新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理課時評價作業(yè)十二光電效應(yīng)方程及其意義粵教版選擇性必修第三冊

課時評價作業(yè)(十二)光電效應(yīng)方程及其意義A級基礎(chǔ)鞏固1．(2022·江蘇南京高三開學(xué)考試)如圖是研究光電效應(yīng)的電路圖，當(dāng)用波長為λ0的光照射到陰極K上時，微安表μA中有電流通過，則()A．若將該入射光強(qiáng)度減小一半，微安表中的電流可能為零B．若增加光電管兩端電壓，微安表中的電流可能先增大后不變C．若將電源極性反接，微安表中的電流一定為零D．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K，微安表中的電流一定為零解析：入射光的強(qiáng)度只影響光電流的強(qiáng)弱，是否產(chǎn)生光電流只與入射光的頻率有關(guān)，因此將該入射光強(qiáng)度減小一半，微安表中的電流不可能為零，故A錯誤；初始時電壓增加，打到陽極板的光電子數(shù)可能變多，光電流可能會增加，當(dāng)從陰極板射出的光電子都打到陽極板，光電流不會再增大，因此微安表中的電流可能先增大后不變，故B正確；將電源極性反接，若加在光電管上的電壓小于截止電壓，電路中仍然有光電流產(chǎn)生，故C錯誤；波長為λ1(λ1>λ0)的光的頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故D錯誤．故選B.答案：B2．(2022·高三課時練習(xí))用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子的最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖像．已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標(biāo)系中，用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅，則下列正確反映這一過程的圖是()解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek-ν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)該平行；圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝eq\f(W0,h)，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，A正確，B、C、D錯誤．答案：A3．(2023·浙江高三校聯(lián)考階段練習(xí))如圖所示，虛線圓的半徑為R，某激光器的一端固定于圓心O點(diǎn)，且繞O點(diǎn)以角速度ω轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中從激光器的另一端連續(xù)發(fā)出功率為P、波長為λ的細(xì)束激光(不計光束截面積)，在虛線圓某處固定一弧形接收屏，該接收屏沿虛線圓的長度為l.已知普朗克常數(shù)為h，激光傳播的速度為c，則在激光器轉(zhuǎn)動一周的過程中，接收屏接收到的光子數(shù)為()A.eq\f(lcP,hλRω) B.eq\f(lλP,hcRω)C.eq\f(lλcP,hRω) D.eq\f(hRω,lλcP)解析：激光器轉(zhuǎn)動的周期為T＝eq\f(2π,ω)，轉(zhuǎn)一周的過程中虛線圓單位長度接收到的光能量為E0＝eq\f(PT,2πR)，接收屏接收到的光能量為E＝E0l，每個光子能量為E1＝hν＝eq\f(hc,λ)，則在激光器轉(zhuǎn)動一周的過程中，接收屏接收到的光子數(shù)為N＝eq\f(E,E1)，聯(lián)立解得N＝eq\f(lλP,hcRω)，故選B.答案：B4．(2023·寧夏吳忠中學(xué)高二期末)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示．若該直線的斜率和縱截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量h和所用材料的逸出功W0分別可表示為()A．h＝ek，W0＝eb B．h＝ek，W0＝－ebC．h＝－ek，W0＝eb D．h＝eq\f(k,e)，W0＝eq\f(b,e)解析：由光電效應(yīng)方程可得Ekm＝hν－W0，其中Ekm＝eUc，變形得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，根據(jù)圖像得k＝eq\f(h,e)，解得h＝ek.縱坐標(biāo)軸截距b＝－eq\f(W0,e)，解得逸出功為W0＝－eb.答案：B5.(2022·湖北鄂州高二期末)如圖所示，陰極K用極限波長λ0的金屬制成，用波長λ的光照射陰極K，調(diào)整兩極板間電壓，當(dāng)A板電壓比陰極K高出2.5V時，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為I、已知普朗克常量為h，光電子電荷量為e，光速為c.(1)每秒陰極K發(fā)射的光電子數(shù)為________；光電子飛出陰極K時的最大初動能為______________．(2)如果把照射到陰極K的光照強(qiáng)度增大為原來的2倍，則每秒鐘陰極K發(fā)射的光電子數(shù)為________；光電子飛出陰極K時的最大初動能將________(填“增大”“不變”或“減小”)．解析：(1)每秒陰極K發(fā)射的光電子數(shù)為電子數(shù)，根據(jù)It＝net，解得n＝eq\f(I,e)，最大初動能Ek＝hν－h(huán)ν0＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0).(2)光照頻率不變，強(qiáng)度加倍，則單位時間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)加倍，則每秒鐘陰極K發(fā)射的光電子數(shù)為eq\f(2I,e)；光的頻率不變，則光電子飛出陰極K時的最大初動能不會變化．答案：(1)eq\f(I,e)eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0)(2)eq\f(2I,e)不變6．(2022·遼寧高二校聯(lián)考期末)如圖甲，合上開關(guān)，用光子能量為3.6eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.2V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1.2V時，電流表讀數(shù)為零．把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時，逸出功及電子到達(dá)陽極時的最大動能為()A．2.4eV2eV B．2.4eV3.2eVC．2eV2.6eV D．1.2V3.6eV解析：設(shè)用光子能量為3.6eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ekm，陰極材料逸出功為W0，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝1.2V以后，具有最大初動能的光電子也達(dá)不到陽極．因此，有eU＝Ekm.由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0.由以上二式Ekm＝1.2eV，W0＝2.4eV.