新教材高中物理選擇性課時作業(yè)18光電效應(yīng)及其解釋

課時分層作業(yè)(十八)光電效應(yīng)及其解釋(建議用時：25分鐘)◎考點一對光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解1．(多選)用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱，則()A．光電子的最大初動能不變B．光電子的最大初動能減小C．單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目減少D．可能不發(fā)生光電效應(yīng)AC[光電子的最大初動能跟光的頻率有關(guān)，跟光強(qiáng)無關(guān)，故A正確；頻率不變時，發(fā)生光電效應(yīng)時單位時間內(nèi)的光電子數(shù)正比于光強(qiáng)，故C正確．]2．(多選)如圖所示，C為一真空光電管，管的內(nèi)壁K涂有堿金屬，用可見光照射可發(fā)生光電效應(yīng)．正常使用時將它和電源、電流計相連．下列說法正確的是()A．當(dāng)開關(guān)斷開時，用光照射光電管的內(nèi)半壁K后，K帶負(fù)電B．正常使用時，a處為電源的正極，b處為電源的負(fù)極C．正常使用時，通過電流計G的電流方向是自上而下的D．在其他條件不變的情況下，增大可見光的照射強(qiáng)度，通過電流計的電流可能增大BCD[電源應(yīng)給光電管加正向電壓，a應(yīng)為電源正極，電路中電流順時針方向流動；增大光強(qiáng)，逸出的光電子數(shù)目可能增多，光電流可能增大．]3．(多選)對光電效應(yīng)的解釋正確的是()A．金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服引力要做的最小功，光電子便不能逸出來，即光電效應(yīng)便不能發(fā)生了C．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，發(fā)射的光電子的最大初動能就越大D．由于不同的金屬逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率也不相同BD[實驗證明，不論入射光的強(qiáng)度多大，只要入射光的頻率小于金屬的極限頻率，就不會發(fā)生光電效應(yīng)，而光電子的最大初動能與入射光頻率和金屬材料有關(guān)，材料不同，逸出功不同，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)可知，光電子的最大初動能也就不同．當(dāng)vm＝0時，νc＝eq\f(W,h)，W不同則νc不同．最大初動能與光強(qiáng)無關(guān)．]◎考點二對光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用4．某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬的逸出功和極限頻率分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－h(huán)ν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)A[根據(jù)光電效應(yīng)方程得W＝hν－Ek．根據(jù)W＝hνc知極限頻率νc＝eq\f(W,h)＝ν－eq\f(Ek,h)．]5．如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零．由此可知陰極材料的逸出功為()A．1.9eV B．0.6eVC．5eV D．3.1eVA[由題意可知，題圖中光電管的反向遏止電壓為Uc＝0.6V，光電子的最大初動能Ek＝0.6eV，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得W＝hν－Ek＝2.5eV－0.6eV＝1.9eV．]6．用不同頻率的光分別照射鎢和鋅，發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)實驗可畫出光電子的最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖線．已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功為3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標(biāo)系中，則正確的是()A[根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，Ek-ν圖像的斜率表示普朗克常量h，因此圖中兩線應(yīng)平行，故C、D錯誤；圖線與橫軸的交點表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子初動能為零)時的入射光頻率，即極限頻率．由光電效應(yīng)方程可知，逸出功越大的金屬對應(yīng)的入射光的極限頻率越高，所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的極限頻率高，故A正確，B錯誤．]7．紫光在真空中的波長為4.5×10－7m，問：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射極限頻率為νc＝4.62×1014Hz的金屬鉀時能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？(3)若能產(chǎn)生，則光電子的最大初動能為多少？(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>νc，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(3)光電子的最大初動能為Ekm＝hν－W＝h(ν－νc)＝1.36×10－19J．[答案](1)4.42×10－19J(2)能(3)1.36×10－19J◎考點三光的波粒二象性的理解8．(多選)關(guān)于光的波粒二象性的敘述正確的是()A．光有波動性，又有粒子性，這是相互矛盾、不統(tǒng)一的B．任何光現(xiàn)象都能明顯地顯示波動性與粒子性C．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性D．