課后作業(yè)2一光電效應(yīng)(2019人教版選擇性必修第三冊(cè))

課后作業(yè)(二)光電效應(yīng)1．對(duì)于任何一種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是()A．入射光的強(qiáng)度大于某一極限強(qiáng)度B．入射光的波長(zhǎng)大于某一極限波長(zhǎng)C．入射光的照射時(shí)間大于某一極限時(shí)間D．入射光的頻率不低于某一極限頻率答案D2．已知電磁波的波長(zhǎng)從小到大依次排列，其順序?yàn)椋害蒙渚€、X射線、紫外線、可見(jiàn)光(紫、靛、藍(lán)、綠、黃、橙、紅)、紅外線、無(wú)線電波．當(dāng)用綠光照射某金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，為了增大光電子的最大初動(dòng)能()A．可選用紫外線照射B．可選用紅光照射C．可增強(qiáng)綠光照射強(qiáng)度D．可延長(zhǎng)綠光的照射時(shí)間解析由波速公式c＝λν可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的電磁波，頻率越小，波長(zhǎng)越短的電磁波，頻率越大；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，當(dāng)入射光的頻率增大時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能增大，與光照強(qiáng)度和光照時(shí)間無(wú)關(guān)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．答案A3．如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單色光照射光電管時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，則()A．A光的強(qiáng)度大于B光的強(qiáng)度B．B光的頻率大于A光的頻率C．用A光照射光電管時(shí)流過(guò)電流表G的電流方向是由a流向bD．用A光照射光電管時(shí)流過(guò)電流表G的電流方向是由b流向a解析根據(jù)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件可知選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；電流的方向與正電荷的移動(dòng)方向相同，與負(fù)電荷移動(dòng)的方向相反，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．答案C4．某金屬的逸出功為2.3eV，這意味著()A．這種金屬內(nèi)部的電子克服原子核引力做2.3eV的功即可脫離表面B．這種金屬表層的電子克服原子核引力做2.3eV的功即可脫離表面C．要使這種金屬有電子逸出，入射光子的能量可能小于2.3eVD．這種金屬受到光照時(shí)若有電子逸出，則電子離開(kāi)金屬表面時(shí)的動(dòng)能至少等于2.3eV解析逸出功指原子的最外層電子脫離原子核克服引力做的功，選項(xiàng)B正確．答案B5．已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長(zhǎng)B．頻率C．能量D．動(dòng)量解析兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由W0＝hνc可知截止頻率大的，逸出功也大．由Ek＝hν－W0可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小，由p＝eq\r(2mEk)知，其動(dòng)量也較小，根據(jù)物質(zhì)波p＝eq\f(h,λ)知，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)．答案A6．研究光電效應(yīng)的電路如圖2所示．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，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()解析用頻率相同的光照射同一金屬時(shí)，發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能相同，所以遏止電壓相同；飽和電流與光的強(qiáng)度有關(guān)，光的強(qiáng)度越大，飽和電流越大，故選項(xiàng)C正確．答案C7．關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法正確的是()A．光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫做光子B．用光照射金屬不能發(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(duì)于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)D．石墨對(duì)X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長(zhǎng)會(huì)變大，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)答案BD8．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大解析增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加，則光電流增大，選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)能否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)，與照射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；改用頻率較小的光照射時(shí)，如果光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，否則，不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0，故改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大，選項(xiàng)D正確．答案AD9．光電效應(yīng)的規(guī)律中，經(jīng)典電磁理論不能解釋的是()A．入射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大C．入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9sD．當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，光電子數(shù)目與入射強(qiáng)度成正比解析按經(jīng)典電磁理論，光的能量隨光的強(qiáng)度的增大而增大，與光的頻率無(wú)關(guān)，從金屬中飛出的電子，必須吸收足夠的能量后才能從其中飛出，電子有一個(gè)能量積蓄的時(shí)間，光的強(qiáng)度大，單位時(shí)間內(nèi)輻射到金屬表面的光子數(shù)就多，被電子吸收的光子數(shù)自然也多，產(chǎn)生的光電子數(shù)也多，故不能解釋的有A、B、C三項(xiàng)．答案ABC10．已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為νc，則()A．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子B．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hνcC．當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大，則逸出功增大D．當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍解析因入射光的頻率大于極限頻率時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，所以A正確；因?yàn)榻饘俚臉O限頻率為νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－h(huán)νc＝hνc，B正確；因?yàn)橐莩龉κ枪怆娮忧『靡莩鰰r(shí)需要做的功，對(duì)于同種金屬是恒定的，故C錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)νc＝h(ν－νc)可得，當(dāng)ν增大一倍時(shí)：eq\f(Ek′,Ek)＝eq\f(2ν－νc,ν－νc)≠2，故D錯(cuò)誤．答案AB11．如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，由圖象可知()A．該金屬的逸出功等于EB．該金屬的逸出功等于hνcC．入射光的頻率為νc時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ED．入射光的頻率為2νc時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E解析題中圖象反映了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當(dāng)入射光的頻率恰為該金屬的截止頻率νc時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝0，此時(shí)有hνc＝W0，即該金屬的逸出功為E，當(dāng)入射光的頻率為2νc時(shí)，得Ek＝2hνc－h(huán)νc＝hνc.故選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．答案AB12．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B．只要光照射的時(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(lái)的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小D．入射光的頻率一定時(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(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤。根據(jù)愛(ài)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。在入射光的頻率一定時(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。答案AD13．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射鎢板(各光子的能量已在圖上標(biāo)出)，那么圖中沒(méi)有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()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(méi)有光電子產(chǎn)生，沒(méi)有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)。綜上所述，A、C符合題意。答案AC14．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)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。則可判斷出()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。答案B15．鋁的逸出功為4.2eV，現(xiàn)用波長(zhǎng)為200nm的光照射鋁的表面．已知h＝6.63×10－34J·s，求：(結(jié)果在小數(shù)點(diǎn)后保留三位有效數(shù)字)(1)光電子的最大初動(dòng)能；(2)遏止電壓；(3)鋁的截止頻率．解析(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f(6.63×10－34×3.0×108,200×10－9)J－4.2×1.6×10－19J＝3.225×10－19J(2)由Ek＝eUc可得Uc＝eq\f(Ek,e)＝eq\f(3.225×10－19,1.6×10－19)V≈2.016V.(3)由hνc＝W0知νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈1.014×1015Hz.答案(1)3.225×10－19J(2)2.016V(3)1.014×1015Hz16．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的紫外線照射陰極，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發(fā)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。(1)求每秒鐘內(nèi)由K極發(fā)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)如果電勢(shì)差U不變，而照射光的強(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)解析(1)設(shè)每秒內(nèi)發(fā)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(yáng)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)根據(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(wú)關(guān)，如果電勢(shì)差U不變，則電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能不會(huì)變。答案(1)3.5×1012個(gè)(2)6.01×10－19J(3)見(jiàn)解析17．用波長(zhǎng)為λ的光照射金屬的表面時(shí)，遏止電壓為某個(gè)值；當(dāng)光的波長(zhǎng)改變?yōu)樵ㄩL(zhǎng)的eq\f(1,n)后，已查明遏止電壓