2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)5光電效應(yīng)含解析粵教版選修3-5

PAGE5-課時(shí)分層作業(yè)(五)(時(shí)間：45分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分．)1．(多選)以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的()A．物體的帶電荷量 B．物體的質(zhì)量C．物體的動(dòng)量 D．學(xué)生的個(gè)數(shù)AD[所謂“量子化”應(yīng)當(dāng)是不連續(xù)的，是一份一份的，故選A、D.]2．依據(jù)愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)”可知()A．“光子說(shuō)”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說(shuō)”B．光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小C．一束單色光的能量可以連續(xù)改變D．只有光子數(shù)許多時(shí)，光才具有粒子性B[愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)”的內(nèi)涵是光的傳播不是連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫作光子，牛頓的“微粒說(shuō)”認(rèn)為光是由實(shí)物微粒組成的，因此“光子說(shuō)”本質(zhì)上不同于牛頓的“微粒說(shuō)”，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)，光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越小，故B選項(xiàng)正確；光的能量不是連續(xù)改變的，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；光子數(shù)許多時(shí)，光表現(xiàn)出波動(dòng)性，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]3．(多選)對(duì)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，下面的理解正確的有()A．只要是用同種頻率的光照耀同一種金屬，那么從金屬中逸出的全部光電子都會(huì)具有同樣的初動(dòng)能EkB．式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過(guò)程中克服金屬中正電荷引力所做的功C．逸出功W和極限頻率ν0之間應(yīng)滿意關(guān)系式W＝hν0D．光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率不是成正比CD[同種頻率的光照耀同一種金屬，從金屬中逸出的光電子的最大初動(dòng)能相同，并不是全部光電子都具有同樣的初動(dòng)能，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；W表示逸出功，是電子逸出金屬克服阻力做功的最小值，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，當(dāng)最大初動(dòng)能為零時(shí)，W＝hν0，C選項(xiàng)正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而增加，不是正比關(guān)系，D選項(xiàng)正確．]4．(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為ν0，則()A．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照耀該金屬時(shí)，肯定能產(chǎn)生光電子B．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照耀該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0C．當(dāng)照耀光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大，則逸出功增大D．金屬的逸出功與照耀光的頻率無(wú)關(guān)ABD[依據(jù)截止頻率跟逸出功的關(guān)系W0＝hν0，光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，推斷A、B、D正確．]5．(多選)現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa＞λb＞λc，用b光束照耀某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)．若分別用a光束和c光束照耀該金屬，則可以斷定()A．a(chǎn)光束照耀時(shí)，釋放光電子數(shù)目最多B．c光束照耀時(shí)，釋放光電子的最大初動(dòng)能最小C．a(chǎn)光束照耀時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)D．c光束照耀時(shí)，肯定能發(fā)生光電效應(yīng)CD[光電效應(yīng)的條件是入射先的頻率大于極限頻率，即ν＞ν0，a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa＞λb＞λc，則頻率νa＜νb＜νc，b光束照耀某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng)，依據(jù)光電效應(yīng)的條件，a光束照耀不能發(fā)生光電效應(yīng)，c光束照耀能發(fā)生光電效應(yīng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，C、D選項(xiàng)正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝heq\f(c,λ)－W0，c光束照耀時(shí)，釋放出的光電子的最大初動(dòng)能最大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．]6．人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)．普朗克常量為6.63×10－34J·s，光速為3.0×108A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18WA[因每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)，所以察覺(jué)到綠光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，t＝1s，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝eq\f(6×6.63×10－34×3×108,530×10－9×1)W＝2.3×10－18W．]二、非選擇題(14分)7．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，試驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的________(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)．(2)試驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W＝________J.(3)假如試驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝________J.[解析](1)光電管中光束干脆照耀的K極為光電管的陰極，所以電極A為光電管的陽(yáng)極．(2)由Uc-ν圖線可知，銣的截止頻率νc＝5.15×1014Hz，金屬的逸出功W＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J＝3.41×10－19J.(3)由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可得產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J＝1.23×10－19J.[答案](1)陽(yáng)極(2)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．(多選)如圖所示為探討光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)電路，電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接，用肯定頻率的單色光a照耀光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且另一頻率的單色光b照耀該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)．