能落在其他亮条纹和暗条纹处，但落在暗条纹处的概率极小．
随堂演练
　1.AD　【解析】 本题考查对光电 ( http: / / www.21cnjy.com )效应的产生和规律的理解．只有当入射光的频率大于极限频率时才会发生光电效应现象，且光电子的最大初动能mv2＝hν－W只取决于频率，与光的强度无关．A、D正确，B、C错误．
　2.ACD　【解析】 由题图可知，随温 ( http: / / www.21cnjy.com )度升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误．
　3.C　【解析】 本题考查物质波知识及数量级估算能力．
　由λ＝得p＝，而Ek＝＝＝J＝4.0×10－21J.
　4.(1)C　(2)减小　光电子从金属表面逸出过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
　【解析】 (1)由爱因斯坦光电效应方 ( http: / / www.21cnjy.com )程Ek＝hν－W0和动能定理－eUc＝0－Ek可得Uc＝ν－，遏止电压Uc与入射光的频率有关，与光强无关．由发生光电效应的规律可知，光电流与光的强度有关，光越强，光电流越强，所以选项C正确．
　(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属 ( http: / / www.21cnjy.com )表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其能量减小．
　5.5.0×1014　6.4×10－34
　【解析】 光电子的最大初动能Ek与遏止电Uc的关系为Ek＝eUc①
　爱因斯坦光电效应方程为Ek＝hν－W0②
　①②两式联立得Uc＝ν－
　与遏止电压Uc＝0对应的频率 ( http: / / www.21cnjy.com )为截止频率，从图中可知截止为5.0×1014Hz，直线的斜率＝＝×10－14V·s＝4.0×10－15V·s
　已知e＝1.6×10－19C
　可知h＝6.4×10－34J·s
　6.见解析　【解析】 金属逸出功 ( http: / / www.21cnjy.com )W0＝hν0(ν0为极限频率)，ν0＝＝Hz≈7.24×1014Hz，由c＝λν得ν＝，绿光频率ν绿＝＝Hz＝6×1014Hz，紫光频率ν紫＝＝Hz＝7.5×1014Hz　ν绿＜ν0，所以绿光照射不能发生光电效应；ν紫＞ν0，所以紫光照射能够发生光电效应．
　Ek＝hν紫－W＝6.63 ( http: / / www.21cnjy.com )×10－34×7.5×1014J－3×1.6×10－19J≈0.17×10－19J≈0.11 eV.紫光照射产生的光电子的最大初动能为0.11 eV.
　7.(1)3.5×1012个　(2)6.01×10－19J
　(3)6.01×10－19J
　【解析】 因为饱和光电流的值I与每秒阴极发射的电子数的关系是q＝ne＝It.
　电子从阴极K飞出的最大初动能Ekm＝hν－W.电子从阴极K飞向阳极A时，还会被电场加速，使其动能进一步增大．
　(1)设每秒内发射的电子数为n，则
　n＝＝个＝3.5×1012个．
　(2)由光电效应方程可知
　Ekm＝hν－W＝h－h＝hc，
　在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，
　Ek＝Ekm＋eU＝hc＝eU.
　代入数值得Ek＝6.01×10－19J.
