2024-2025學(xué)年高中物理分層訓(xùn)練五能量量子化光的粒子性含解析新人教版選修3-5

PAGE6-分層訓(xùn)練(五)能量量子化光的粒子性[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．一束單色光照耀到某種金屬板上時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．光電子的最大初動能與入射光頻率成正比B．入射光波長越短，逸出的光電子最大初動能越大C．入射光強(qiáng)度越大，逸出的光電子最大初動能越大D．入射光頻率越高，該金屬板的逸出功越大2．(多選)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)中，金屬板向外放射的光電子又可以叫做光子B．用光照耀金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率C．對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D．石墨對X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長會變長，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)3．(多選)如圖所示，電路中全部元件完好，光照耀到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過．其緣由可能是()A．入射光太弱B．入射光波長太長C．光照時(shí)間太短D．電源正、負(fù)極接反4．表中給出了一些金屬材料的逸出功．現(xiàn)用波長為400nm的單色光照耀這些材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.00×108材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(10－19J)3.04.35.96.26.6A.2種B．3種C．4種D．5種5．分別用波長為λ和eq\f(2,3)λ的單色光照耀同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為12.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為()A.eq\f(hc,2λ)B.eq\f(3hc,2λ)C.eq\f(3hc,4λ)D.eq\f(4hc,5λ)6．用如圖所示的光電管探討光電效應(yīng)，當(dāng)滑動變阻器的滑片位于某一位置，開關(guān)S閉合時(shí)，用單色光a照耀光電管陰極K，電流表G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，用單色光b照耀光電管陰極K時(shí)，電流表G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則()A．a(chǎn)光的強(qiáng)度肯定大于b光的強(qiáng)度B．a(chǎn)光的頻率肯定大于陰極K的極限頻率C．b光的頻率肯定小于陰極K的極限頻率D．開關(guān)S斷開后，用單色光a照耀光電管陰極K，電流表G的指針肯定不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)7．有關(guān)對光電效應(yīng)的說明，下列說法正確的是()A．金屬內(nèi)的電子可以汲取一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)電子積累的能量足夠大時(shí)，就能從金屬中逸出B．能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，確定于入射光光子的能量是否大于或等于金屬的逸出功C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若入射光越強(qiáng)，則光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D．用頻率是ν1的綠光照耀某金屬恰好發(fā)生了光電效應(yīng)，而改用頻率是ν2的黃光照耀該金屬肯定發(fā)生光電效應(yīng)8．探討光電效應(yīng)的電路如圖所示．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照耀密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板放射出的光電子被陽極A汲取，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是()[實(shí)力提升練]9．(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大C．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生D．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)10．(多選)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，某同學(xué)按如圖a方式連接電路，利用該裝置在不同試驗(yàn)條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間電壓UAK的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)如圖b所示，則下列說法中正確的是()A．甲、乙兩光的光照強(qiáng)度相同B．丙光照耀陰極時(shí)，極板的逸出功最大C．甲、乙、丙三光的頻率關(guān)系為ν甲＝ν乙<ν丙D．若把滑動變阻器的滑片P向右滑動，光電流不肯定增大11．(多選)如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是()A．入射光子的能量為heq\f(c,λ)B．到達(dá)A板的光電子的最大動能為heq\f(c,λ)－W＋eUC．若增大兩板間電壓，B板沒有光電子逸出D．若減小入射光的波長肯定會有光電子逸出12．如圖甲所示是探討光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K，試驗(yàn)測得流過G表的電流I與A、K兩極之間的電勢差UAK滿意如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s.結(jié)合圖象，求：(以下所求結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)；(2)光電子飛出陰極K時(shí)的最大動能為多少焦耳；(3)該陰極材料的極限頻率．分層訓(xùn)練(五)能量量子化光的粒子性1．