浙江專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第4章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性2光電效應(yīng)訓(xùn)練提升新人教版選擇性必修第三冊

2光電效應(yīng)課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的)1.當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時,產(chǎn)生了光電效應(yīng),這時()A.鋅板帶負電B.有正離子從鋅板逸出C.有電子從鋅板逸出D.鋅板會吸附空氣中的正離子答案:C解析:紫外線照射鋅板,發(fā)生光電效應(yīng),此時鋅板中有電子逸出,鋅板失去電子帶正電,故選項C正確。2.光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光()A.是一種電磁波 B.具有波動性C.具有粒子性 D.具有波粒二象性答案:C3.從1907年起,密立根就開始測量金屬的遏止電壓Uc(即圖甲所示的電路中電流表G的讀數(shù)減小到零時加在電極K、A之間的反向電壓)與入射光的頻率ν,由此算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較,以檢驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。按照密立根的方法我們利用圖甲所示裝置進行實驗,得到了某金屬的Uc-ν圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()甲乙A.該金屬的截止頻率約為4.27×1014HzB.該金屬的截止頻率約為5.50×1014HzC.該圖線的斜率為普朗克常量D.該圖線的斜率為這種金屬的逸出功答案:A解析:設(shè)金屬的逸出功為W0,截止頻率為νc,因此W0=hνc;光電子的最大初動能Ek與遏止電壓Uc的關(guān)系是Ek=eUc,光電效應(yīng)方程為Ek=hν-W0;聯(lián)立兩式可得Uc=heν-W0e,因此圖像的斜率為he,選項C、D錯誤。由題圖乙可知,該金屬的截止頻率約為4.27二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的)4.一束光照射到某金屬表面上發(fā)生了光電效應(yīng)。若入射光減弱,而頻率保持不變,那么()A.從光照至金屬表面到有光電子射出的時間間隔將縮短B.光電子的最大初動能將保持不變C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng)答案:BC解析:光的強弱影響的是單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目,不會影響從光照到金屬表面到有光電子射出的時間間隔,故選項A錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知當(dāng)入射光頻率不變時,逸出的光電子的最大初動能不變,與入射光的強弱無關(guān),故選項B正確;光的強弱影響的是單位時間發(fā)出光電子的數(shù)目,入射光減弱,單位時間從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少,故選項C正確;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知當(dāng)入射光頻率不變時,金屬板仍能發(fā)生光電效應(yīng),故選項D錯誤。5.愛因斯坦成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象,提出了光子說。關(guān)于與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像如圖所示,下列說法正確的是()A.圖甲裝置中,如果先讓鋅板帶負電,再用紫外線照射鋅板,則驗電器的張角可能變小B.根據(jù)圖乙可知,黃光越強,光電流越大,說明光子的能量與光的強弱有關(guān)C.由圖丙可知ν2為該金屬的截止頻率D.由圖丁可知,E等于該金屬的逸出功答案:ACD解析:如果先讓鋅板帶負電,驗電器由于帶負電,張開一定的張角,當(dāng)紫外線照射鋅板時,電子逸出,則驗電器的張角變小,故選項A正確;黃光越強,光子數(shù)越多,產(chǎn)生光電子越多,光電流越大,但光子的能量與光的強弱無關(guān),故選項B錯誤;根據(jù)Ek=hν-W0=eUc得Uc=hνe-We=he(ν-νc),由題圖丙可知ν2為該金屬的截止頻率,故選項C正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,當(dāng)ν=0時,可得Ek=-W0,由題圖丁知縱軸截距為三、非選擇題6.為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象,愛因斯坦提出了“光子”的概念,并給出了光電效應(yīng)方程。但這一觀點一度受到質(zhì)疑,密立根通過下述實驗來驗證其理論的正確性,實驗電路如圖甲所示。(1)為了測量遏止電壓U0與入射光頻率ν的關(guān)系,實驗中雙刀雙擲開關(guān)應(yīng)向(選填“上”或“下”)閉合。

(2)如果實驗所得U0-ν圖像如圖乙所示,其中U1、ν1、ν0為已知量,電子電荷量為e,那么:①只需將與普朗克常量h進行比較,若在誤差許可的范圍內(nèi)二者相等,則證明“光電效應(yīng)方程”是正確的;