下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率肯定大于b光的頻率B．電源正極可能與c接線柱連接C．用b光照耀光電管時(shí)，肯定沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)D．若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向肯定是由e→G→fABD[用單色光a照耀光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用單色光b照耀時(shí)，電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明單色光a的頻率肯定大于單色光b的頻率，A對(duì)．單色光a照耀時(shí)肯定發(fā)生光電效應(yīng)，單色光b照耀時(shí)可能發(fā)生光電效應(yīng)，但由于加反向電壓，光電流為零，也可能沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤，B對(duì)．若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流方向肯定是與電子定向運(yùn)動(dòng)的方向相反，由e→G→f，D對(duì)．]2．兩束能量相同的色光，都垂直地照耀到物體表面，第一束光在某段時(shí)間內(nèi)打在物體上的光子數(shù)與其次束光在相同時(shí)間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4，則這兩束光的光子能量和波長(zhǎng)之比分別為()A．4∶54∶5 B．5∶44∶5C．5∶45∶4 D．4∶55∶4D[兩束能量相同的色光，都垂直地照耀到物體表面，在相同時(shí)間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4，則光子能量之比為4∶5，光子能量E0＝hν＝heq\f(c,λ)，能量與波長(zhǎng)成反比，光子波長(zhǎng)之比為5∶4，D選項(xiàng)正確．]3．(多選)2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯的主要成就是獨(dú)創(chuàng)了電荷耦合器件(CCD)圖象傳感器．他們的獨(dú)創(chuàng)利用了愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)原理．如圖所示電路可探討光電效應(yīng)規(guī)律．圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中A為陽(yáng)極，K為陰極．志向電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流，志向電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓．現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照耀陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)漸漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下推斷正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功為4.5eVB．若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)為零C．若用光子能量為12eV的光照耀陰極K，光電子的最大初動(dòng)能肯定變大D．若用光子能量為9.5eV的光照耀陰極K，同時(shí)把滑片P向左移動(dòng)少許，電流計(jì)的讀數(shù)肯定不為零ABC[分析裝置圖可知，所加電壓為反向電壓，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于6.0V時(shí)，電流表示數(shù)為零，依據(jù)動(dòng)能定理可知，eUc＝Ek，即光電子的最大初動(dòng)能為6.0eV，依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，Ek＝hν－W0，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得W0＝4.5eV，A選項(xiàng)正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，增大光的強(qiáng)度時(shí)，仍舊發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能不變，不會(huì)有電流流過(guò)電流計(jì)，B選項(xiàng)正確；若用光子能量為12eV的光照耀陰極K，入射光的頻率增大，依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能肯定增大，C選項(xiàng)正確；改用能量為9.5eV的光子照耀，入射光的頻率減小，依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能肯定減小，此時(shí)的遏止電壓小于6V，若把滑片P向左移動(dòng)少許時(shí)，電子仍舊可能不能到達(dá)K極，所以電流計(jì)的讀數(shù)可能為零，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]4．在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，小明同學(xué)用同一試驗(yàn)裝置，如圖(a)所示，在甲、乙、丙三種光的照耀下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示．則正確的是()A．乙光的頻率大于甲光的頻率B．甲光的波長(zhǎng)小于丙光的波長(zhǎng)C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能A[由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及遏止電壓的含義可知，hν－W0＝eUc，結(jié)合題意與圖象可以推斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C錯(cuò)誤；同時(shí)推斷乙光對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能等于丙光對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能，A正確，D錯(cuò)誤；由ν＝eq\f(c,λ)知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B錯(cuò)誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)用頻率為ν的光照耀光電管陰極時(shí)，產(chǎn)生的光電流隨陽(yáng)極與陰極間所加電壓的改變規(guī)律如圖，Uc為遏止電壓，已知電子電荷量為－e，普朗克常量為h，求：(1)光電子的最大初動(dòng)能Ekm；(2)該光電管發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率ν0.[解析](1)遏止電壓的作用是使具有最大初動(dòng)能的光電子不能到達(dá)陽(yáng)極，依據(jù)動(dòng)能定理得，－eUc＝0－Ekm，最大初動(dòng)能Ekm＝eUc.(2)依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－h(huán)ν0，得光電管的極限頻率ν0＝ν－eq\f(Ek,h)＝ν－eq\f(eUc,h).[答案](1)eUc(2)ν－eq\f(eUc,h)6．(14分)幾種金屬的逸出功W0見(jiàn)下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)7.265.123.663.603.41用一束可見(jiàn)光照耀上述金屬的表面，已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的范圍為4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常數(shù)h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m(1)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？(2)照耀哪種金屬時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能最大？最大值是多少？[解析](1)波長(zhǎng)越小，光子頻率越大，依據(jù)最小波長(zhǎng)求出光子的最大能量．E＝hν，ν＝eq\f(c,λ)聯(lián)立解得E＝heq\f(c,λ)將λ＝4.0×10－7m代入，解