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2022届高考物理选择题专题强化训练:能量量子化 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程(天津使用)
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这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练:能量量子化 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程(天津使用),共14页。试卷主要包含了单项选择题,双项选择题,多项选择题等内容,欢迎下载使用。
一、单项选择题(共14小题;共56分)
1. 如图所示,一束复合光沿半径方向从 A 点射入半圆形玻璃砖,在 O 点发生反射和折射, a 、 b 为折射光, c 为反射光。下列说法正确的有
A. 用 a 、 b 光分别照射同一单缝做衍射实验, a 光的中央亮纹比 b 光的中央 亮纹窄
B. 单色光 a 通过玻璃砖所需的时间小于单色光 b 通过玻璃砖所需的时间
C. 保持复合光沿半径方向入射到 O 点,若入射点由 A 向 B 缓慢移动,则 c 光逐渐变暗
D. 用 a 、 b 光分别照射同一光电管,只有一种光能引起光电效应,则一定是 a 光
2. 下列说法正确的是
A. 卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核发现了中子,并预言了质子的存在
B. 爱因斯坦成功地解释了光电效应现象
C. 玻尔提出了原子能级结构假说,成功地解释了各种原子的光谱
D. 地球上的核电站与太阳内部主要进行的核反应类型相同
3. 如图所示,在光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光 a 照射光电管阴极 K ,电流计 G 的指针发生偏转,而用另一频率的单色光 b 照射光电管阴板 K 时,电流计 G 的指针不发生偏转,那么
A. 用 a 光照射光电管阴极 K 时,通过电流计 G 的电流方向由 d 到 c
B. 增加 b 光的强度可以使电流计 G 的指针发生偏转
C. 用同一装置做双缝干涉实验, a 光的相邻亮纹间距大于 b 光的相邻亮纹间距
D. 两束光以相同的入射角从水中斜射入空气,若出射光线只有一束,则一定是 b 光
4. 如图所示,用频率为 ν1 和 ν2 的甲、乙两种光分别照射同一光电管,对应的遏止电压分别为 U1 和 U2。已知 ν1<ν2,则
A. 遏止电压 U1B. 用甲、乙光分别照射时,金属的截止频率不同
C. 增加乙光的强度,遏止电压 U2 变大
D. 滑动变阻器滑片 P 移至最左端,电流表示数为零
5. 波长为 λ1 和 λ2 的两束可见光入射到双缝,在光屏上观察到干涉条纹,其中波长为 λ1 的光的条纹间距大于波长为 λ2 的条纹间距。则(下列表述中,脚标“1”和“2”分别代表波长为 λ1 和 λ2 的光所对应的物理量)
A. 这两束光的光子的动量 p1>p2
B. 这两束光从玻璃射向真空时,其临界角 C1>C2
C. 这两束光都能使某种金属发生光电效应,则遏止电压 U1>U2
D. 这两束光在玻璃中的传播速度满足 v1
6. 关于原子核,下列说法正确的有
A. 光电效应现象中,增大入射光的强度,光电子的最大初动能增大
B. 原子核外电子吸收能量脱离原子核束缚形成 β 射线
C. 两个质子与两个中子的质量之和等于 He24 原子核的质量
D. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
7. 根据近代物理知识,你认为下列说法中正确的是
A. 相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越大
B. 氢原子中的电子从高能级轨道向低能级轨道跃迁时,电子离核的距离变近,电子的动能变小
C. 铀核(U92238)衰变为铅核(Pb82206)的过程中,中子数减少 22 个
D. α 射线、 β 射线、 γ 射线本质上都是电磁波,且 γ 射线的波长最短
8. 一束含两种频率的单色光,照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面后,经下表面反射从玻璃砖上表面射出后,光线分为 a 、 b 两束,如图所示。下列说法正确的是
A. a 光光子的能量大于 b 光光子的能量
B. 用同一装置进行双缝干涉实验,a 光的条纹间距大于 b 光的条纹间距
C. 若 a 光能使某金属发生光电效应,b 光也一定能使该金属发生光电效应
D. 从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大
9. 现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是
A. 入射光的频率变高,饱和光电流变大
B. 入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大
C. 遏止电压的大小与入射光的频率无关,与入射光的光强有关
D. 保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生
10. 根据爱因斯坦的“光子说”,可知
A. “光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B. 光的波长越大,光子的能量越小
C. 一束单色光的能量可以连续变化
D. 只有光子数很多时,光才具有粒子性
11. 如图所示为光电管工作原理图,当有波长(均指真空中的波长,下同)为 λ 的光照射阴极板 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,电路中一定没有光电流
C. 增加电路中电源的端电压,电路中的光电流可能增大
D. 将电路中电源的极性反接,电路中一定没有光电流
12. 下列关于近代物理知识的说法,你认为正确的是
A. 天然放射现象的发现揭示了原子具有复杂的结构
B. 235U 的半衰期约为 7 亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短
C. 光电效应中飞出的光电子的最大初动能与人射光的频率成正比
D. 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增加,电势能减少
13. a 、 b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时,其折射光束如图所示。用 a 、 b 两束光
A. 先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干涉条纹,由此确定光是横波
B. 先后照射某金属,a 光照射时恰能逸出光电子,b 光照射时也能逸出光电子
C. 从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,若 b 光不能讲入空气,则 a 光也不能进入空气