頻率較低的光子往往顯示波動性，頻率較高的光子往往顯示粒子性CD[波粒二象性是光的根本屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著，故A錯誤；大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，高頻光波長短，光的粒子性顯著，低頻光波長長，光的波動性顯著，B錯誤，C正確；光的頻率越低，波長越長，越容易衍射，其波動性越明顯；頻率越高，波長越短，越不容易衍射，其粒子性越顯著，故D正確．]9．(多選)為了驗證光的波粒二象性，在雙縫干涉實驗中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說法正確的是()A．使光子一個一個地通過雙縫干涉實驗裝置的單縫，如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣B．使光子一個一個地通過雙縫干涉實驗裝置的單縫，如果時間很短，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣C．大量光子的運動顯示光的波動性D．光只有波動性沒有粒子性AC[使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上會出現(xiàn)雙縫干涉圖樣，如果時間很短，少量光子到達(dá)底片上，由于光波是概率波，光子的行為是隨機(jī)的，則底片上不會出現(xiàn)雙縫干涉圖樣，故A正確，B錯誤；光波是一種概率波，光子落在光屏上各點的概率是不同的．單個光子通過雙縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過雙縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性．所以個別光子的運動體現(xiàn)粒子性，大量光子的運動體現(xiàn)波動性，故C正確；光既具有波動性又具有粒子性，故D錯誤．](建議用時：15分鐘)10．(多選)實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示．下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是()金屬鎢鈣鈉截止頻率νc/(×1014Hz)10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A．如用金屬鎢做實驗得到的Ekm-ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大B．如用金屬鈉做實驗得到的Ekm-ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大C．如用金屬鈉做實驗得到的Ekm-ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長線與縱軸交點的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2<Ek1D．如用金屬鎢做實驗，當(dāng)入射光的頻率ν<ν1時，不可能有光電子逸出CD[由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可知Ekm-ν圖線是直線，且斜率相同，A、B錯誤；由表中列出的極限頻率和逸出功數(shù)據(jù)可知，C正確，當(dāng)入射光的頻率小于金屬鎢的極限頻率時，不發(fā)生光電效應(yīng)，不可能有光電子逸出，D正確．]11．(多選)如圖所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗電路，電源的兩個電極分別與接線柱c、d連接，用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且另一頻率的單色光b照射該光電管時，靈敏電流計G的指針不偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率B．電源正極可能與c接線柱連接C．用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應(yīng)D．若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由e→G→fABD[用單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用單色光b照射時，電流計G的指針不偏轉(zhuǎn)，說明單色光a的頻率一定大于單色光b的頻率，A對；單色光a照射時一定發(fā)生光電效應(yīng)，單色光b照射時可能發(fā)生光電效應(yīng)，但由于加反向電壓，光電流為零，也可能沒有發(fā)生光電效應(yīng)，C錯誤，B對；若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流方向一定是與電子定向運動的方向相反，由e→G→f，D對．]12．在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示．則可判斷出()A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應(yīng)的極限頻率大于丙光的極限頻率D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能B[由題圖可知，對于甲、乙兩種光，反向遏止電壓相同，因而頻率相同，選項A錯誤；丙光對應(yīng)的反向遏止電壓較大，因而丙光的頻率較高，波長較短，對應(yīng)的光電子的最大初動能較大，故選項C、D均錯誤，只有選項B正確．]13．如圖所示，一光電管的陰極用極限頻率對應(yīng)的波長λc＝5.0×10－7m的鈉制成．用波長λ＝3.0×10－7m的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U＝2.1V，飽和光電流的值(當(dāng)陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽極A時，電路中的電流達(dá)到最大值，稱為飽和光電流)I＝0.56μA．(h＝6.63×10－34J·s)(1)求每秒由K極發(fā)射的光電子數(shù)目；(2)求電子到達(dá)A極時的最大動能．[解析](1)設(shè)每秒發(fā)射的電子數(shù)為n，則n＝eq\f(It,e)＝eq\f(0.56×10－6×1,1.60×10－19)＝3.5×1012．(2)由光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W＝heq\f(c,λ)