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1、1 课时规范练课时规范练 3737 光电效应光电效应 波粒二象波粒二象 性性 基础巩固组基础巩固组 1 1.(光电效应)关于光电效应,下列说法正确的是( ) A.极限频率越大的金属材料逸出功越大 B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应 C.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 D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多 答案 A 解析逸出功W0=h0,W00,A 正确;只有照射光的频率大于金属极限频率0,才能产生光电效 应现象,B 错误;由光电效应方程Ekm=h-W0知,光电子的最大初动能与入射光的频率和金属材料的 逸出功都有关系,所
2、以 C 错误;光强E=nh,E一定,越大,则光子数n越小,单位时间内逸出的光 电子数就越少,D 错误。 2 2. 2 (光电效应)(2017广东阳东模拟)用如图所示的光电管研究光电效应,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照射光电管阴极 K 时,电流计 G 的指针不发生偏转。那么( ) A.a光的频率不一定大于b光的频率 B.只增加a光的强度可使通过电流计 G 的电流增大 C.增加b光的强度可能使电流计 G 的指针发生偏转 D.用a光照射光电管阴极 K 时通过电流计 G 的电流是由d到c 答案 B 解析由于用单色光a照射光电管阴极 K,电
3、流计 G 的指针发生偏转,说明发生了光电效应,而用另一 频率的单色光b照射光电管阴极 K 时,电流计 G 的指针不发生偏转,说明b光不能发生光电效应,即 a光的频率一定大于b光的频率,选项 A 错误;增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增 加,则通过电流计 G 的电流增大,选项 B 正确;因为b光不能发生光电效应,所以即使增加b光的强 度也不可能使电流计 G 的指针发生偏转,选项 C 错误;用a光照射光电管阴极 K 时通过电流计 G 的 电子的方向是由d到c,所以电流方向是由c到d,选项 D 错误。 3 3.(光电效应图象)(2017北京朝阳区期末) 爱因斯坦因提出了光量子概念,并成功
4、地解释了光电效应的规律而获得 1921 年诺贝尔物理学奖。 某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示,其中0为极限频率。则 可以确定的是( ) A.逸出功与有关 B.Ekm与入射光强度成正比 3 C.当0时,会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 答案 D 解析由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0和W0=h0(W0为金属的逸出功)可得,Ek=h-h0,可见图 象的斜率就表示普朗克常量,D 正确;只有0时才会发生光电效应,C 错误;金属的逸出功只与 金属本身有关,与入射光的频率无关,A 错误;最大初动能取决于入射光的频率和金属的逸出功,而与 入射光的强度无关,B
5、错误。 4 4.(多选)(波粒二象性)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片, 若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只 能出现一些不规则的点;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果 的认识,下列正确的是( ) A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点 B.单个光子的运动没有确定的轨道 C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D.只有大量光子的行为才表现出波动性 答案 BCD 解析单个光子通过双缝后的落点无法预测,大量光子的落点出现一定的规律性,落在某
6、些区域的可 能性较大,这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性,少数光子 的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性。所以正确选项为 B、C、D。 5 5.(多选)(波粒二象性)下列说法正确的是( ) A.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论 B.大量的电子通过双缝后在屏上能形成明暗相间的条纹,这表明所有的电子都落在明条纹处 C.电子和其他微观粒子都具有波粒二象性 D.光波是一种概率波,光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的,这是光子自身的固有性质 答案 AC 4 解析普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论,A 正确;不可能所有
7、的电子都落 在明条纹处,只是电子落到该处的概率大,B 错误;所有粒子都具有波粒二象性,C 正确;波粒二象性 是光的根本属性,与光子之间的相互作用无关,D 错误。 6 6.(爱因斯坦光电效应方程)已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014 Hz 和 5.441014 Hz,在某种 单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出 的光电子具有较大的( ) A.波长B.频率C.能量D.动量 答案 A 解析由爱因斯坦光电效应方程h=W0+,又由W0=h0,可得光电子的最大初动能=h- 1 2 m 2 1 2 m 2 h0,由于钙的截止频率大于钾的截止频率,所以
8、钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较 小的能量、频率和动量,B、C、D 错;又由c=可知光电子频率较小时,波长较大,A 对。 7 7.(光电效应图象)(2017北京东城期末)实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekmax与入射光频 率的关系如图所示。下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功,参照下表可以确定的是( ) 金属钨钙 钠 截止频 率 0/Hz 10. 95 7.7 3 5.5 3 逸出功 W/eV 4.5 4 3.2 0 2.2 9 A.如用金属钨做实验得到的Ekmax-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大 B.如用金属钠做实验得到的Ekmax-图线也是一条直线,其斜率比图
9、中直线的斜率大 5 C.如用金属钠做实验得到的Ekmax-图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为(0,-Ek2), 则Ek2Ek1 D.如用金属钨做实验,当入射光的频率1时,可能会有光电子逸出 答案 C 解析由光电效应方程Ekmax=h-W可知Ekmax-图线是直线,且斜率相同,选项 A、B 错;由表中所列 的截止频率和逸出功数据可知选项 C 正确,选项 D 错误。 8 8.(光电效应图象)(2017江苏南京、盐城二模)用如图甲所示的装置研究光电效应现象,当用光子 能量为 5 eV 的光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示,则光电子 的最大初动能为 J,金属的
10、逸出功为 J。 答案 3.210-19 4.810-19 解析由题图乙可知,当该装置所加的电压为反向电压-2 V 时,电流计示数为 0,故光电子的最大初动 能为Ekm=2 eV=3.210-19 J,根据光电效应方程Ekm=h-W0,可得W0=3 eV=4.810-19 J。导学号 06400492 能力提升组能力提升组 9 9.(多选)在 X 射线管中,由阴极发射的电子(不计初速度)被加速后打到阳极,会产生包括 X 光在内 的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普 朗克常量h、电子电荷量e和光速c,则可知该 X 射线管发出的 X 光的( ) A.