D. 从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,a 光的反射角比 b 光的反射角大
14. 甲、乙两幅图是氢原子的能级图,图中箭头表示出核外电子在两能级间跃迁的方向;在光电效应实验中,分别用蓝光和不同强度的黄光来研究光电流与电压的关系,得出的图象分别如丙、丁两幅图象所示。则甲乙图中,电子在跃迁时吸收光子的是 图;丙丁图中,能正确表示光电流与电压关系的是 图
A. 甲 丙B. 乙 丙C. 甲 丁D. 乙 丁
二、双项选择题(共13小题;共52分)
15. 下列对光电效应的理解,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. 如果射入光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时所需要的最小功,便能发生光电效应
C. 发生光电效应时,入射光的频率越大,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
16. 下列有关光现象的说法正确的是
A. 在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变小
B. 以相同入射角从水中射向空气,红光能发生全反射,紫光也一定能发生全反射
C. 紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时不一定有电子向外发射
D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
17. 下列说法中正确的有
A. 用同种频率的光照射同一种金属,发生光电效应,则金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek
B. 发生光电效应时,光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
C. 只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振
D. 用单色光做双缝干涉实验,只减小双缝间的距离,相邻明条纹间的距离 Δx 将增大
18. “不经历风雨怎么见彩虹”,彩虹的产生原因是光的色散,如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图,a 、 b 为两种折射出的单色光,以下说法正确的是
A. a 光光子能量大于 b 光光于能量
B. 在水珠中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度
C. 用同一双缝干涉装置看到的 a 光干涉条纹间距比 b 光宽
D. 如果 h 光能使某金属发生光电效应,则 a 光也一定能使该金属发生光电效应
19. 下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是
A. 图甲:卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果,发现了质子和中子
B. 图乙:用中子轰击铀核使其发生裂变,铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变,使裂变反应不断地进行下去,形成链式反应
C. 图丙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的
D. 图丁:用紫外线灯照射锌板时,锌板将会带上负电荷,验电器指针张开
20. 蓝光相比红光具有频率高、能量大的特点,则以下叙述正确的是
A. 发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角
B. 用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽
C. 在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度
D. 如果蓝光能使某种金属发生光电效应,红光也一定能使该金属发生光电效应
21. 对爱因斯坦光电效应方程 Ek=hν−W,下面的理解正确的有
A. 只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek
B. 式中的 W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C. 逸出功 W 和极限频率 ν0 之间应满足关系式 W=hν0
D. 光电子的最大初动能和射入光的频率不是成正比
22. 对爱因斯坦光电效应方程 Ek=hν−W,下面的理解正确的有
A. 只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek
B. 式中的 W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C. 逸出功 W 和极限频率 ν0 之间应满足关系式 W=hν0
D. 光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比
23. 如图所示,两束不同的单色光束 a 、 b,以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中,其出射光恰好合为一束,以下判断正确的是
A. 在同种介质中 b 光的速度较大
B. 该玻璃三棱镜对 a 光的折射率较小
C. 若让 a 、 b 光分别照射同种金属,都能发生光电效应,则 b 光照射金属产生光电子的最大初动能较大
D. 若让 a 、 b 光分别通过同一双缝装置,在同位置的屏上形成干涉图样,则 b 光条纹间距较大
24. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a 、 b,下列说法正确的是
A. 若减小入射角 i,则 b 光先消失
B. 在该三棱镜中 a 光波长小于 b 光
C. a 光能发生偏振现象,b 光不能发生
D. 若 a 、 b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则 a 光的遏止电压低
25. 新华中学高三物理兴趣小组用实验探究光的色散规律,他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内,在其左方竖直放置一个很大的光屏 P,让一复色光束 SA 射向玻璃砖的圆心 O 后,有两束单色光 a 和 b 射向光屏 P,如图所示。他们根据实验现象提出了以下四个猜想,你认为正确的是
A. 单色光 a 的波长大于单色光 b 的波长
B. 单色光 a 的频率大于单色光 b 的频率
C. 若用 b 光照射锌板发生了光电效应,则 a 光照射锌板也能发生光电效应
D. 当光束 SA 绕圆心 O 逆时针转动过程中,在光屏 P 上最早消失的是 b 光
26. 在光电效应实验中,某同学用同一光电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,下列判断一定正确的是
A. 甲光的频率等于乙光的频率B. 乙光的波长大于丙光的波长
