2024-2025學(xué)年新教材高中物理課時(shí)作業(yè)18光電效應(yīng)及其解釋含解析魯科版選擇性必修3

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十八)光電效應(yīng)及其說明(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解1．(多選)用某種單色光照耀某種金屬表面，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(dòng)能不變B．光電子的最大初動(dòng)能減小C．單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目削減D．可能不發(fā)生光電效應(yīng)AC[光電子的最大初動(dòng)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(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)單位時(shí)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，用可見光照耀可發(fā)生光電效應(yīng)．正常運(yùn)用時(shí)將它和電源、電流計(jì)相連．下列說法正確的是()A．當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，用光照耀光電管的內(nèi)半壁K后，K帶負(fù)電B．正常運(yùn)用時(shí)，a處為電源的正極，b處為電源的負(fù)極C．正常運(yùn)用時(shí)，通過電流計(jì)G的電流方向是自上而下的D．在其他條件不變的狀況下，增大可見光的照耀強(qiáng)度，通過電流計(jì)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(shí)針方向流淌；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(duì)光電效應(yīng)的說明正確的是()A．金屬內(nèi)的每個(gè)電子可以汲取一個(gè)或一個(gè)以上的光子，它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能逸出金屬B．假如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(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，放射的光電子的最大初動(dòng)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[試驗(yàn)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(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，而光電子的最大初動(dòng)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(dòng)能也就不同．當(dāng)vm＝0時(shí)，νc＝eq\f(W,h)，W不同則νc不同．最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無關(guān)．]◎考點(diǎn)二對(duì)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，用它照耀某種金屬時(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[依據(jù)光電效應(yīng)方程得W＝hν－Ek．依據(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(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照耀陰極K，發(fā)覺電流表讀數(shù)不為零．合上開關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，發(fā)覺電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，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(shí)，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(dòng)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耀鎢和鋅，發(fā)生光電效應(yīng)，依據(jù)試驗(yàn)可畫出光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν改變的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(gè)Ek-ν坐標(biāo)系中，則正確的是()A[依據(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(cuò)誤；圖線與橫軸的交點(diǎn)表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子初動(dòng)能為零)時(shí)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(duì)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(cuò)誤．]7．紫光在真空中的波長(zhǎng)為4.5×10－7m，問：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照耀極限頻率為νc＝4.62×1014Hz的金屬鉀時(shí)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(dòng)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?yàn)棣?gt;νc，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(3)光電子的最大初動(dòng)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(diǎn)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(dòng)性，又有粒子性，這是相互沖突、不統(tǒng)一的B．任何光現(xiàn)象都能明顯地顯示波動(dòng)性與粒子性C．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性，個(gè)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(dòng)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(shí)它的波動(dòng)性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著，故A錯(cuò)誤；大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，高頻光波長(zhǎng)短，光的粒子性顯著，低頻光波長(zhǎng)長(zhǎng)，光的波動(dòng)性顯著，B錯(cuò)誤，C正確；光的頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越簡(jiǎn)單衍射，其波動(dòng)性越明顯；頻率越高，波長(zhǎng)越短，越不簡(jiǎn)單衍射，其粒子性越顯著，故D正確．]9．(多選)為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉試驗(yàn)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(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉試驗(yàn)裝置的單縫，假如時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉試驗(yàn)裝置的單縫，假如時(shí)間很短，底片上將出現(xiàn)不太清楚的雙縫干涉圖樣C．大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示光的波動(dòng)性D．光只有波動(dòng)性沒有粒子性AC[使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，假如時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上會(huì)出現(xiàn)雙縫干涉圖樣，假如時(shí)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(huì)出現(xiàn)雙縫干涉圖樣，故A正確，B錯(cuò)誤；光波是一種概率波，光子落在光屏上各點(diǎn)的概率是不同的．單個(gè)光子通過雙縫后打在底片的狀況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過雙縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)出規(guī)律性．所以個(gè)別光子的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)波動(dòng)性，故C正確；光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，故D錯(cuò)誤．](建議用時(shí)：15分鐘)10．(多選)試驗(yàn)得到金屬鈣的光電子的最大初動(dòng)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．如用金屬鎢做試驗(yàn)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．如用金屬鈉做試驗(yàn)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．如用金屬鈉做試驗(yàn)得到的Ekm-ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2<Ek1D．如用金屬鎢做試驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率ν<ν1時(shí)，不行能有光電子逸出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(cuò)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(shí)，不發(fā)生光電效應(yīng)，不行能有光電子逸出，D正確．]11．(多選)如圖所示為探討光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)電路，電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接，用肯定頻率的單色光a照耀光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且另一頻率的單色光b照耀該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率肯定大于b光的頻率B．電源正極可能與c接線柱連接C．用b光照耀光電管時(shí)，肯定沒有發(fā)生光電效應(yīng)D．若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向肯定是由e→G→fABD[用單色光a照耀光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用單色光b照耀時(shí)，電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)，說明單色光a的頻率肯定大于單色光b的頻率，A對(duì)；單色光a照耀時(shí)肯定發(fā)生光電效應(yīng)，單色光b照耀時(shí)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(cuò)誤，B對(duì)；若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流方向肯定是與電子定向運(yùn)動(dòng)的方向相反，由e→G→f，D對(duì)．]12．在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同試驗(yàn)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．則可推斷出()A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C．乙光對(duì)應(yīng)的極限頻率大于丙光的極限頻率D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能B[由題圖可知，對(duì)于甲、乙兩種光，反向遏止電壓相同，因而頻率相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；丙光對(duì)應(yīng)的反向遏止電壓較大，因而丙光的頻率較高，波長(zhǎng)較短，對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能較大，故選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤，只有選項(xiàng)B正確．]13．如圖所示，一光電管的陰極用極限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λc＝5.0×10－7m的鈉制成．用波長(zhǎng)λ＝3.0×10－7m的紫外線照耀陰極，光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差U＝2.1V，飽和光電流的值(當(dāng)陰極K放射的電子全部到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，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極放射的光電子數(shù)目；(2)求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能．[解析](1)設(shè)每秒放射的電子數(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)