　(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变，即6.01×10－19J.课时作业(五十八)　光的粒子性　光的波动性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(13年江苏模拟)下列说法中正确的是(　　)
A．光电效应现象说明光具有粒子性
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
C．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
D．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大
2．(11年江苏高考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体规律的是(　　)
A
B
C
D
3．关于光电效应的叙述，下列说法中正确的是(　　)
A．光电流的强度与入射光的强度无关
B．用频率相同的紫外线照射不同金属时产生的光电子的最大初动能相同
C．某种光照射某金属时不产生光电效应，换用频率较小的光照射时可能产生光电效应
D．某种光照射某金属时不产生光电效应，换用极限频率较小的金属时可能产生光电效应
4．下列关于光的波粒二象性的论述中，正确的是(　　)
A．爱因斯坦的光子说完全否定了光的电磁说
B．光的波粒二象性说的是光与机械波和物质波粒子很相似
C．大量光子的行为显示波动性，个别光子的行为显示粒子性
D．随着电磁波频率的增大其波动性越不显著，粒子性越显著
5．光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
6．用红光照射某一光电管发生光电效应时， ( http: / / www.21cnjy.com )测得光子的最大初动能为E1，光电流强度为I1；若改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为E2，光电流强度为I2，则(　　)
A．E2＞E1，I2＜I1 B．E2＞E1，I2＝I1
C．E2＞E1，I2＞I1 D．E2＜E1，I2＝I1
7．用波长为λ1和λ2的单色光1和2分别照 ( http: / / www.21cnjy.com )射金属1和2的表面．单色光1照射金属1和2的表面时都有电子射出，单色光2照射金属1时有电子射出，照射金属2时没有电子射出．设金属1和2的逸出功分别为W1和W2，则有(　　)
A．λ1>λ2, W1> W2 B．λ1>λ2, W1< W2
C．λ1<λ2, W1> W2 D．λ1<λ2, W1< W2
8．(13年江苏模拟)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率υ的关系图象如图所示．则由图象可知
第8题图
A．该金属的逸出功等于hυ0
B．遏止电压是确定的，与照射光的频率无关
C．若已知电子电量e，就可以求出普郎克常量h
D．入射光的频率为2υ0时，产生的光电子的最大初动能为hν0
9．如图所示电路的全部接线及元件均完好．用光照射光电管的K极板，发现电流计无电流通过，可能的原因是(　　)
第9题图
A．A、 K间加的电压不够高
B．电源正负极接反了
C．照射光的频率不够高
D．照射光的强度不够大
10．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电 ( http: / / www.21cnjy.com )管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出(　　)
第10题图
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
11．在做光电效应实验中， ( http: / / www.21cnjy.com )某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象可求出(　　)
第11题图
A．该金属的逸出功
B．该金属的极限频率
C．单位时间内逸出的光电子数
D．普朗克恒量
12．太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．如图所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．
第12题图
(1)在图上标出电源和电流表的正、负极．
(2)入射光应照射在________极上．
(3)若电流表读数是10μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．
13．如图所示是使用光电管的原理图．当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．
第13题图
(1)当变阻器的滑动端P向__________滑动时(填“左”或“右”)，通过电流表的电流将会减小．
(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________(已知电子电荷量为e)．
(3)如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将__________(填“增加”、“减小”或“不变”)．
14．(13年江苏模拟)某光源能发出波 ( http: / / www.21cnjy.com )长为0.6μm的可见光，用它照射某金属能发生光电效应，产生光电子的最大初动能为0.25eV，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s.求：
①上述可见光中每个光子的能量；
②该金属的逸出功．
课时作业(五十八)　光的粒子性　光的波动性
　1.AB　【解析】 光电效应说明 ( http: / / www.21cnjy.com )了光具有粒子性，普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，AB正确；玻尔只解释了氢原子发光现象；宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越小，故CD错误．
　2.A　【解析】 本题考查黑体辐射，由其规律可知，选项A正确．
　3.D　【解析】 有光电子逸出时 ( http: / / www.21cnjy.com )，光电流强度与入射光强度有关，入射光强度越大，光电流强度越大，可知A错误；不同金属的逸出功是不同的，用频率相同的紫外线得到光电子的最大初动能是不同的，可知B错误；某种光照射某金属时不产生光电效应，可知该光频率小于该金属极限频率，换用频率较高的光或极限频率较小的金属时，可能产生光电效应，可知选D.
　4.CD　【解析】 爱因斯坦的光子说和光的 ( http: / / www.21cnjy.com )电磁说是统一的，二者并不矛盾，因为电场和磁场都是物质存在的方式，电磁场也是物质，光波是电磁波，也是物质波或概率波，所以A不选；概率波和机械波是两回事，所以B不选；大量光子的宏观表现为波动现象，个别光子的行为体现随机运动的粒子性，所以C可选；因为电磁波的频率增大时，越来越不容易发生衍射，所以宏观上看，粒子性显著，D可选．本题的答案为CD.