C. 乙光的光强等于丙光的光强D. 甲光的光强大于丙光的光强
27. 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成 a 、 b 两束,如图所示,则 a 、 b 两束光
A. 垂直穿过同一块平板玻璃,a 光所用的时间比 b 光长
B. 从同种介质射入真空发生全反射时,a 光临界角比 b 光的小
C. 分别通过同一双缝干涉装置,b 光形成的相邻亮条纹间距小
D. 若照射同一金属都能发生光电效应,b 光照射时逸出的光电子最大初动能大
三、多项选择题(共3小题;共12分)
28. 下列说法正确的是
A. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B. 光电效应现象说明光具有粒子性,光子具有能量
C. 康普顿效应说明光具有粒子性,光子具有动量
D. 黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的
29. 在光电效应实验中,用同一种单色光先后照射锌和银的表面,都能发生光电效应.对于这两个过程,下列四个物理量中,一定不同的是
A. 遏止电压B. 饱和光电流
C. 光电子的最大初动能D. 逸出功
30. 如图,用某单色光照射光电管的阴极 K。会发生光电效应,在阳极 A 和阴极 K 之间加上反向电压,通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大加在光电管上的电压,直至电流表中电流恰为零,此时电压表的电压值 U 称为反向遏止电压,现分别用频率为 ν1 和 ν2 的单色光照射阴极测得反向截止电压分别为 U1 和 U2。设电子的质量为 m 、电荷量为 e,则下列关系式正确的是
A. 频率为 ν1 的光照射时,光电子的最大初速度为 2eU1m
B. 普朗克常数 h=eU2−eU1ν1−ν2
C. 阴极 K 金属的逸出功为 W=e(U1ν2−U2ν1)ν1−ν2
D. 阴极 K 金属的极限频率是 ν0=U1ν2−U2ν1U1−U2
答案
第一部分
1. B
【解析】a 光的偏折程度比 b 光的小,所以玻璃对 a 光的折射率较小,故 a 光的频率小,波长长。所以用 a 、 b 光分别照射同一单缝做衍射实验, a 光的中央亮纹比 b 光的中央亮纹宽,衍射现象明显,故A错误;
a 光的折射率小于 b 光的折射率,由 v=cn 分析可知, a 光在玻璃中的传播速度大于 b 光在玻璃中的传播速度,故单色光 a 通过玻璃砖所需的时间小于单色光 b 通过玻璃砖所需的时间,B正确;
入射点由 A 向 B 缓慢移动,光线射到直边的入射角增大,反射光增强,折射光减弱,则知 c 光逐渐变亮,故C错误;
a 光的折射率小于 b 光的折射率,所以 a 光的频率小于 b 光的频率,故用 a 、 b 光分别照射同一光电管,只有一种光能引起光电效应,则一定是 b 光,故D错误。
2. B
【解析】卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核发现了质子,并预言了中子的存在,中子是由他的学生查德威克发现的,故A错误;
爱因斯坦提出光子说,成功解释了光电效应现象,故B正确;
玻尔提出了原子能级结构假说,成功地解释了氢原子光谱,但是不能解释其他光谱,故C错误;
地球上的核电站进行的核反应是核裂变,太阳内部进行的核反应是核聚变,类型不同,故D错误。
3. D
4. A
5. B
6. D
【解析】发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,故A错误;
β 衰变中产生的 β 射线实际上是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来,故B错误;
两个质子与两个中子结合成一个 He24 原子核的过程中会释放能量,结合爱因斯坦质能方程可知,两个质子与两个中子的质量之和大于 He24 原子核的质量,故C错误;
根据玻尔理论可知,氢原子从激发态中跃迁只能辐射特定频率的光子,故D正确。
7. C
【解析】A.根据光电效应方程 Ek=hν−W0 知,相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小,A错误;
B.氢原子向低能级跃迁时,电子离原子核距离变近,由库仑力提供向心力有:ke2r2=mv2r,解得 v=ke2mr,因此电子离核的距离变近,电子的动能变大,B错误;
C.铀核(U92238)衰变为铅核(Pb82206)的过程中,核电荷数减少 10,质量数减少 32,则中子数减少 22 个,C正确;
D. α 射线是高速氦核流,β 射线是高速电子流,只有 γ 射线本质上是电磁波,有波长的概念,故不存在比较波长的长短,D错误。
8. A
9. B
【解析】饱和光电流与入射光的光强度有关,与入射光的频率无关,故A错误;
根据光电效应的规律,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,所以入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故B正确;
根据光电效应的规律:Ekm=hγ−W0,其中 W0 是金属的逸出功;又:Ekm=eU遏,可知遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关,故C错误;
不断减小入射光的频率,若入射光的频率小于极限频率则不能产生光电流,故D错误。
10. B
【解析】“光子说”说明空间传播的波是不连续的,而是一份一份的,光具有波粒二象性,它不同于牛顿基于宏观现象的“微粒说”也不同于惠更斯基于宏观现象的“波动说”,AC 错误;
少数光子表现为粒子性,大量光子表现为波动性,D 错误;
波长越短的波,粒子性越强,波长越长的波,波动性越强,频率越低,光子的能最越小,B 正确。
11. C
【解析】用波长为 λ 的光照射阴极 K 时,电路中有光电流,知波长为 λ 的光照射阴极 K 时,发生了光电效应。换用波长为 λ1(λ1>λ)的光照射阴极 K 时,由于频率变小,不一定发生光电效应,电路中不一定有光电流。故A错误;
换用波长为 λ2(λ2<λ)的光照射阴极 K 时,频率变大,一定能发生光电效应,电路中一定有光电流。故B错误;
增加电路中电源的路端电压,当达到饱和电流,才不再增大。故C正确;
将电路中电源的极性反接,光电子做减速运动,还可能到达阳极,所以还可能有光电流。故D错误。
12. D
【解析】天然放射现象揭示了原子核具有复杂结构,A项错,半衰期不随环境状态的影响,是不变的,B项错,
人射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,但不成正比C项错,氢原子、核外电子由高能级向低能级跃迁时,辐射光的频率是一定的,且动能增大,电势能减小D项对.
13. C
【解析】双缝干涉现象说明光具有波动性,而偏振现象说明光是横波,故 A 错误。
由题图可知 a 光偏折程度大于 b 光,故 na>nb,νa>νb,而当 a 光恰好发生光电效应时,b 光不能发生光电效应,故 B 错。
因为 na>nb,由 sinC=1n 得:临界角 Ca a 、 b 光都遵守反射定律,即反射角等于入射角,因二者入射角相等,故反射角必相等,D 错误。
