(2024-2024)【重點(diǎn)資料】高中物理-課時(shí)提升作業(yè)十四-第四章-4.2-光電效應(yīng)與光的量子說-教科版選修3-5必

PAGEPAGE1課時(shí)提升作業(yè)十四量子概念的誕生光電效應(yīng)與光的量子說(30分鐘50分)一、選擇題(本大題共5小題,每題6分,共30分)1.(多項(xiàng)選擇)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,以下表述正確的選項(xiàng)是()A.光照時(shí)間越長光電流越大B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【解析】選C、D。要產(chǎn)生光電效應(yīng),入射光的頻率必須大于最小頻率,即極限頻率,當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí),不管光的強(qiáng)度多大都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng),與光照時(shí)間無關(guān),故D正確,A、B錯(cuò)誤;對同一種金屬,入射光的頻率越大,光電子的最大初動(dòng)能越大,需要的遏止電壓越大,C正確。2.(多項(xiàng)選擇)如以下列圖,N為鎢板,M為金屬網(wǎng),它們分別與電池兩極相連,各電池的電動(dòng)勢E和極性已在圖中標(biāo)出,鎢的逸出功為4.5eV,現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量也已在圖上標(biāo)出),那么以以下列圖中電子能到達(dá)金屬網(wǎng)的是()【解析】選B、C。由3eV<W=4.5eV,故A不發(fā)生光電效應(yīng),由Ekm=hν-W可得,B、C、D三圖中均能發(fā)生光電效應(yīng),且Ekm=3.5eV,因D中反向電壓為4V,光電子到達(dá)不了金屬網(wǎng),B、C均能到達(dá)金屬網(wǎng)。3.(多項(xiàng)選擇)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖,那么這兩種光()A.照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干預(yù),a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí),a光的偏折程度大【解題指南】解答此題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)由Uc大小判斷光電子最大初動(dòng)能大小。(2)由光電效應(yīng)方程比較入射光頻率大小。(3)光的頻率與折射率、光速、波長的關(guān)系?！窘馕觥窟xB、C。由Uce=Ekm可知,用b光照射出的光電子的最大初動(dòng)能較大,A錯(cuò)誤;由Ekm=hν-W可知,νb>νa,故nb>na,由sinC=可知,a光的臨界角較大,B正確;由ν=可知,λb<λa,通過同一裝置發(fā)生雙縫干預(yù)時(shí),a光的相鄰條紋間距較大,C正確;通過同一玻璃三棱鏡時(shí),b光的折射率大,偏折程度大,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如以下列圖,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí),有光電子產(chǎn)生.由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動(dòng).光電流i由圖中電流計(jì)G測出.反向電壓U由電壓表V測出,且遏止電壓為U0.在以下表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中,錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()【解析】選B。當(dāng)反向電壓U和入射光頻率ν一定時(shí),發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比,那么單位時(shí)間到達(dá)陽極A的光電子數(shù)與光強(qiáng)也成正比,故光電流i與光強(qiáng)I成正比,所以選項(xiàng)A正確。由動(dòng)能定理得-eU0=0-Ek,又因Ek=hν-W,所以U0=ν-,可知遏止電壓U0與頻率ν是線性關(guān)系,但不是正比例關(guān)系,應(yīng)選項(xiàng)B錯(cuò)誤。當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí),單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的,所形成的光電流強(qiáng)度會(huì)隨反向電壓的增大而減小,選項(xiàng)C正確。根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律,可知選項(xiàng)D正確?！究偨Y(jié)提升】利用光電效應(yīng)規(guī)律解題的技巧應(yīng)用光電效應(yīng)規(guī)律解題應(yīng)當(dāng)明確:(1)光電效應(yīng)規(guī)律中“光電流的強(qiáng)度〞指的是光電流的飽和值(對應(yīng)從陰極發(fā)射出的電子全部被拉向陽極的狀態(tài)).因?yàn)楣怆娏魑吹竭_(dá)飽和值之前,其大小不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān),還與光電管兩極間的電壓有關(guān),只有在光電流到達(dá)飽和值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比。(2)明確兩個(gè)決定關(guān)系①逸出功W一定時(shí),入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能。②入射光的頻率一定時(shí),入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來的光電子數(shù)。4.如以下列圖,這是工業(yè)生產(chǎn)中大局部光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾局部組成,當(dāng)用綠光照射光電管的陰極K時(shí),可以發(fā)生光電效應(yīng),那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A.示意圖中,a端應(yīng)是電源的負(fù)極B.放大器的作用是將光電管中產(chǎn)生的電流放大后,使鐵芯M磁化,將銜鐵N吸住C.假設(shè)增大綠光的照射強(qiáng)度,光電子最大初動(dòng)能增大D.改用紅光照射光電管陰極K時(shí),電路中一定有光電流【解析】選B。要使光電管正常工作,光電管的A端應(yīng)連接電源的正極,A錯(cuò)誤;要把銜鐵吸往,線圈中應(yīng)有足夠大的電流,放大器的作用就是放大光電管中的電流,B正確;由光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)度無關(guān),C錯(cuò)誤;假設(shè)換用頻率較低的紅光照射光電管的陰極K時(shí),有可能不發(fā)生光電效應(yīng),故D錯(cuò)誤。5.(多項(xiàng)選擇)如以下列圖為一光電管的工作原理圖,當(dāng)用波長為λ的光照射陰極K時(shí),電路中有光電流,那么()A.換用波長為λ1(λ1>λ)的光照射陰極K時(shí),電路中一定有光電流B.換用波長為λ2(λ2<λ)的光照射陰極K時(shí),電路中一定有光電流C.增加電路中電源的路端電壓,電路中的光電流一定增大D.將電路中電源的極性反接,電路中可能還有光電流【解析】選B、D。由ν=,λ1>λ可知,ν1<ν,故換用波長為λ1的光照射時(shí),光電管有可能不發(fā)生光電效應(yīng),A錯(cuò)誤;又由λ2<λ可知ν2>ν,故用波長為λ2的光照射時(shí),光電管一定發(fā)生光電效應(yīng),電路中一定有光電流,B正確;在電路沒到達(dá)光電流之前,增大電源的路端電壓,電路中的光電流增大,將電路中電源極性反接,電源路端電壓小于遏止電壓時(shí),電路中就有光電流,故C錯(cuò)誤,D正確。二、非選擇題(本大題共2小題,共20分)6.(10分)在綠色植物的光合作用中,每放出一個(gè)氧分子要吸收8個(gè)波長為6.68×10-7m的光子,同時(shí)每放出1mol氧氣,植物儲(chǔ)存469kJ的能量。求綠色植物能量的轉(zhuǎn)化效率(普朗克常數(shù)h=6.63×10-34J·s)?！窘馕觥糠懦?mol氧氣要吸收的能量為:E=8NAh=8×6.0×1023×6.63×10-34×J=1.43×106J那么能量轉(zhuǎn)化效率為:η=×100%=×100%=33%。答案:33%7.(10分)如以下列圖,陰極K用極限波長是λ0=0.66μm的金屬銫制成,用波長λ=0.50μm的綠光照射陰極K,調(diào)整兩個(gè)極板電壓。當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時(shí),光電流到達(dá)飽和,電流表G的示數(shù)為0.64μA。求:(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大初動(dòng)能。(2)假設(shè)把入射到陰極的綠光的光強(qiáng)增大到原來的二倍,求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能。(3)G中電流為零的條件即遏止電壓UAK。【解析】題目中的光電流到達(dá)飽和是指光電流到達(dá)最大值.因?yàn)楣怆娏魑吹竭_(dá)最大值之前,其值大小不僅與入射光強(qiáng)度有關(guān),還跟光電管兩極的電壓有關(guān),只有在光電流到達(dá)最大值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比。(1)光電流到達(dá)飽和時(shí),陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A,所以陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù):n==個(gè)=4.0×1012個(gè)。根據(jù)光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W,W=,代入可求得Ek=9.6×10-20J。(2)假設(shè)入射光的頻率不變,光的強(qiáng)度加倍,那么陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)也加倍,即n′=2n=8.0×1012個(gè)。根據(jù)Ek=hν-W可知,光電子的最大初動(dòng)能不變,由于A、K之間電勢差是2.5V,所以光電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能為:Ek′=Ek+eU=4.