高中物理選修35同步練習(xí)試題解析：7

PAGEPAGE4高中物理選修3-5同步練習(xí)試題解析光的粒子性1．如圖7－1所示，鋅板與驗(yàn)電器相連，用紫外線燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，則()圖7－1A．鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B．鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶正電C．若改用紅外線照射，驗(yàn)電器指針仍張開D．若改用紅外線照射，驗(yàn)電器指針不會(huì)張開解析：用紫外線照射鋅板，發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板發(fā)射光電子，故鋅板帶正電，鋅板上的正電荷將驗(yàn)電器上的負(fù)電荷吸引過來，驗(yàn)電器帶正電，A錯(cuò)誤，B正確；若改用紅外線照射，紅外線的頻率低于鋅的截止頻率，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤，D正確。答案：B、D2．光電效應(yīng)中，從同一金屬逸出的電子動(dòng)能的最大值()A．只跟入射光的頻率有關(guān)B．只跟入射光的強(qiáng)度有關(guān)C．跟入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān)D．除跟入射光的頻率和強(qiáng)度有關(guān)外，還與光照的時(shí)間有關(guān)解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W0知，從同一金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能僅與入射光的頻率有關(guān)，故僅A選項(xiàng)正確。答案：A3．某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A．延長光照時(shí)間B．增大光的強(qiáng)度C．換用波長較短的光照射D．換用頻率較低的光照射解析：光照射金屬時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率是否大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)，故A、B、D選項(xiàng)均錯(cuò)誤；又因ν＝eq\f(c,λ)，所以C選項(xiàng)正確。答案：C4．用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增加，則應(yīng)()A．改用紅光照射B．增大綠光的強(qiáng)度C．增大光電管上的加速電壓D．改用紫光照射解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W0知，光電子的最大初動(dòng)能僅與入射光的頻率有關(guān)，故僅D選項(xiàng)正確。答案：D5．某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時(shí)，在逸出的光電子中動(dòng)能最大值為Ek，則這種金屬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)解析：由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W得W＝hν－Ek，而W＝hν0，則ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(hν－Ek,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A正確。答案：A6.如圖7－2所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下判斷正確的是()圖7－2A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C．用λ＝0.5μm的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照射時(shí)間越長，電路中的光電流越大解析：在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)。據(jù)此可判斷A、D錯(cuò)誤；波長λ＝0.5μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)。所以，選項(xiàng)B、C正確。答案：B、C7．已知鈣的逸出功是3.20eV，對(duì)此理解正確的是()A．鈣中的電子脫離鈣需做功3.20eVB．鈣表面的電子脫離鈣需做功3.20eVC．鈣只需吸收3.20eV的能量就有電子逸出D．入射光子的能量必須大于3.20eV才能發(fā)生光電效應(yīng)解析：逸出功指使電子脫離某種金屬所做功的最小值，它等于金屬表面的電子脫離金屬所做的功，故A錯(cuò)誤，B正確；鈣中的電子至少吸收3.20eV的能量才可能逸出，C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)發(fā)生的條件知，D正確。答案：B、D8．在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某種金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖7－3所示，由實(shí)驗(yàn)圖可求出()圖7－3A．該金屬的極限頻率和極限波長B．普朗克常量C．該金屬的逸出功D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，當(dāng)Ek＝0時(shí)，ν＝ν0，即圖象中橫坐標(biāo)的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率。圖線的斜率k＝tanθ＝eq\f(Ek,ν－ν0)?？梢妶D線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。據(jù)圖象，假設(shè)圖線的延長線與Ek軸的交點(diǎn)為C，其截距為W，有tanθ＝W/ν0，而tanθ＝h，所以W＝hν0。即圖象中縱坐標(biāo)軸的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功。答案：A、B、C9．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λa＞λb＞λc。用b光束照射某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)。若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定()A．a(chǎn)光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B．c光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)C．a(chǎn)光束照射時(shí)，釋放出的光電子數(shù)目最多D．c光束照射時(shí)，釋放出的光電子的最大初動(dòng)能最小解析：由于光子能量公式E＝hν＝heq\f(c,λ)，根據(jù)題意，a、b、c三束單色光對(duì)應(yīng)光子的能量大小分別為Ea＜Eb＜Ec，若Eb恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光束一定不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而c光束一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故A對(duì)，B錯(cuò)，C錯(cuò)；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，可以看出，c光束照射該金屬釋放出的光電子的最大初動(dòng)能比b光束產(chǎn)生的大，故D錯(cuò)。答案：A10．下表給出了一些金屬材料的逸出功。材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(10－19)J3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為400nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108A．2種B．3種C．4種D．5種解析：據(jù)光子說可知，波長為λ＝400nm的單色光子的能量為：E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,400×10－9)J＝5.0×10－19J。據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，當(dāng)入射光子的能量E＝hν大于金屬的逸出功W時(shí)，光電子最大初動(dòng)能Ek＞0，即能發(fā)生光電效應(yīng)。由題中表格可知，入射光子的能量大于銫和鈣的逸出功，而小于鎂、鈹、鈦的逸出功。故發(fā)生光電效應(yīng)的金屬只有銫和鈣兩種。答案：B11．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個(gè)坐標(biāo)系中，用實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，以下正確反映這一過程的圖象是()解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek－ν的圖線應(yīng)該平行。圖線的橫截距代表了極限頻率ν0，而ν0＝eq\f(W,h)，因此鎢的ν0大些。綜上所述，B圖正確。答案：B12．頻率為ν的光照射某種金屬，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ek，若用頻率為2ν的光照射同一金屬，則光電子的最大初動(dòng)能是多少呢？解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當(dāng)入射光的頻率為ν時(shí)，可計(jì)算出該金屬的逸出功W0＝hν－Ek，當(dāng)入射光的頻率為2ν時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為E′k＝2hν－W0＝Ek＋hν。答案：Ek＋hν13．用一束單色光照射截止頻率為νc＝1.5×1015Hz的某種金屬，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝6eV，求該單色光一個(gè)光子的動(dòng)量。解析：金屬的逸出功W0＝hνc，由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，hν＝Ek＋W0＝Ek＋hνc，因一個(gè)光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，由c＝λν得p＝eq\f(hν,c)，則p＝eq\f(Ek＋hνc,c)＝eq\f(6×1.6×10－19＋6.626×10－34×1.5×1015,3×108)kg·m/s＝6.5×10－27kg答案：6.5×10－27kg14．某金屬的逸出功為W0，用波長為λ的光照射金屬的表面，當(dāng)電壓取某個(gè)值時(shí)，光電流便被截止。當(dāng)入射光的波長改變?yōu)樵ㄩL的eq\f(1,n)后，查明電壓必須增大到原值的η倍才能使光電流截止。試計(jì)算原入射光的波長λ。解析：光的波長為λ時(shí)，eUc＝eq\f(hc,λ)－W0，當(dāng)光的波長為eq\f(λ,n)后，ηeUc＝eq\f(nhc,λ)－W0，聯(lián)立得λ＝eq\f(hc(η－n),(η－1)W0)。答案：eq\f(hc(η－n),(η－1)W0)15．某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長為2.5×10－7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0×108m/s，元電荷的帶電量為1.6×10－19C，普朗克常量為6.63解析：W