14. D
【解析】电子在跃迁时吸收光子,能量变大,从低能级向高能级跃迁,故为乙图;蓝光的频率大于黄光的频率,根据方程 Ek=hν−W0,eUc=Ek 可知,频率大的蓝光的遏止电压 Uc 大于黄光的遏止电压,故为丁图,故D正确,ABC错误。
第二部分
15. C, D
【解析】电子增加的动能来源于照射光的光子能量,一个电子一次只能吸收一个光子,不能吸收多个光子,若吸收的能量足够克服金属束缚力逸出金属表面,即可发生光电效应,不会积累能量,故A错误。
根据光电效应的条件可知,入射光子的能量小于电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功即逸出功,便不能发生光电效应,故B错误。
根据光电效应方程 Ekm=hv−W0 可知,入射光频率越大,光子能量 hv 越大,最大初动能就越大,故C正确。
根据光电效应方程 Ekm=hv−W0 知,当入射光的能量刚好能使电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功时,有 hv0=W0 ,此时的频率为最低频率,即极限频率,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的入射光的最低频率也不相同,故D正确。
16. B, C
17. C, D
【解析】用同种频率的光照射同一种金属,发生光电效应,则金属中逸出的光电子都会具有同样的最大初动能,A项错误;
发生光电效应时,光电子的最大初动能和人射光的频率不成正比,B项错误;
只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振,C项正确;
用单色光做双缝干涉实验,只减小双缝间的距离,由条纹间距公式可得相邻明条纹间的距离 Δx 将增大,D项正确。
18. B, C
【解析】由图可看出 b 光的偏折程度大,则推出 b 光的频率、折射率大,波长小。由光子能量公式 E=hν 得 a 光光子能量小;由公式 v=cn 得 a 北在水珠中的传播速度大;由公式 Δx=Ld⋅λ 得 a 光干涉条纹间距大;频率越大,越易发生光电效应,因此 b 光能发生光电效应,a 光不一定能。综上分析,B、C正确。
19. B, C
20. B, C
【解析】A.红光的折射率比蓝光的折射率小,由 sinC=1n 可知红光的临界角比蓝光的大;故A错误;B.根据 Δx=ldλ,当用同一装置做双缝干涉实验时,双缝干涉条纹间距与光的波长成正比,红光的波长比蓝光长,所以红光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距,故B正确;C.红光的折射率比蓝光的折射率小,根据 ν=cn 知,红光在介质中传播速度大于蓝光的传播速度,故C正确;D.红光的折射率小,则红光的频率小,蓝光能使某金属发生光电效应,红光不一定能使该金属发生光电效应,故D错误。
21. C, D
【解析】由光电效应方程 Ek=hν−W,Ek 为最大 初动能,A项错;
式中 W 表示的是金属表面的电子逸出时克服引力所做的功,B项错;
极限频率的含义是刚好使电子逸出时,入射光的最小频率,因此有 W=hν0,C项对;
入射光频率越大,最大初动能越大,但不成正比,D项对。
22. C, D
【解析】根据光电效应方程 Ekm=hν−W0 知,同种频率的光照射同一种金属,从金属中逸出的所有光电子最大初动能 Ek 都相同,但初动能可能不同。故A错误。
W 表示逸出功,是每个电子从这种金属中飞出过程中,克服金属中正电荷引力所做的功的最小值。故B错误;
根据光电效应方程 Ekm=hν−W0 知,当最大初动能为零时,入射频率即为极限频率,则有 W=hν0,故C正确。
根据光电效应方程 Ekm=hν−W0 知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系。故D正确。
23. B, C
【解析】由光路图可知,b 光偏折程度较大,∴nb>na,光速 vbγa,而 b 最大初动能也越大,C项对;λa>λb,而干涉条纹间距 Δx=Ldλ , ∴Δxa>Δxb ,D项错
24. A, D
25. A, D
【解析】由图知 a 光的偏折程度小于 b 光,所以根据折射定律得知 a 光的折射率小于 b 光的折射率,a 光的频率小于 b 光的频率,由 c=λf 可知 a 光的波长大于 b 光的波长,故选项A正确,B错误;
用 b 光照射锌板发生了光电效应,由单色光 a 的频率小于单色光 b 的频率和光电效应方程 Ekm=hv−W0 可知用 a 光照射锌板不一定能发生光电效应,故选项C错误;
由 sinC=1n 知 a 光的临界角较大,b 光的临界角较小,则当光束 SA 绕圆心 O 逆时针转动过程中,入射角增大,b 光最早发生全反射,所以在光屏 P 上最早消失的是 b 光,故选项D正确。
26. A, B
【解析】根据 eUc=Ek=hv−W0,入射光的频率越高,对应的遏止电压 Uc 越大。甲光、乙光的遏止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,故A正确;
丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压,所以丙光的频率大于乙光的频率,则乙光的波长大于丙光的波长,故B正确;
丙光的频率大于乙光的频率,则丙光子的能量大于乙光子的能量,由于乙光的光电流比丙光大,所以不能判断出两种光的强度之间的关系,故C错误;
同理,丙光的频率大于甲光的频率,则丙光子的能量大于甲光子的能量,由于甲光的光电流比丙光大,所以不能判断出两种光的强度之间的关系。故D错误。
27. A, B
【解析】由图可知,a 光的偏折角大于 b 光的偏折角,故说明 a 光的折射率大于 b 光的折射率;故说明 a 光的频率大于 b 光的频率,a 光的波长小于 b 光,在介质中 a 光的波速小于 b 光;
垂直穿过同一块玻璃时,不会发生折射,则经过的距离相同;因 a 光的波速小;故 a 光所用的时间长;故A正确;
由 sinC=1n 可知,a 光的临界角要小于 b 光的临界角;故B正确;
由 x=Ldλ 可知,a 光的干涉条纹小于 b 光的干涉条纹;故C错误;
由 E K=hv−W0;由于 b 光的频率小,故 b 光光子能量小,则 b 光照射时逸出的光电子最大初动能要小;故D错误。
第三部分
28. A, B, C
【解析】干涉与衍射是波的特有的现象,光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,故A正确;
光电效应现象说明光具有粒子性;同时光电效应表明光子具有能量,故B正确;
康普顿效应说明光具有粒子性,同时康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量,故C正确;
黑体辐射的实验规律说明宏观世界里能量是量子化的,不连续,故D错误。
29. A, C, D
【解析】同一单色光照射到锌和银两种金属表面,由 hν=W逸+Ekm,ν 相同,而 W逸 不同,所以最大初动能不同,C项对,D项对.而 qU=Ekm,遏止电压 U 也不同,A项对,饱和光电流与光的强度有关,因此无法确定饱和光电流大小,B项错.
