人教版高中物理選擇性必修第三冊第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性習(xí)題課4分層演練素養(yǎng)達標(biāo)含答案

[A級——基礎(chǔ)達標(biāo)練]1．用紅光照射光電管陰極時發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能為Ek，飽和光電流為I，若改用強度相同的紫光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子的最大初動能和飽和光電流分別為Ek′和I′，則下面正確的是()A．Ek′＜Ek，I′＞I B．Ek′＞Ek，I′＞IC．Ek′＜Ek，I′＝I D．Ek′＞Ek，I′＜I解析：選D。因為紫光的頻率比紅光的頻率高，所以Ek′＞Ek。因為兩束光的強度相同，因而n紅hν紅＝n紫hν紫，ν紅<ν紫，所以紅光光子數(shù)n紅大于紫光光子數(shù)n紫，而飽和光電流又由入射的光子數(shù)決定，因此I＞I′。2．如圖所示，用綠光照射一光電管，能發(fā)生光電效應(yīng)。欲使光電子從陰極逸出時的初動能增大，應(yīng)該()A．改用紅光照射B．改用紫光照射C．增大光電管上的加速電壓D．增大綠光的強度解析：選B。由Ek＝hν－W逸出可知，要增大初動能，只需入射光的頻率變大即可，故C、D錯誤；由于紅光的頻率比綠光的小，故A錯誤；由于紫光的頻率比綠光的大，故B正確。3.實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是()金屬鎢鈣鈉截止頻率νc/(×1014Hz)10.957.735.53逸出功W0/eV4.543.202.29A.如用金屬鎢做實驗得到的Ek－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大B．如用金屬鈉做實驗得到的Ek－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大C．如用金屬鎢做實驗，當(dāng)入射光的頻率ν＜νc時，可能會有光電子逸出D．如用金屬鈉做實驗得到的Ek－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長線與縱軸交點的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2＜Ek1解析：選D。由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知Ek－ν圖線是直線，且斜率相同，A、B錯誤；如用金屬鎢做實驗，當(dāng)入射光的頻率ν<νc時，不可能會有光電子逸出，故C錯誤；如用金屬鈉做實驗得到的Ek－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長線與縱軸交點的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，由于鈉的逸出功小于鈣的逸出功，則Ek2<Ek1，故D正確。4．(多選)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如圖，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C，由圖可知()A．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功約為1.77eV解析：選ACD。由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知圖線的橫截距表示該金屬的截止頻率，νc＝4.27×1014Hz，故A正確，B錯誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，該圖線的斜率表示普朗克常量，故C正確；該金屬的逸出功W0＝hνc＝eq\f(6.63×10－34×4.27×1014,1.6×10－19)eV≈1.77eV，故D正確。5．光電效應(yīng)實驗，得到光電子最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。普朗克常量、金屬材料的逸出功分別為()A.eq\f(b,a)，b B.eq\f(b,a)，eq\f(1,b)C.eq\f(a,b)，b D.eq\f(a,b)，eq\f(1,b)解析：選A。根據(jù)Ekm＝hν－W0得，Ekm－ν圖像的縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功W0＝b，圖像的斜率表示普朗克常量h＝eq\f(b,a)，故A正確，B、C、D錯誤。6．(多選)(2024·重慶階段練)Cs和Ca兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時，其對應(yīng)的截止電壓與入射光頻率的關(guān)系如圖所示。已知Cs的逸出功小于Ca，則()A．圖像中①對應(yīng)的是Cs，②對應(yīng)的是CaB．兩條圖像的斜率不同C．若同頻率的光照射兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，Cs產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大D．光電效應(yīng)說明光具有波動性答案：AC7．(多選)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，對于這兩種光，下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率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)生雙縫干涉時，a光的相鄰條紋間距大D．通過同一玻璃三棱鏡時，a光的偏折程度大解析：選BC。由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知b光照射光電管時截止電壓較大，其逸出的光電子的最大初動能大，b光的頻率大，波長小，故A錯誤；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光的大，故B正確；發(fā)生雙縫干涉時Δx＝eq\f(l,d)λ，b光波長小，相鄰條紋間距小，a光的大，故C正確；b光在玻璃中的折射率大于a光，b光的偏折程度大，故D錯誤。[B級——能力增分練]8．研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗電路如圖所示，A、K為光電管的兩個電極，電壓表V、電流計G均為理想電表。已知該光電管陰極K的極限頻率為ν0，元電荷的電荷量為e，普朗克常量為h，開始時滑片P、P′上下對齊。現(xiàn)用頻率為ν的光照射陰極K(ν>ν0)，則下列說法錯誤的是()A．該光電管陰極材料的逸出功為hν0B．若加在光電管兩端的正向電壓為U，則到達陽極A的光電子的最大動能為hν－h(huán)ν0＋eUC．若將滑片P向右滑動，則電流計G的示數(shù)一定會不斷增大D．若將滑片P′向右滑動，則當(dāng)滑片P、P′間的電壓為eq\f(hν－h(huán)ν0,e)時，電流計G的示數(shù)恰好為0解析：選C。由于極限頻率為ν0，因此該光電管陰極材料的逸出功為W0＝hν0，A正確，不符合題意；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν－W0＝Ek0，加正向電壓時，根據(jù)動能定理Ue＝Ek－Ek0，整理得Ek＝hν－h(huán)ν0＋eU，B正確，不符合題意；將滑片P向右滑動時，電流計G的示數(shù)將先逐漸增大到飽和光電流，再不變，故C錯誤，符合題意；若將滑片P′向右滑動，光電管加上反向電壓，電流會減小，當(dāng)Ue＝Ek0時，即U＝eq\f(hν－h(huán)ν0,e)時，電流計G的示數(shù)恰好為零，D正確，不符合題意。9．(多選)圖1是光電效應(yīng)的實驗裝置圖，圖2是通過改變電源極性得到的光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像，下列說法正確的有()A．由圖1可知，閉合開關(guān)，電子飛到陽極A時的動能比其逸出陰極K表面時的動能小B．由圖1可知，光照一定時，閉合開關(guān)，向右移動滑動變阻器的滑片，在電壓表的示數(shù)增大到某一值后，電流表的示數(shù)將不再增大C．由圖2可知，光線③光子的頻率小于光線①光子的頻率D．由圖2可知，①②是同種顏色的光，①的光強比②的大解析：選BD。光電管中的電場水平向右，電子從陰極K逸出后，受到的電場力水平向左，電子加速飛向陽極A，所以電子飛到陽極A時的動能比逸出時的動能大，故A錯誤；向右移動滑動變阻器，光電管中電壓增大，當(dāng)光電管中的電流達到飽和光電流時，電流表示數(shù)將不再增大，故B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程有hν＝W0＋Ek，結(jié)合遏止電壓eUc＝Ek，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，③光子的遏止電壓大于①光子的遏止電壓，所以③光子的頻率大于①光子的頻率，故C錯誤；①②遏止電壓相同，則①②頻率相同，所以①②是同種顏色的光，①的飽和光電流大于②的飽和光電流，則①的光強比②的大，故D正確。10.如圖所示，陰極K用極限波長λ＝0.66μm的金屬銫制成，用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個極板間的電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流達到飽和，電流表示數(shù)為0.64μA，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C。(1)求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能；(2)如果把照射陰極的綠光的光強增大到原來的2倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動能。解析：(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n＝eq\f(ImaxΔt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－19)個＝4.0×1012個根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)＝6.63×10－34×3×108×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,0.50×10－6)－\f(1,0.66×