高中物理 第17章 第2節(jié)光的粒子性檢測試題 新人教版選修3-5

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第17章第2節(jié)光的粒子性檢測試題新人教版選修3-5"基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．(清遠(yuǎn)市～學(xué)年高二下學(xué)期期末)在光電效應(yīng)實驗中，用光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)。如果僅減小光的強(qiáng)度而頻率保持不變，下列說法正確的是()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象消失B．金屬的逸出功減小C．光電子的最大初動能變小D．光電流減小答案：D解析：根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律易判選項D正確。2．在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針張開了一個角度，如圖所示，這時()A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電D．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電答案：B解析：發(fā)生光電效應(yīng)時有電子從鋅板上跑出來，使鋅板及驗電器的指針都帶正電，B正確。3．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法中正確的是()A．光電子的最大初動能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大B．只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時間足夠長，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．在光電效應(yīng)中，飽和電流的大小與入射光的頻率無關(guān)D．任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能使它發(fā)生光電效應(yīng)答案：D解析：由光電效應(yīng)的實驗規(guī)律可知，選項D正確；由光電效應(yīng)方程可以推出光電子的最大初動能應(yīng)隨著入射光頻率的增大而增大，選項A錯誤；飽和光電流的大小與光強(qiáng)有關(guān)，入射光頻率一定時，飽和光電流大小與光強(qiáng)成正比，若是光強(qiáng)一定，入射光的頻率越高，則光子數(shù)就少，飽和光電流就小了，所以選項C錯誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)，與照射的時間長短及入射光的強(qiáng)度無關(guān)，選項B錯誤。4．(紹興一中～學(xué)年高二下學(xué)期期末)N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動勢和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV。現(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)，那么如圖中，沒有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()答案：AC解析：加反向電壓時，只要入射光電子的能量hν≥W0＋eU，即有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，將各數(shù)值代入上式可判D選項中光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)；B選項加正向電壓，且入射光電子能量大于逸出功，所以有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)。綜上所述，A、C選項符合題意。5．在做光電效應(yīng)的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實驗測得光電子的最大動能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，由實驗圖線可求出()A．該金屬的極限頻率和極限波長B．普朗克常量C．該金屬的逸出功D．單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)答案：ABC解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，當(dāng)Ek＝0時，ν＝ν0，即圖線橫坐標(biāo)的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率。圖線的斜率k＝eq\f(Ek,ν0)，可見圖線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。二、非選擇題6．用同一束單色光，在同一條件下，先后照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，這兩個過程中，對下列四個量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不相同的是________。A．光子的能量 B．金屬的逸出功C．光電子動能 D．光電子最大初動能答案：ACBD解析：光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同，逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最小的功，因此只由材料決定，鋅片和銀片的逸出功一定不相同。由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，則電子最大初動能也不同，由于光電子吸收光子后到達(dá)金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能分布在零到最大初動能之間，所以，兩個不同光電效應(yīng)的光電子中，動能是可能相等的。7.如圖所示，當(dāng)電鍵S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，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，電流表讀數(shù)為零。(1)求此時光電子的最大初動能的大小。(2)求該陰極材料的逸出功。答案：(1)0.6eV(2)1.9eV解析：設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ek，陰極材料逸出功為W0。當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.60V以后，具有最大初動能的光電子達(dá)不到陽極，因此eU＝Ek由光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0由以上二式：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1.如圖所示，為一光電管電路，滑動變阻器觸頭位于ab上某點，用光照射光電管陰極，電表無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有()A．加大照射光的強(qiáng)度B．換用波長短的光照射C．將P向b滑動D．將電源正、負(fù)極對調(diào)答案：B解析：電表無偏轉(zhuǎn)，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于極限頻率，要能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，只有增大入射光的頻率，即減小入射光的波長。2．一束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后，分解為互相分離的三束光，分別照在相同的金屬板a、b、c上，如圖所示，已知金屬板b有光電子放出，則可知()A．板a一定不放出光電子B．板a一定能放出光電子C．板c一定不放出光電子D．板c一定能放出光電子答案：D解析：從棱鏡對光的色散可知，光的頻率越大，在同一介質(zhì)的折射率越大，由題意：νa<νb<νc，同種材料極限頻率相同。由b板有光電子，則發(fā)生光電效應(yīng)，則c一定可放出光電子，所以選項C錯誤，D正確，但射到a板上的光的頻率不能確定是否大于極限頻率，所以不能判斷是否發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項A、B錯誤。3．在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗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．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能答案：B解析：該題考查了光電效應(yīng)問題，應(yīng)根據(jù)截止電壓判斷頻率。由eUc＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙λ甲＝λ乙>λ丙，所以A、D錯，B對。由于hν0＝W，所以C錯。4．如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由圖可知()A．該金屬的極限頻率為4.27×1014HzB．該金屬的極限頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eV答案：AC解析：由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W知圖線與橫軸交點為金屬的極限頻率，即ν0＝4.27×1014Hz，A對，B錯；該圖線的斜率為普朗克常量，C對；金屬的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D錯。二、非選擇題5.(襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中～學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)如圖所示是使用光電管的原理圖，當(dāng)頻率為ν的可見光照射到陰極K上時，電流表中有電流通過。(1)當(dāng)變阻器的滑動端P向________滑動時(填“左”或”右”)，通過電流表的電流將會增大。(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，則光電子的最大初動能為________(已知電子電荷量為e)。(3)如果不改變?nèi)肷涔獾念l率，而增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能將________(填“增加”、“減小”或“不變”)。答案：左eU不變解析：(1)當(dāng)變阻器的滑動端P向左移動，反向電壓減小，光電子到達(dá)右端的速度變大，則通過電流表的電流變大；(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，根據(jù)動能定理得，eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，則光電子的最大初動能為eU；(3)根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm＝hν－W0，知入射光的頻率不變，則光電子的最大初動能不變。6．如圖所示，陰極K用極限波長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)整兩個極板電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為0.64μA，求：(1)每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能。(2)如果把照射陰極綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍，每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動能。答案：(1)4.0×1012個9.5×10－20J(2)8×1012個9．5×1020J解析：飽和電流的值I與每秒內(nèi)陰極發(fā)射的電子數(shù)的關(guān)系是I＝ne。電子從陰極K飛出的最大初動能Ek＝hν－W，電子從陰極K飛向陽極A時，還會被電場加速，使其動能進(jìn)一步增大。(1)當(dāng)陰極發(fā)射的光電子全部達(dá)到陽極A時，光電流達(dá)到飽和，由電流可知每秒到達(dá)陰極的電子數(shù)，即每秒發(fā)射的電子數(shù)。n＝eq\f(Im,e)＝eq\f(0.64×10－6,1.6×10－19)＝4.0×1012(個)根據(jù)愛因斯坦光電方程，光電子的最大初動能為Ek