②該實驗所用光電管的K極材料的逸出功為。

答案:(1)下(2)①eU1ν1-解析:(1)測量遏止電壓需要將陰極K接電源的正極,可知實驗中雙刀雙擲開關(guān)應(yīng)向下閉合。(2)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0由動能定理eU=Ek,得U1=heν1-he結(jié)合題圖乙知k=h解得普朗克常量h=e截止頻率為ν0,則該金屬的逸出功W0=hν0=eU1ν1能力提升一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的)1.下表給出了一些金屬材料的逸出功,現(xiàn)用波長為400nm的單色光分別照射這5種材料,不能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有(h=6.6×10-34J·s,c=3×108m/s)()材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功W0/(10-19J)3.04.35.96.26.6A.2種 B.3種 C.4種 D.5種答案:B解析:波長為400nm的單色光的光子能量ε=hν=hcλ=6.6×10-34×3×108400×10-9J=42.頻率為ν的入射光照射某金屬時發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。已知該金屬的逸出功為W0,普朗克常量為h,電子電荷量大小為e,下列說法正確的是()A.該金屬的截止頻率為hB.該金屬的遏止電壓為hC.增強入射光,單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)不變D.增大入射光的頻率,光電子的最大初動能不變答案:B解析:金屬的逸出功為W0=hνc,所以金屬的截止頻率為νc=W0h,選項A錯誤;使光電流減小到0的反向電壓Uc稱為遏止電壓,Uc=Eke,再根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,Ek=hν-W0,所以該金屬的遏止電壓為U3.在光電效應(yīng)實驗中,四束光①、②、③、④分別照射光電管,其光電流與電壓的關(guān)系圖線如圖所示。下列說法正確的是()A.①光的頻率大于②光的頻率B.①光比③光弱C.圖線與縱軸的交點是對應(yīng)的飽和光電流D.④光照射時產(chǎn)生的光電子最大初動能最大答案:A解析:根據(jù)eUc=12mv2=hν-W0,入射光的頻率越大,對應(yīng)的遏止電壓越大。①光的遏止電壓大于②光的遏止電壓,則①光的頻率大于②光的頻率;遏止電壓越大,對應(yīng)的最大初動能越大,④光的遏止電壓較小,故④光照射時產(chǎn)生的光電子最大初動能不是最大,故選項D錯誤,A正確。①光和③光的遏止電壓相等,故頻率相等,由于①光對應(yīng)的飽和光電流較大,說明①二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的)4.利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象,其中電極K由金屬鎢制成,其逸出功為4.54eV。用某一頻率的紫外線照射電極K時,電極K逸出光電子的最大初動能為5.46eV,電流表的示數(shù)為I,已知普朗克常量為6.63×10-34J·s。下列說法正確的是()A.金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率約為1.096×1015HzB.若入射光頻率減半,將不發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C.若入射光頻率加倍,電流表的示數(shù)一定變?yōu)?ID.若入射光頻率加倍,遏止電壓的大小將變?yōu)?5.46V答案:AD解析:根據(jù)W0=hνc得,金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率約為νc=4.54×1.6×10-196.63×10-34Hz=1.096×1015Hz,故選項A正確。由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可得ν=Ek+W0h=(5.46+4.54)×1.6×10-196.63×105.圖甲為研究光電效應(yīng)的實驗裝置,用頻率為ν的單色光照射光電管的陰極K,得到光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線如圖乙所示,已知電子電荷量的絕對值為e,普朗克常量為h,則()A.測量遏止電壓Uc時開關(guān)S應(yīng)扳向“1”B.只增強光照時,圖乙中Uc的值會增大C.只增強光照時,圖乙中I0的值會減小D.陰極K所用材料的極限頻率為h答案:AD解析:測量遏止電壓時應(yīng)在光電管兩端加反向電壓,即開關(guān)S應(yīng)扳向“1”,故選項A正確。由動能定理得eUc=Ek,由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,題圖乙中Uc的值與光照強弱無關(guān),故選項B錯誤。題圖乙中I0的值表示飽和光電流,增強光照時,飽和光電流增大,故選項C錯誤。由動能定理得eUc=Ek,由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可得W0=hν-eUc,則陰極K所用材料的極限頻率為νc=W0三、非選擇題6.如圖所示,電源的電動勢為E,內(nèi)阻不計,K為光電管的陰極。閉合開關(guān)S,將波長為λ的激光射向陰極,產(chǎn)生了光電流。調(diào)節(jié)滑片P,當(dāng)電壓表示數(shù)為U0時,光電流恰好減小到零,已知普朗克常量為h,電子電荷量為e,真空中光速為c。求:(1)入射激光光子的動量p;(2)從陰極K發(fā)出光電子的最大初動能E