11、最短波长为B.最长波长为 6 C.最小频率为D.最大频率为 答案 AD 解析根据动能定理eU= mv2、光速与波长和频率的关系公式c=、光子能量E=h,依题意有 1 2 eUE,则可得,所以 A、D 正确。 1010. (多选)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象。由 图象可知( ) A.该金属的逸出功等于E B.该金属的逸出功等于h0 C.入射光的频率为 20时,产生的光电子的最大初动能为E D.由该图象可得出普朗克常量h= 0 答案 ABC 解析由爱因斯坦的光电效应方程可知,Ek=h-W,对应图线可得该金属的逸出功W=E=h0,A、B 均正 确;若入射
12、光的频率为 20,则产生的光电子的最大初动能Ek=2h0-W=h0=E,故 C 正确;由 E=h0可得h=,D 错误。 0 1111.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极 限波长,用该光源发出的光照射表中材料( ) 7 材料钠 铜 铂 极限波 长(nm) 54 1 26 8 19 6 A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电子 C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子 答案 D 解析根据爱因斯坦光电效应方程可知,只有光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该 光源发出的光的波长小于 100 nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生
13、光电子,故 D 正确, A、B、C 错误。 1212.(2017河南洛阳二模)一个德布罗意波波长为1的中子和另一个德布罗意波波长为2的氘 核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为( ) A.B.C.D. 12 1+ 2 12 1 - 2 1+ 2 2 1 - 2 2 答案 A 解析中子的动量p1=,氘核的动量p2=,同向正碰后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布 1 2 罗意波波长3=,A 正确。 3 = 12 1+ 2 1313.现有a、b、c三束单色光,其波长关系为abc=123。当用a光束照射某种金属板 时能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek,若改用b光束照
14、射该金属板,飞出的光电子最大动 能为Ek,当改用c光束照射该金属板时( ) 1 3 A.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek 1 6 B.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek 1 9 8 C.能发生光电效应,飞出的光电子最大动能为Ek 1 12 D.由于c光束光子能量较小,该金属板不会发生光电效应 答案 B 解析对a光,由光电效应方程有-W=Ek,对b光有-W= Ek,由以上两式可得Ek,则W= Ek。 2 1 3 = 4 3 1 3 当改用c光束照射该金属板时,有-W=Ek得Ek= Ek,故 B 正确。 3 1 9 1414. 如图所示,相距为d的两平行金属板A、B足够大,板间电
15、压恒为U,有一波长为的细激光束照射 到B板表面,使B板发生光电效应,已知普朗克常量为h,金属板B的逸出功为W,电子质量为m,电荷 量为e,求: (1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能; (2)光电子从B板运动到A板所需的最长时间。 答案(1)eU+-W (2)d 2 解析(1)由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W和光子的频率为=,可得到光电子的最大初动能为 Ek=-W。 能以最短时间到达A板的光电子是初动能最大且垂直于板面离开B板的电子。设光电子到达 A板的动能为Ek1,则由动能定理得,eU=Ek1-Ek,所以Ek1=eU+-W。 9 (2)能以最长时间到达A板的光电子是离开B板时的初速度为零或初速度方向平行于B板的光 电子。根据牛顿第二定律和匀变速直线运动规律,有d= at2=得t=d。导学号 1 2 2 2 2 06400493 1515.(2017北京海淀区二模)光电效应现象逸出的光电子的最大初动能不容易直接测量,也可以利 用类似转换的方法。 (1)如图 1 是研究某光电管发生光电效应的电路图,当用频率为的光照射金属 K 时,通过调节光 电管两端电压U,测量对应的光电流I,绘制了如
