2024-2025學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性第2節(jié)光的粒子性課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE5-第2節(jié)光的粒子性A組：合格性水平訓(xùn)練1．(光電效應(yīng)的試驗(yàn))(多選)在如圖所示的光電管的試驗(yàn)中，發(fā)覺用肯定頻率的A單色光照耀光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單色光照耀時(shí)，不發(fā)生光電效應(yīng)，那么()A．A光的頻率大于B光的頻率B．B光的頻率大于A光的頻率C．用A光照耀光電管時(shí)，流過電流表G的電流方向是a流向bD．用A光照耀光電管時(shí)，流過電流表G的電流方向是b流向a答案AC解析由發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知，A單色光的頻率大于B單色光的頻率，A正確，B錯(cuò)誤；A單色光照耀光電管的陰極K時(shí)，從陰極K逸出電子，這些電子沖向陽極，在整個(gè)電路中形成順時(shí)針電流，故流過電流表G的電流方向是a流向b，C正確，D錯(cuò)誤。2．(光電效應(yīng)的理解)(多選)現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa>λb>λc，用b光束照耀某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)。若分別用a光束和c光束照耀該金屬，則可以斷定()A．a(chǎn)光束照耀時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B．c光束照耀時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)C．a(chǎn)光束照耀時(shí)，釋放出的光電子數(shù)目最多D．c光束照耀時(shí)，釋放出的光電子的最大初動(dòng)能最大答案AD解析波長(zhǎng)關(guān)系為λa>λb>λc，則νa<νb<νc。b光束照耀某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)，依據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件，a光照耀不能發(fā)生光電效應(yīng)，c光照耀能發(fā)生光電效應(yīng)，所以A正確，B、C錯(cuò)誤。依據(jù)光電效應(yīng)方程：Ekm＝heq\f(c,λ)－W0，知c光束照耀時(shí)，釋放出的光電子的最大初動(dòng)能最大，所以D正確。3．(光電效應(yīng)的理解)(多選)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超過3.20eVC．鈣只需汲取3.20eV的能量就有電子逸出D．入射光子的能量必需大于3.20eV才能發(fā)生光電效應(yīng)答案BD解析鈣的逸出功為3.20eV，知電子逸出克服金屬鈣所做的最小的功為3.20eV，金屬內(nèi)部的電子須要更多能量才能脫離表面。故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。4．(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)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為()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)答案A解析依據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程，Ek＝hν－W0(W0為逸出功)，所以W0＝hν－Ek；極限頻率νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(hν－Ek,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A項(xiàng)正確。5．(綜合)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/10－19J3.05.15.96.26.6現(xiàn)用波長(zhǎng)為400nm的單色光照耀上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s)()A．1種B．3種C．4種D．5種答案A解析由ε＝hν及c＝λν得ε＝heq\f(c,λ)，故波長(zhǎng)為400nm的單色光光子的能量為ε＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,4×10－7)J≈4.97×10－19J，當(dāng)入射光光子的能量大于金屬的逸出功時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，因入射光光子的能量只大于銫的逸出功，故能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有1種，A正確。6．(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)用頻率為ν的光照耀某金屬表面時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能為Ek，若改用頻率為3ν的光照耀該金屬時(shí)，則逸出光電子的最大初動(dòng)能為()A．3hν B．3EkC．3hν－Ek D．2hν＋Ek答案D解析由光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0，Ek′＝h·3ν－W0，所以Ek′＝2hν＋Ek。7．(綜合)如圖甲所示，合上開關(guān)，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。調(diào)整滑動(dòng)變阻器，發(fā)覺當(dāng)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。把電路改為圖乙所示，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí)，電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能為()A．0.6eVB．1.9eVC．2.6eVD．4.5eV答案C解析圖甲所加電壓為反向電壓，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，說明光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝0.6eV，圖乙所加電壓為正向電壓，故電子到達(dá)陽極時(shí)，最大動(dòng)能為Ek′＝Ek＋2eV＝2.6eV，C正確。B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練8．(光電效應(yīng)的理解)(多選)關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B．只要光照耀的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．從金屬表面出來的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小D．入射光的頻率肯定時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多答案AD解析金屬的逸出功與其極限頻率成正比，即W0＝hνc，故A正確。只要入射光的頻率大于金屬的極限頻率，就能發(fā)生光電效應(yīng)，與光照時(shí)間的長(zhǎng)短無關(guān)，B錯(cuò)誤。依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，光電子的最大初動(dòng)能不僅與金屬的逸出功有關(guān)，且與入射光的頻率有關(guān)，C錯(cuò)誤。在入射光的頻率肯定時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)目越多，因此逸出的光電子數(shù)就越多，D正確。9．(綜合)用不同頻率的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變更的Ekν圖象，已知鎢的逸出功是4.54eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ekν坐標(biāo)圖中，用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅，則正確反映這一過程的圖是()答案B解析依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ekν圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ekν圖線應(yīng)當(dāng)平行，C、D錯(cuò)誤。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。10．(綜合)(多選)N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV?，F(xiàn)分別用不同能量的光子照耀鎢板(各光子的能量已在圖上標(biāo)出)，那么圖中沒有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()答案AC解析C、D加反向電壓，只要入射光子的能量hν≥W0＋eU，就有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，將各數(shù)值代入上式可知D中光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)，C中光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)；A、B加正向電壓，只要入射光子能量大于逸出功，就有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，可知B中光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)，A中沒有光電子產(chǎn)生，沒有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)。綜上所述，A、C符合題意。11．(綜合)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)的截止頻率大于丙光的截止頻率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)能答案B解析由于是同一光電管，因而不論對(duì)哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，對(duì)于甲、乙兩種光，遏止電壓相同，因而頻率相同，A錯(cuò)誤；丙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓較大，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C、D錯(cuò)誤，B正確。12．(綜合)如圖所示，一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)λ0＝5000×10－10m的鈉制成。用波長(zhǎng)λ＝3000×10－10m的紫外線照耀陰極，光電管陽極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。(1)求每秒鐘內(nèi)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；(3)假如電勢(shì)差U不變，而照耀光的強(qiáng)度增到原值的三倍，此時(shí)電子到達(dá)A極時(shí)最大動(dòng)能是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)答案(1)3.5×1012個(gè)(2)6.01×10－19J(3)見解析解析(1)設(shè)每秒內(nèi)放射的光電子數(shù)為n，則n＝eq\f(I,e)＝eq\f(0.56×10－6,1.60×10－19)＝3.5×1012(個(gè))。(2)由光電效應(yīng)方程可知Ekm＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)＝hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))，在A、K間加電壓U時(shí)，電子到達(dá)陽極時(shí)的動(dòng)能為Ek，則Ek＝Ekm＋eU＝hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))＋eU。代入數(shù)值得Ek≈6.01×10－19J。(3)依據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，假如電勢(shì)差U不變，則電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能不會(huì)變。13．(綜合)用波長(zhǎng)為λ的光照耀金屬的表面時(shí)，遏止電壓為某個(gè)值；當(dāng)光的波長(zhǎng)變更為原波長(zhǎng)的eq\f(1,n)后，已查明遏止電壓必需增大到原值的η倍，試計(jì)算原入射光的波長(zhǎng)λ。(已知該金屬的逸出功為W0)答案eq\f(\a\vs4