30. A, C, D
【解析】光电子在电场中做减速运动,根据动能定理得:−eU1=0−12mv1m2,则得光电子的最大初速度 v1m=2eU1m,A正确;
根据爱因斯坦光电效应方程得:hν1=eU1+W;hν2=eU2+W,联立解得:h=e(U1−U2)ν1−ν2;W=e(U1ν2−U2ν1)ν1−ν2,B错误,C正确;
阴极 K 金属的极限频率 ν0=Wh=hν1−eU1e(U1−U2)ν1−ν2=(hν1−eU1)(ν1−ν2)e(U1−U2),代入普朗克常量的表达式,得:ν0=U1ν2−U2ν1U1−U2,D正确。
一、单项选择题(共14小题;共56分)
1. 如图所示,一束复合光沿半径方向从 A 点射入半圆形玻璃砖,在 O 点发生反射和折射, a 、 b 为折射光, c 为反射光。下列说法正确的有
A. 用 a 、 b 光分别照射同一单缝做衍射实验, a 光的中央亮纹比 b 光的中央 亮纹窄
B. 单色光 a 通过玻璃砖所需的时间小于单色光 b 通过玻璃砖所需的时间
C. 保持复合光沿半径方向入射到 O 点,若入射点由 A 向 B 缓慢移动,则 c 光逐渐变暗
D. 用 a 、 b 光分别照射同一光电管,只有一种光能引起光电效应,则一定是 a 光
2. 下列说法正确的是
A. 卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核发现了中子,并预言了质子的存在
B. 爱因斯坦成功地解释了光电效应现象
C. 玻尔提出了原子能级结构假说,成功地解释了各种原子的光谱
D. 地球上的核电站与太阳内部主要进行的核反应类型相同
3. 如图所示,在光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光 a 照射光电管阴极 K ,电流计 G 的指针发生偏转,而用另一频率的单色光 b 照射光电管阴板 K 时,电流计 G 的指针不发生偏转,那么
A. 用 a 光照射光电管阴极 K 时,通过电流计 G 的电流方向由 d 到 c
B. 增加 b 光的强度可以使电流计 G 的指针发生偏转
C. 用同一装置做双缝干涉实验, a 光的相邻亮纹间距大于 b 光的相邻亮纹间距
D. 两束光以相同的入射角从水中斜射入空气,若出射光线只有一束,则一定是 b 光
4. 如图所示,用频率为 ν1 和 ν2 的甲、乙两种光分别照射同一光电管,对应的遏止电压分别为 U1 和 U2。已知 ν1<ν2,则
A. 遏止电压 U1
C. 增加乙光的强度,遏止电压 U2 变大
D. 滑动变阻器滑片 P 移至最左端,电流表示数为零
5. 波长为 λ1 和 λ2 的两束可见光入射到双缝,在光屏上观察到干涉条纹,其中波长为 λ1 的光的条纹间距大于波长为 λ2 的条纹间距。则(下列表述中,脚标“1”和“2”分别代表波长为 λ1 和 λ2 的光所对应的物理量)
A. 这两束光的光子的动量 p1>p2
B. 这两束光从玻璃射向真空时,其临界角 C1>C2
C. 这两束光都能使某种金属发生光电效应,则遏止电压 U1>U2
D. 这两束光在玻璃中的传播速度满足 v1
6. 关于原子核,下列说法正确的有
A. 光电效应现象中,增大入射光的强度,光电子的最大初动能增大
B. 原子核外电子吸收能量脱离原子核束缚形成 β 射线
C. 两个质子与两个中子的质量之和等于 He24 原子核的质量
D. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
7. 根据近代物理知识,你认为下列说法中正确的是
A. 相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越大
B. 氢原子中的电子从高能级轨道向低能级轨道跃迁时,电子离核的距离变近,电子的动能变小
C. 铀核(U92238)衰变为铅核(Pb82206)的过程中,中子数减少 22 个
D. α 射线、 β 射线、 γ 射线本质上都是电磁波,且 γ 射线的波长最短
8. 一束含两种频率的单色光,照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面后,经下表面反射从玻璃砖上表面射出后,光线分为 a 、 b 两束,如图所示。下列说法正确的是
A. a 光光子的能量大于 b 光光子的能量
B. 用同一装置进行双缝干涉实验,a 光的条纹间距大于 b 光的条纹间距
C. 若 a 光能使某金属发生光电效应,b 光也一定能使该金属发生光电效应
D. 从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大
9. 现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是
A. 入射光的频率变高,饱和光电流变大
B. 入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大
C. 遏止电压的大小与入射光的频率无关,与入射光的光强有关
D. 保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生
10. 根据爱因斯坦的“光子说”,可知
A. “光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B. 光的波长越大,光子的能量越小
C. 一束单色光的能量可以连续变化
D. 只有光子数很多时,光才具有粒子性
11. 如图所示为光电管工作原理图,当有波长(均指真空中的波长,下同)为 λ 的光照射阴极板 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,电路中一定没有光电流
C. 增加电路中电源的端电压,电路中的光电流可能增大
D. 将电路中电源的极性反接,电路中一定没有光电流
12. 下列关于近代物理知识的说法,你认为正确的是
A. 天然放射现象的发现揭示了原子具有复杂的结构
B. 235U 的半衰期约为 7 亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短
C. 光电效应中飞出的光电子的最大初动能与人射光的频率成正比
D. 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增加,电势能减少
13. a 、 b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时,其折射光束如图所示。用 a 、 b 两束光
A. 先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干涉条纹,由此确定光是横波
B. 先后照射某金属,a 光照射时恰能逸出光电子,b 光照射时也能逸出光电子
C. 从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,若 b 光不能讲入空气,则 a 光也不能进入空气
D. 从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,a 光的反射角比 b 光的反射角大