解析：依據(jù)Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，但不是成正比，A錯(cuò)誤；入射光波長越短，光子能量越大，逸出的光電子最大初動能越大，B正確；逸出光電子的最大初動能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤；金屬的逸出功由金屬自身因素確定，與入射光無關(guān)，D錯(cuò)誤．答案：B2．解析：光電效應(yīng)中，金屬板向外放射的電子叫光電子，光子是光量子的簡稱，A錯(cuò)誤；用光照耀金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率，B正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋eUc可知，對于同種金屬而言(逸出功一樣)，入射光的頻率越大，遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C錯(cuò)誤；在石墨對X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長會變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，D正確．答案：BD3．解析：金屬存在截止頻率，超過截止頻率的光照耀金屬時(shí)才會有光電子射出．射出的光電子的動能隨頻率的增大而增大，動能小時(shí)不能克服反向電壓，也不會有光電流．入射光的頻率低于截止頻率，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光照強(qiáng)弱無關(guān)，B正確，A錯(cuò)誤；電路中電源正、負(fù)極接反，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，D正確；光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時(shí)間無關(guān)，C錯(cuò)誤．答案：BD4．解析：由題意可知，給定光子的能量為E＝hν＝eq\f(hc,λ)＝4.95×10－19J，大于表中所給的銫、鈣的逸出功，光照耀到這兩種金屬上能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故A正確．答案：A5．解析：由光電效應(yīng)方程得Ek1＝heq\f(c,λ)－W0，Ek2＝heq\f(c,\f(2,3)λ)－W0.又Ek2＝2Ek1，聯(lián)立得W0＝eq\f(hc,2λ).答案：A6．解析：用某種光照耀金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度無關(guān)，所以無法推斷a、b光的強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；用某種頻率的單色光a照耀光電管陰極K，電流表G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光頻率大于陰極K的極限頻率，故B正確；由于在光電管兩端加了反向電壓，用b光照耀時(shí)，電流表G指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，所以無法推斷是否發(fā)生光電效應(yīng)，即無法推斷b光的頻率與陰極K的極限頻率大小，故C錯(cuò)誤；由于在光電管兩端加了反向電壓時(shí)，電流表G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)即電子能從陰極運(yùn)動到陽極，所以斷開開關(guān)即不加反向電壓時(shí)，電子肯定能從陰極運(yùn)動到陽極，即電流表G肯定發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤．答案：B7．解析：金屬內(nèi)的每個(gè)電子只能汲取一個(gè)光子，獲得能量，不能汲取多個(gè)光子發(fā)生積累，若該能量足夠其克服金屬原子的束縛做功，就能逸出金屬，若不夠，就不會逸出金屬，A錯(cuò)誤；當(dāng)入射光子的能量大于等于金屬的逸出功，即可發(fā)生光電效應(yīng)，B正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤；用頻率是ν1的綠光照耀某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，由于黃光的頻率ν2小于綠光的頻率ν1，則改用黃光照耀該金屬不肯定發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤．答案：B8．解析：依據(jù)光電效應(yīng)的結(jié)論可知，當(dāng)入射光的頻率肯定時(shí)，最大初動能相同，依據(jù)Ue＝eq\f(1,2)mv2，故頻率肯定的光照耀K極時(shí)，遏止電壓是肯定的；光的強(qiáng)度越大則單位時(shí)間射出的光電子的數(shù)量越多，則光電流越大，故選項(xiàng)C正確．答案：C9．解析：保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，單位時(shí)間內(nèi)光電子變多，飽和光電流變大，A對；據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0可知，入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，B對；當(dāng)hν<W0時(shí)沒有光電流產(chǎn)生，C錯(cuò)；由eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eU遏可知遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)，D對．故選A、B、D.答案：ABD10．解析：甲、乙兩光對應(yīng)的遏止電壓相同，兩光的頻率相同，頻率相同的狀況下，飽和光電流大的光照強(qiáng)度大，則甲光的光照強(qiáng)度大，A錯(cuò)誤；極板的逸出功是陰極金屬自身的屬性，不變，B錯(cuò)誤；甲、乙兩光對應(yīng)的遏止電壓相同，小于丙光的遏止電壓，依據(jù)eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，可知入射光的頻率越高，對應(yīng)的截止電壓Uc越大，所以甲光、乙光的頻率相等，小于丙光的頻率，C正確；圖中光電管加的是正向電壓，假如已經(jīng)達(dá)到飽和光電流，把滑動變阻器的滑片P向右滑動，正向電壓增大，光電流不增大，D正確．答案：CD11．解析：依據(jù)E＝hν，而ν＝eq\f(c,λ)，則光子的能量為heq\f(c,λ)，故A正確；光電子逸出的最大動能Ekm＝heq\f(c,λ)－W，依據(jù)動能定理，Ekm′－Ekm＝eU，則到達(dá)A板的光電子的最大動能為Ekm′＝heq\f(c,λ)－W＋eU，故B正確；若增大兩板間電壓，不會影響光電效應(yīng)現(xiàn)象，仍有光電子逸出，故C錯(cuò)誤；若減小入射光的波長，那么頻率增大，肯定會有光電子逸出，故D正確．答案：ABD12．解析：(1)每秒鐘陰極