　5.CD　【解析】 光电 ( http: / / www.21cnjy.com )流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压Uc，满足eUc＝hν－hν0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确．
　6.A　【解析】 红光 ( http: / / www.21cnjy.com )光子的频率比紫光光子的频率小，因此红光的光子能量小，紫光的光子能量大，当红光和紫光的强度相同时，即单位时间内单位面积上照射的红光光子个数多，而照射的紫光的光子个数少，根据光电效应原理，红光照射时，产生的光电子数多，光电流的强度大，故I1＞I2.由于紫光光子能量大，同一光电管，逸出功W0相同，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋Ek，得用紫光照射时，光电子的最大初动能大，E2＞E1.
　7.D　【解析】 当光子能量大于逸出 ( http: / / www.21cnjy.com )功时才有电子射出，由题意hν1＞hν2，则λ1＜λ2，因单色光2照射1时有电子射出，照射2时无电子射出，说明W2＞W1，D正确．
　8.ACD　【解析】 由题图知，使光 ( http: / / www.21cnjy.com )电效应发生的最低频率为ν0，由爱因斯坦光电效应方程知EK＝hυ－W0，A对；遏止电压是确定的，照射光只有大于截止频率时才会发生光电效应，B错；逃逸功W＝eU＝hυ0，普朗克常量h＝，C对；由爱因斯坦光电效应方程可知Ek＝hν－W0，入射光频率为2ν0时Ek＝2hν0－hν0＝hν0，D对；故选ACD.
　9.BC　【解析】 如果入射光频 ( http: / / www.21cnjy.com )率过低，不能发生光电效应；如果发生了光电效应现象，但是电源正负极接反了，电压高于遏止电压，电流表中也不会有电流，所以B、 C正确；电压不够高，光强不够大时，只会影响光电流大小，不会导致无电流通过，A、 D项错误．
　10.B　【解析】 由于是同一光电管， ( http: / / www.21cnjy.com )因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、 D均错，只有B项正确．
　11.ABD　【解析】　根据爱因斯 ( http: / / www.21cnjy.com )坦光电效应方程Ek＝hν－W0，任何一种金属的逸出功W0一定，说明Ek随频率的变化而变化，且是线性关系(与y＝ax＋b类似)，直线在纵轴上的截距表示逸出功，直线的斜率等于普朗克恒量，直线与横轴的截距OA表示Ek＝0时的频率ν0，即为金属的极限频率．故选ABD.
　12.(1)电源左边为正极，右边为负 ( http: / / www.21cnjy.com )极　电流表是上正下负　(2)B　(3)6.25×1013　【解析】 (1)其工作原理是在光的作用下，有光电子逸出，而逸出的光电子在电场的作用下向另一端运动，从而使整个电路连通，故易得电源左边是正极，右边为负极，电流表上正下负．(2)由其工作原理易知B处是光照射的地方．(3)由I＝＝得n＝＝6.25×1013个．
13．(1)右　(2)eU　( ( http: / / www.21cnjy.com )3)不变　【解析】 (1)电流减小，光电子克服电场力做功增大，故P向右移动．(2)没有光电子到达K极板则满足eU＝EK.(3)由公式EK＝hν－W知EK与光强无关，故光电子最大被动能不变．
　14.①2.07 eV　②1.82 eV
　【解析】 ①上述可见光中每个光子的能 ( http: / / www.21cnjy.com )量E＝hc/λ＝6.63×10－34 J·s×3×108 m/s÷0.6 μm＝3.315×10－29 J＝2.07 eV；
②由爱因斯坦光电效应方程，Ek＝hc/λ＋W，解得该金属的逸出功W＝1.82 eV.

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