14. 甲、乙两幅图是氢原子的能级图,图中箭头表示出核外电子在两能级间跃迁的方向;在光电效应实验中,分别用蓝光和不同强度的黄光来研究光电流与电压的关系,得出的图象分别如丙、丁两幅图象所示。则甲乙图中,电子在跃迁时吸收光子的是 图;丙丁图中,能正确表示光电流与电压关系的是 图
A. 甲 丙B. 乙 丙C. 甲 丁D. 乙 丁
二、双项选择题(共13小题;共52分)
15. 下列对光电效应的理解,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. 如果射入光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时所需要的最小功,便能发生光电效应
C. 发生光电效应时,入射光的频率越大,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
16. 下列有关光现象的说法正确的是
A. 在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变小
B. 以相同入射角从水中射向空气,红光能发生全反射,紫光也一定能发生全反射
C. 紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时不一定有电子向外发射
D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
17. 下列说法中正确的有
A. 用同种频率的光照射同一种金属,发生光电效应,则金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek
B. 发生光电效应时,光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
C. 只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振
D. 用单色光做双缝干涉实验,只减小双缝间的距离,相邻明条纹间的距离 Δx 将增大
18. “不经历风雨怎么见彩虹”,彩虹的产生原因是光的色散,如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图,a 、 b 为两种折射出的单色光,以下说法正确的是
A. a 光光子能量大于 b 光光于能量
B. 在水珠中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度
C. 用同一双缝干涉装置看到的 a 光干涉条纹间距比 b 光宽
D. 如果 h 光能使某金属发生光电效应,则 a 光也一定能使该金属发生光电效应
19. 下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是
A. 图甲:卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果,发现了质子和中子
B. 图乙:用中子轰击铀核使其发生裂变,铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变,使裂变反应不断地进行下去,形成链式反应
C. 图丙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的
D. 图丁:用紫外线灯照射锌板时,锌板将会带上负电荷,验电器指针张开
20. 蓝光相比红光具有频率高、能量大的特点,则以下叙述正确的是
A. 发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角
B. 用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽
C. 在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度
D. 如果蓝光能使某种金属发生光电效应,红光也一定能使该金属发生光电效应
21. 对爱因斯坦光电效应方程 Ek=hν−W,下面的理解正确的有
A. 只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek
B. 式中的 W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C. 逸出功 W 和极限频率 ν0 之间应满足关系式 W=hν0
D. 光电子的最大初动能和射入光的频率不是成正比
22. 对爱因斯坦光电效应方程 Ek=hν−W,下面的理解正确的有
A. 只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ek
B. 式中的 W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C. 逸出功 W 和极限频率 ν0 之间应满足关系式 W=hν0
D. 光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比
23. 如图所示,两束不同的单色光束 a 、 b,以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中,其出射光恰好合为一束,以下判断正确的是
A. 在同种介质中 b 光的速度较大
B. 该玻璃三棱镜对 a 光的折射率较小
C. 若让 a 、 b 光分别照射同种金属,都能发生光电效应,则 b 光照射金属产生光电子的最大初动能较大
D. 若让 a 、 b 光分别通过同一双缝装置,在同位置的屏上形成干涉图样,则 b 光条纹间距较大
24. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a 、 b,下列说法正确的是
A. 若减小入射角 i,则 b 光先消失
B. 在该三棱镜中 a 光波长小于 b 光
C. a 光能发生偏振现象,b 光不能发生
D. 若 a 、 b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则 a 光的遏止电压低
25. 新华中学高三物理兴趣小组用实验探究光的色散规律,他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内,在其左方竖直放置一个很大的光屏 P,让一复色光束 SA 射向玻璃砖的圆心 O 后,有两束单色光 a 和 b 射向光屏 P,如图所示。他们根据实验现象提出了以下四个猜想,你认为正确的是
A. 单色光 a 的波长大于单色光 b 的波长
B. 单色光 a 的频率大于单色光 b 的频率
C. 若用 b 光照射锌板发生了光电效应,则 a 光照射锌板也能发生光电效应
D. 当光束 SA 绕圆心 O 逆时针转动过程中,在光屏 P 上最早消失的是 b 光
26. 在光电效应实验中,某同学用同一光电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,下列判断一定正确的是
A. 甲光的频率等于乙光的频率B. 乙光的波长大于丙光的波长
C. 乙光的光强等于丙光的光强D. 甲光的光强大于丙光的光强
27. 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成 a 、 b 两束,如图所示,则 a 、 b 两束光
A. 垂直穿过同一块平板玻璃,a 光所用的时间比 b 光长