所以此時最大初動能為1.2eV，該材料的逸出功為2.4eV.當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時，則電子到達(dá)陽極時的最大動能為Ekm＝1.2eV＋2.0eV＝3.2eV.答案：BB級能力提升7．(2022·福建漳州三中高二期末)(多選)美國物理學(xué)家密立根利用圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系，描繪出圖乙中的圖像，由此算出普朗克常量h，電子電量用e表示，下列說法正確的是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能也增大B．由Uc-ν圖像可知，這種金屬的截止頻率為νcC．由Uc-ν圖像可求普朗克常量表達(dá)式為h＝eq\f(eU1,ν1－νc)D．入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片P應(yīng)向M端移動解析：由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能與光照強(qiáng)度無關(guān)，故A錯誤；由動能定理有eUc＝Ek，則可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，由圖乙可得eq\f(h,e)νc＝eq\f(W0,e)，可得νc＝eq\f(W0,h)，即這種金屬的截止頻率為νc，由圖乙可得eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－νc)，可得h＝eq\f(eU1,ν1－νc).故B、C正確；入射光的頻率增大，遏止電壓變大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片P應(yīng)向N端移動，故D錯誤．故選BC.答案：BC8．(2023·山東淄博統(tǒng)考模擬)圖甲為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，利用不同頻率的單色光a、b進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，測得光電管兩極間所加電壓U與光電流I的關(guān)系如圖乙所示．則這兩種光()A．照射該光電管時，a光使其逸出的光電子最大初動能大B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距大D．在同一介質(zhì)中傳播時，b光的速度大解析：由光電子的最大初動能與遏止電壓的關(guān)系式eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eUc和題圖乙，可知照射該光電管時，b光使其逸出的光電子最大初動能大，A錯誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知b光的頻率大，在玻璃中的折射率大，由sinC＝eq\f(1,n)可知，從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，b光的臨界角小，a光的臨界角大，B正確；由雙縫干涉兩相鄰條紋間距公式Δx＝eq\f(I,d)λ可知，b光的波長小，通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距小，C錯誤；由光在介質(zhì)中的傳播速度v＝eq\f(c,n)可知，b光的折射率大，在同一介質(zhì)中傳播時，b光的速度小，D錯誤．答案：B9．(2023·浙江模擬)(多選)某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計中電流恰為零，此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓．根據(jù)遏止電壓，可以計算出光電子的最大初動能Ek，現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子質(zhì)量為m、電荷量為e，則下列關(guān)系式中正確的是()A．用頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度v＝eq\r(\f(2eU1,m))B．陰極K金屬的逸出功W0＝eq\f(e（U1ν2－U2ν1）,ν1－ν2)C．陰極K金屬的極限頻率νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)D．普朗克常量h＝eq\f(e（U1－U2）,ν2－ν1)解析：光電子在電場中做減速運(yùn)動，根據(jù)動能定理得－eU1＝0－eq\f(1,2)mv2，則得光電子的最大初速度v＝eq\r(\f(2eU1,m))，A正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得hν1＝eU1＋W0，hν2＝eU2＋W0，得金屬的逸出功為W0＝eq\f(e（U1ν2－U2ν1）,ν1－ν2)，h＝eq\f(e（U1－U2）,ν1－ν2)，B正確，D錯誤；陰極K金屬的極限頻率νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)，C正確．答案：ABCC級拓展創(chuàng)新10．氫原子能級如圖甲所示．一群處于n＝4能級的氫原子，向低能級躍遷時能發(fā)出多種頻率的光，分別用這些頻率的光照射圖乙電路的陰極K，只能得到3條電流隨電壓變化的圖線，如圖丙所示．下列說法正確的是()A．陰極K材料的逸出功為12.75eVB．a(chǎn)光的波長大于b光的波長C．圖中M點(diǎn)的數(shù)值為－6.34D．滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表的示數(shù)一定持續(xù)增大解析：一群處于n＝4能級的氫原子，向低能級躍遷時能發(fā)出光的頻率數(shù)為Ceq\o\al(2,4)＝6，發(fā)出的光子頻率由低到高依次為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6，則E4－E3＝hν1，E3－E2＝hν2，E4－E2＝hν3，E2－E1＝hν4，E3－E1＝hν5，E4－E1＝hν6，但只檢測到3條電流，根據(jù)光電效應(yīng)方程eUc＝Ekm＝hν－W0，分析題圖乙可知，a的遏止電壓最大，其次為b和c，所以發(fā)生光電效應(yīng)的能量值為Ec＝E2－E1，Eb＝E3－E1，Ea＝E4－E1，由Ea＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，Uca＝7V，解得陰極K材料的逸出功為W0＝Ea－eUca＝12.75eV－7eV＝5.75eV，故A錯誤；由Ea>Eb，E＝hν＝heq\f(c,λ)，可知a光的波長小于b光的波長，故B錯誤；由Eb＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，所以eUcb＝Eb－W0＝6.34eV，因此題圖丙中M點(diǎn)的數(shù)值為－6.34，故C正確；滑動變阻器的滑片向右滑動時，正向電壓增大，剛開始電流表示數(shù)會增大，但達(dá)到飽和電流以后電流表的示數(shù)不變，故D錯誤．答案：C11．鋁的逸出功為4.2eV，現(xiàn)用波長為200nm的光照射鋁的表面．已知h＝6.63×10－34J·s，求：(1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓；(3)鋁的極限頻率．解析：(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq