“四翼”檢測評價（十七） 光電效應及其解釋

“四翼”檢測評價（十七）光電效應及其解釋A組—重基礎·體現(xiàn)綜合1．(多選)對光電效應的理解正確的是()A．金屬鈉的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬B．在光電效應中，一個電子只能吸收一個光子C．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應D．發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大解析：選BC按照愛因斯坦的光子說，光子的能量由光的頻率決定，與光強無關，入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應時產生的光電子的最大初動能越大；但要使電子離開金屬，電子必須具有足夠的動能，而電子增加的動能只能來源于照射光的光子能量，且一個電子只能吸收一個光子，不能同時吸收多個光子，所以光子的能量小于某一數值時便不能產生光電效應現(xiàn)象；電子從金屬逸出時只有從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功最小。綜上所述，選項B、C正確。2．(多選)某半導體激光器發(fā)射波長為1.5×10－6m、功率為5.0×10－3W的連續(xù)激光。已知可見光波長的數量級為10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，該激光器發(fā)出的()A．是紫外線B．是紅外線C．光子能量約為1.3×10－18JD．光子數約為每秒3.8×1016個解析：選BD半導體激光器發(fā)射的激光的波長大于可見光的波長，因此是紅外線，故選項A錯誤，B正確；根據光子能量的公式E＝hν＝heq\f(c,λ)＝1.326×10－19J，故C錯誤；激光的功率指的是單位時間內發(fā)射的能量，則每秒鐘發(fā)射的光子數約為n＝eq\f(P,h\f(c,λ))＝eq\f(P,E)≈3.8×1016個，故D正確。3．用一束單色光照射A、B兩種金屬，若照射A得到光電子的最大初動能比照射B得到光電子的最大初動能大，則()A．若增大光照強度，則光電子的最大初動能增大B．金屬A的逸出功比金屬B的逸出功大C．金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率低D．得到的光電子在真空中運動的速度為光速解析：選C根據光電效應方程eq\f(1,2)mv2＝hν－W＝hν－h(huán)ν0，由題意可知金屬A的逸出功比金屬B的逸出功小，金屬A的極限頻率比金屬B的極限頻率低，增大光照強度，單色光的頻率不變，則光電子的最大初動能不變，得到的光電子在真空中運動的速度小于光速，故C正確，A、B、D錯誤。4．某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應，光電子的最大初動能為Ek，已知該金屬的逸出功為W0，普朗克常量為h。根據愛因斯坦的光電效應理論，該單色光的頻率ν為()A.eq\f(Ek,h) B.eq\f(W0,h)C.eq\f(Ek－W0,h) D.eq\f(Ek＋W0,h)解析：選D根據愛因斯坦的光電效應方程可知hν＝W0＋Ek，解得該單色光的頻率為ν＝eq\f(Ek＋W0,h)。5.如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關系的圖像是()解析：選C根據愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm＝eU＋hν－h(huán)ν截止，可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤。6．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ekν圖像，已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV。若將兩者的圖線畫在同一個Ekν坐標中，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則能正確反映這一過程的是()解析：選A根據光電效應方程可得Ek＝hν－W，其中W為金屬的逸出功，W＝hν0，ν0是金屬的極限頻率。因此，在Ekν圖像中，斜率表示普朗克常數h，橫截距表示該金屬的極限頻率，所以兩圖線應平行。由題意可知鋅的逸出功大于鎢的逸出功，故由ν0＝eq\f(W,h)可知，鋅的極限頻率大于鎢的極限頻率，故A正確，B、C、D錯誤。7．光電管是一種利用光照射產生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流。表中給出了6次實驗的結果。組次入射光子的能量/eV相對光強光電流大小/mA逸出光電子的最大動能/eV第一組1234.04.04.0弱290.9中430.9強600.9第二組46.0弱272.956.0中402.966.0強552.9由表中數據得出的論斷中不正確的是()A．兩組實驗采用了不同頻率的入射光B．兩組實驗所用的金屬板材質不同C．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動能為1.9eVD．若入射光子的能量為5.0eV，相對光強越強，光電流越大解析：選B由光子的能量E＝hν可知，若入射光子的能量不同，則入射光子的頻率不同，A正確。