B. 从同种介质射入真空发生全反射时,a 光临界角比 b 光的小
C. 分别通过同一双缝干涉装置,b 光形成的相邻亮条纹间距小
D. 若照射同一金属都能发生光电效应,b 光照射时逸出的光电子最大初动能大
三、多项选择题(共3小题;共12分)
28. 下列说法正确的是
A. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B. 光电效应现象说明光具有粒子性,光子具有能量
C. 康普顿效应说明光具有粒子性,光子具有动量
D. 黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的
29. 在光电效应实验中,用同一种单色光先后照射锌和银的表面,都能发生光电效应.对于这两个过程,下列四个物理量中,一定不同的是
A. 遏止电压B. 饱和光电流
C. 光电子的最大初动能D. 逸出功
30. 如图,用某单色光照射光电管的阴极 K。会发生光电效应,在阳极 A 和阴极 K 之间加上反向电压,通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大加在光电管上的电压,直至电流表中电流恰为零,此时电压表的电压值 U 称为反向遏止电压,现分别用频率为 ν1 和 ν2 的单色光照射阴极测得反向截止电压分别为 U1 和 U2。设电子的质量为 m 、电荷量为 e,则下列关系式正确的是
A. 频率为 ν1 的光照射时,光电子的最大初速度为 2eU1m
B. 普朗克常数 h=eU2−eU1ν1−ν2
C. 阴极 K 金属的逸出功为 W=e(U1ν2−U2ν1)ν1−ν2
D. 阴极 K 金属的极限频率是 ν0=U1ν2−U2ν1U1−U2
答案
第一部分
1. B
【解析】a 光的偏折程度比 b 光的小,所以玻璃对 a 光的折射率较小,故 a 光的频率小,波长长。所以用 a 、 b 光分别照射同一单缝做衍射实验, a 光的中央亮纹比 b 光的中央亮纹宽,衍射现象明显,故A错误;
a 光的折射率小于 b 光的折射率,由 v=cn 分析可知, a 光在玻璃中的传播速度大于 b 光在玻璃中的传播速度,故单色光 a 通过玻璃砖所需的时间小于单色光 b 通过玻璃砖所需的时间,B正确;
入射点由 A 向 B 缓慢移动,光线射到直边的入射角增大,反射光增强,折射光减弱,则知 c 光逐渐变亮,故C错误;
a 光的折射率小于 b 光的折射率,所以 a 光的频率小于 b 光的频率,故用 a 、 b 光分别照射同一光电管,只有一种光能引起光电效应,则一定是 b 光,故D错误。
2. B
【解析】卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核发现了质子,并预言了中子的存在,中子是由他的学生查德威克发现的,故A错误;
爱因斯坦提出光子说,成功解释了光电效应现象,故B正确;
玻尔提出了原子能级结构假说,成功地解释了氢原子光谱,但是不能解释其他光谱,故C错误;
地球上的核电站进行的核反应是核裂变,太阳内部进行的核反应是核聚变,类型不同,故D错误。
3. D
4. A
5. B
6. D
【解析】发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,故A错误;
β 衰变中产生的 β 射线实际上是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来,故B错误;
两个质子与两个中子结合成一个 He24 原子核的过程中会释放能量,结合爱因斯坦质能方程可知,两个质子与两个中子的质量之和大于 He24 原子核的质量,故C错误;
根据玻尔理论可知,氢原子从激发态中跃迁只能辐射特定频率的光子,故D正确。
7. C
【解析】A.根据光电效应方程 Ek=hν−W0 知,相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小,A错误;
B.氢原子向低能级跃迁时,电子离原子核距离变近,由库仑力提供向心力有:ke2r2=mv2r,解得 v=ke2mr,因此电子离核的距离变近,电子的动能变大,B错误;
C.铀核(U92238)衰变为铅核(Pb82206)的过程中,核电荷数减少 10,质量数减少 32,则中子数减少 22 个,C正确;
D. α 射线是高速氦核流,β 射线是高速电子流,只有 γ 射线本质上是电磁波,有波长的概念,故不存在比较波长的长短,D错误。
8. A
9. B
【解析】饱和光电流与入射光的光强度有关,与入射光的频率无关,故A错误;
根据光电效应的规律,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,所以入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,故B正确;
根据光电效应的规律:Ekm=hγ−W0,其中 W0 是金属的逸出功;又:Ekm=eU遏,可知遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关,故C错误;
不断减小入射光的频率,若入射光的频率小于极限频率则不能产生光电流,故D错误。
10. B
【解析】“光子说”说明空间传播的波是不连续的,而是一份一份的,光具有波粒二象性,它不同于牛顿基于宏观现象的“微粒说”也不同于惠更斯基于宏观现象的“波动说”,AC 错误;
少数光子表现为粒子性,大量光子表现为波动性,D 错误;
波长越短的波,粒子性越强,波长越长的波,波动性越强,频率越低,光子的能最越小,B 正确。
11. C
【解析】用波长为 λ 的光照射阴极 K 时,电路中有光电流,知波长为 λ 的光照射阴极 K 时,发生了光电效应。换用波长为 λ1(λ1>λ)的光照射阴极 K 时,由于频率变小,不一定发生光电效应,电路中不一定有光电流。故A错误;
换用波长为 λ2(λ2<λ)的光照射阴极 K 时,频率变大,一定能发生光电效应,电路中一定有光电流。故B错误;
增加电路中电源的路端电压,当达到饱和电流,才不再增大。故C正确;
将电路中电源的极性反接,光电子做减速运动,还可能到达阳极,所以还可能有光电流。故D错误。
12. D
【解析】天然放射现象揭示了原子核具有复杂结构,A项错,半衰期不随环境状态的影响,是不变的,B项错,
人射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,但不成正比C项错,氢原子、核外电子由高能级向低能级跃迁时,辐射光的频率是一定的,且动能增大,电势能减小D项对.
13. C
【解析】双缝干涉现象说明光具有波动性,而偏振现象说明光是横波,故 A 错误。
由题图可知 a 光偏折程度大于 b 光,故 na>nb,νa>νb,而当 a 光恰好发生光电效应时,b 光不能发生光电效应,故 B 错。
因为 na>nb,由 sinC=1n 得:临界角 Ca
14. D
【解析】电子在跃迁时吸收光子,能量变大,从低能级向高能级跃迁,故为乙图;蓝光的频率大于黄光的频率,根据方程 Ek=hν−W0,eUc=Ek 可知,频率大的蓝光的遏止电压 Uc 大于黄光的遏止电压,故为丁图,故D正确,ABC错误。
第二部分
15. C, D