由愛因斯坦光電效應方程hν＝W＋Ek可求出兩組實驗的逸出功W均為3.1eV，故兩組實驗所用的金屬板材質相同，B錯誤。由hν＝W＋Ek，W＝3.1eV，當hν＝5.0eV時，Ek＝1.9eV，C正確。相對光強越強，單位時間內射出的光子數越多，單位時間內逸出的光電子數越多，形成的光電流越大，D正確。8．紫光在真空中的波長為4.5×10－7m，問：(1)紫光光子的能量是________J。(2)用它照射極限頻率為ν0＝4.62×1014Hz的金屬鉀時產生光電子的最大初動能為________J。(h＝6.63×10－34J·s)解析：(1)紫光光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝4.42×10－19J。(2)紫光頻率ν＝eq\f(c,λ)≈6.67×1014Hz，因為ν＞ν0，所以能產生光電效應。光電子的最大初動能為Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)≈1.36×10－19J。答案：(1)4.42×10－19(2)1.36×10－19eq\a\vs4\al(B)組—重應用·體現(xiàn)創(chuàng)新9.(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)))的關系圖像，由圖像可知()A．圖像中的λ0是產生光電效應的最小波長B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0C．該金屬的逸出功等于－ED．若入射光的波長為eq\f(λ0,3)，產生的光電子的最大初動能為2E解析：選BD圖像中的λ0是產生光電效應的最大波長，選項A錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數eq\f(1,λ)的關系圖像對應的函數關系式為Ek＝hceq\f(1,λ)－W，由題圖可知Ek＝0時，hc＝Eλ0，選項B正確；由Ek＝hceq\f(1,λ)－W，并結合關系圖像可得該金屬的逸出功W＝E，選項C錯誤；若入射光的波長為eq\f(λ0,3)，由Ek＝hceq\f(1,λ)－W，解得Ek＝hceq\f(3,λ0)－W＝3E－E＝2E，即產生的光電子的最大初動能為2E，選項D正確。10.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。當電流計的示數恰好為零時，電壓表的示數稱為遏止電壓Uc。在下列表示光電效應實驗規(guī)律的圖像中，錯誤的是()解析：選B當反向電壓U與頻率ν一定時，光電流與入射光強度成正比，A正確。遏止電壓Uc與入射光頻率的關系圖像應為一條不過坐標原點的傾斜直線，B錯誤。當光強I和頻率ν一定時，反向電壓增大，光電流減小，若反向電壓超過遏止電壓Uc，則光電流為零，C正確。光電效應發(fā)生所需的時間小于10－9s，D正確。11．真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限頻率對應的光波波長分別為λ1和λ2)制成，板面積為S，間距為d。現(xiàn)用波長為λ(λ1＜λ＜λ2)的單色光持續(xù)照射兩板內表面，則電容器的最終帶電荷量Q正比于()A.eq\f(d,S)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ－λ1,λλ1))) B.eq\f(d,S)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ2－λ,λλ2)))C.eq\f(S,d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ－λ1,λλ1))) D.eq\f(S,d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ2－λ,λλ2)))解析：選D當電容器極板所帶電荷量為最終電荷量時，兩板間電壓為遏止電壓，即此時最大初動能完全用來克服電場力做功，末速度為0。則有hν－h(huán)ν2＝eU，又ν＝eq\f(c,λ)，C＝eq\f(εrS,4πkd)，U＝eq\f(Q,C)，解得Q＝eq\f(Chc,e)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ2)))＝eq\f(εrhc,4πke)·eq\f(S,d)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ2－λ,λλ2)))由于eq\f(εrhc,4πke)為常數，故D項正確。12．從1907年起，美國物理學家密立根開始以精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量。他通過如圖甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Uc-ν的圖像，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據黑體輻射測出的h相比較以檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性。圖乙中頻率ν1、ν2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，求：(1)普朗克常量h；(2)該金屬的截止頻率ν0。解析：根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W及動能定