【解析】电子增加的动能来源于照射光的光子能量,一个电子一次只能吸收一个光子,不能吸收多个光子,若吸收的能量足够克服金属束缚力逸出金属表面,即可发生光电效应,不会积累能量,故A错误。
根据光电效应的条件可知,入射光子的能量小于电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功即逸出功,便不能发生光电效应,故B错误。
根据光电效应方程 Ekm=hv−W0 可知,入射光频率越大,光子能量 hv 越大,最大初动能就越大,故C正确。
根据光电效应方程 Ekm=hv−W0 知,当入射光的能量刚好能使电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功时,有 hv0=W0 ,此时的频率为最低频率,即极限频率,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的入射光的最低频率也不相同,故D正确。
16. B, C
17. C, D
【解析】用同种频率的光照射同一种金属,发生光电效应,则金属中逸出的光电子都会具有同样的最大初动能,A项错误;
发生光电效应时,光电子的最大初动能和人射光的频率不成正比,B项错误;
只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振,C项正确;
用单色光做双缝干涉实验,只减小双缝间的距离,由条纹间距公式可得相邻明条纹间的距离 Δx 将增大,D项正确。
18. B, C
【解析】由图可看出 b 光的偏折程度大,则推出 b 光的频率、折射率大,波长小。由光子能量公式 E=hν 得 a 光光子能量小;由公式 v=cn 得 a 北在水珠中的传播速度大;由公式 Δx=Ld⋅λ 得 a 光干涉条纹间距大;频率越大,越易发生光电效应,因此 b 光能发生光电效应,a 光不一定能。综上分析,B、C正确。
19. B, C
20. B, C
【解析】A.红光的折射率比蓝光的折射率小,由 sinC=1n 可知红光的临界角比蓝光的大;故A错误;B.根据 Δx=ldλ,当用同一装置做双缝干涉实验时,双缝干涉条纹间距与光的波长成正比,红光的波长比蓝光长,所以红光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距,故B正确;C.红光的折射率比蓝光的折射率小,根据 ν=cn 知,红光在介质中传播速度大于蓝光的传播速度,故C正确;D.红光的折射率小,则红光的频率小,蓝光能使某金属发生光电效应,红光不一定能使该金属发生光电效应,故D错误。
21. C, D
【解析】由光电效应方程 Ek=hν−W,Ek 为最大 初动能,A项错;
式中 W 表示的是金属表面的电子逸出时克服引力所做的功,B项错;
极限频率的含义是刚好使电子逸出时,入射光的最小频率,因此有 W=hν0,C项对;
入射光频率越大,最大初动能越大,但不成正比,D项对。
22. C, D
【解析】根据光电效应方程 Ekm=hν−W0 知,同种频率的光照射同一种金属,从金属中逸出的所有光电子最大初动能 Ek 都相同,但初动能可能不同。故A错误。
W 表示逸出功,是每个电子从这种金属中飞出过程中,克服金属中正电荷引力所做的功的最小值。故B错误;
根据光电效应方程 Ekm=hν−W0 知,当最大初动能为零时,入射频率即为极限频率,则有 W=hν0,故C正确。
根据光电效应方程 Ekm=hν−W0 知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不是正比关系。故D正确。
23. B, C
【解析】由光路图可知,b 光偏折程度较大,∴nb>na,光速 vb
24. A, D
25. A, D
【解析】由图知 a 光的偏折程度小于 b 光,所以根据折射定律得知 a 光的折射率小于 b 光的折射率,a 光的频率小于 b 光的频率,由 c=λf 可知 a 光的波长大于 b 光的波长,故选项A正确,B错误;
用 b 光照射锌板发生了光电效应,由单色光 a 的频率小于单色光 b 的频率和光电效应方程 Ekm=hv−W0 可知用 a 光照射锌板不一定能发生光电效应,故选项C错误;
由 sinC=1n 知 a 光的临界角较大,b 光的临界角较小,则当光束 SA 绕圆心 O 逆时针转动过程中,入射角增大,b 光最早发生全反射,所以在光屏 P 上最早消失的是 b 光,故选项D正确。
26. A, B
【解析】根据 eUc=Ek=hv−W0,入射光的频率越高,对应的遏止电压 Uc 越大。甲光、乙光的遏止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,故A正确;
丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压,所以丙光的频率大于乙光的频率,则乙光的波长大于丙光的波长,故B正确;
丙光的频率大于乙光的频率,则丙光子的能量大于乙光子的能量,由于乙光的光电流比丙光大,所以不能判断出两种光的强度之间的关系,故C错误;
同理,丙光的频率大于甲光的频率,则丙光子的能量大于甲光子的能量,由于甲光的光电流比丙光大,所以不能判断出两种光的强度之间的关系。故D错误。
27. A, B
【解析】由图可知,a 光的偏折角大于 b 光的偏折角,故说明 a 光的折射率大于 b 光的折射率;故说明 a 光的频率大于 b 光的频率,a 光的波长小于 b 光,在介质中 a 光的波速小于 b 光;
垂直穿过同一块玻璃时,不会发生折射,则经过的距离相同;因 a 光的波速小;故 a 光所用的时间长;故A正确;
由 sinC=1n 可知,a 光的临界角要小于 b 光的临界角;故B正确;
由 x=Ldλ 可知,a 光的干涉条纹小于 b 光的干涉条纹;故C错误;
由 E K=hv−W0;由于 b 光的频率小,故 b 光光子能量小,则 b 光照射时逸出的光电子最大初动能要小;故D错误。
第三部分
28. A, B, C
【解析】干涉与衍射是波的特有的现象,光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,故A正确;
光电效应现象说明光具有粒子性;同时光电效应表明光子具有能量,故B正确;
康普顿效应说明光具有粒子性,同时康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量,故C正确;
黑体辐射的实验规律说明宏观世界里能量是量子化的,不连续,故D错误。
29. A, C, D
【解析】同一单色光照射到锌和银两种金属表面,由 hν=W逸+Ekm,ν 相同,而 W逸 不同,所以最大初动能不同,C项对,D项对.而 qU=Ekm,遏止电压 U 也不同,A项对,饱和光电流与光的强度有关,因此无法确定饱和光电流大小,B项错.
30. A, C, D
【解析】光电子在电场中做减速运动,根据动能定理得:−eU1=0−12mv1m2,则得光电子的最大初速度 v1m=2eU1m,A正确;
根据爱因斯坦光电效应方程得:hν1=eU1+W;hν2=eU2+W,联立解得:h=e(U1−U2)ν1−ν2;W=e(U1ν2−U2ν1)ν1−ν2,B错误,C正确;
阴极 K 金属的极限频率 ν0=Wh=hν1−eU1e(U1−U2)ν1−ν2=(hν1−eU1)(ν1−ν2)e(U1−U2),代入普朗克常量的表达式,得:ν0=U1ν2−U2ν1U1−U2,D正确。