【物理】2020届一轮复习人教版 光电效应 波粒二象性 课时作业 7页

‎2020届一轮复习人教版 光电效应 波粒二象性 课时作业 ‎1．(多选)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以(　　)‎ A．改用红光照射 B．改用紫光照射 ‎ C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间 答案　BC 解析　光电子的最大初动能和照射时间和照射强度无关，D错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光的频率越大，光电子的最大初动能越大，蓝光、紫光的频率比绿光的大，故改用蓝光、紫光照射，则光电子从阴极逸出时最大初动能增大，A错误，B、C正确。‎ ‎2．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．动量相同的电子和质子，其德布罗意波长相同 B．光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量 C．康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量 D．黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的 答案　ABC 解析　根据物质波波长公式λ＝可知，当质子和电子动量相同时，其德布罗意波长相同，A正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，B正确；康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量，C正确；黑体辐射的实验规律说明在微观世界里能量是分立的，D错误。‎ ‎3．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的(　　)‎ A．波长 B．频率 C．能量 D．动量 答案　A 解析　根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－hν0，因为钙的ν0大，所以从钙表面逸出的光电子的最大初动能Ekm较小，由p＝知，该光电子的动量较小，根据λ＝可知波长较大，根据E＝hν可知频率较小，B、C、D错误，A正确。‎ ‎4．有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时(　　)‎ A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应 答案　B 解析　a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因为光子频率ν＝，知光子频率之比为6∶3∶2；设a光的频率为‎6a，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，Ek＝h·‎6a－W0，Ek＝h·‎3a－W0，联立两式计算得出逸出功W0＝ha，Ek＝ha，c光的光子频率为‎2a>a，能发生光电效应，最大初动能Ekm′＝h·‎2a－W0＝ha＝Ek，故B正确，A、C、D错误。‎ ‎5．(多选)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应，从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图，则下列说法正确的是(　　)‎ A．钛的逸出功为6.67×10－19 J B．钛的极限频率为1.0×1015 Hz C．光电子的最大初动能为1.0×10－18 J D．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34 J·s E．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 答案　ABD 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，图线的斜率等于普朗克常量，则h＝ J·s≈6.67×10－34 J·s，故D正确；当光电子最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则ν0＝1.0×1015 Hz，可知逸出功W0＝hν0＝6.67×10－34×1×1015 J＝6.67×10－19 J，故A、B正确；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，根据该图无法得出光电子的最大初动能，故C错误；由图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故E错误。‎ ‎6．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)‎ ‎(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；‎ ‎(2)该阴极材料的极限波长。‎ 答案　(1)4.0×1012 个　9.6×10－20 J　(2)0.66 μm 解析　(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数：‎ n＝＝(个)＝4.0×1012(个)。‎ 光电子的最大初动能为：‎ Ekm＝eUc＝1.6×10－19×0.6 J＝9.6×10－20 J。‎ ‎(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－W0＝h－h，‎ 代入数据得λ0≈0.66 μm。‎ ‎[真题模拟练]‎ ‎7．(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×‎108 m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)‎ A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz 答案　B 解析　由光电效应方程Ek＝hν－W0，得W0＝hν－Ek＝h－Ek。刚好发生光电效应的临界条件是最大初动能Ek＝0时，入射光的频率为ν0，则W0＝hν0，代入数据可得：ν0＝8×1014 Hz，故B正确。‎ ‎8．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是(　　)‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 答案　ACE 解析　保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确；饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错误；由Ek＝hν－W0，可知C正确；当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错误；由eU＝mv2＝hν－W0得eU＝hν－W0，可见，遏止电压U随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确。‎ ‎9.(2018·湖北武汉联考)(多选)在X射线管中，由阴极发射的电子(不计初速度)被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的(　　)‎ A．最短波长为 B．最长波长为 C．最小频率为 D．最大频率为 答案　AD 解析　根据动能定理知电子到达阳极的动能为eU，设X光的能量为E，依题意有eU≥E，再根据光速与波长和频率的关系公式c＝λν、光子能量E＝hν，则可得λ≥，ν≤，故A、D正确。‎ ‎10．(2018·广州市高中毕业综合测试)已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.6×10－19 J。在光电效应实验中，金属钯的逸出功为1.9 eV，要使钯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，入射光的频率约为(　　)‎ A．2.2×1014 Hz B．4.6×1014 Hz C．4.6×1015 Hz D．7.0×1014 Hz 答案　D 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0，又Ek＝1.0 eV＝1.6×10－19 J，W0＝1.9 eV＝1.9×1.6×10－19 J＝3.04×10－19 J，代入已知量，注意都取国际单位，可得ν≈7.0×1014 Hz。故D正确。‎ ‎11．(2018·银川模拟)如图甲所示是研究光电效应实验规律的电路。当用强度一定的黄光照射到光电管上时，测得电流表的示数随电压变化的图象如图乙所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．若改用红光照射光电管，一定不会发生光电效应 B．若照射的黄光越强，饱和光电流将越大 C．若用频率更高的光照射光电管，则光电管中金属的逸出功越大 D．若改用蓝光照射光电管，图象与横轴交点在黄光照射时的右侧 答案　B 解析　根据光电效应方程知，Ekm＝hν－W0，红光的频率小于黄光的频率，红光照射不一定发生光电效应，但不是一定不会发生光电效应，故A错误；增加入射光的强度，则单位时间内产生的光电子数目增加，饱和光电流将增大，故B正确；光电管中金属的逸出功的大小是由材料本身决定的，与入射光的频率无关，故C错误；根据光电效应方程知，Ekm＝hν－W0，蓝光的频率大于黄光的频率，则光电子的最大初动能增大，所以反向遏止电压增大，图象与横轴交点在黄光照射时的左侧，故D错误。‎ ‎12．(2018·衡水中学5月冲刺模拟考试)用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则(　　)‎ A．通过电流计G的电流方向由d到c B．电压U增大，光电流I一定增大 C．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关 D．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应 答案　C 解析　电流方向与逃逸出来的光电子运动方向相反，所以通过电流计G的电流方向由c到d，故A错误；在光照条件不变的情况下，随着所加电压U增大，光电流先增大，最后趋于饱和值不变，故B错误；用同频率的光照射K极，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强弱无关，故C正确；光电管两端电压U为零时，光电效应照样发生，故D错误。‎ ‎13.(2018·太原模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阳极，K为阴极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，以下判断错误的是(　　)‎ A．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eV B．若增大入射光的强度，电流计的读数为零 C．若用光子能量为12 eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大 D．若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零 答案　D 解析　该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数等于6.0 V时，电流表示数恰为0，知道光电子的最大初动能为6.0 eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，W0＝10.5 eV－6.0 eV＝4.5 eV，故A正确；现保持滑片P位置不变，增大光的强度时仍然会发生光电效应，但光电子的最大初动能不变，所以不会有电流流过电流表，故B正确；若用光子能量为12 eV的光照射阴极K，入射光的频率增大，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定增大，故C正确；改用能量为9.5 eV的光子照射，入射光的频率减小，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定减小，此时的遏止电压小于6 V，若把滑片P向左移动少许，电子仍然可能不能到达A极，所以电流计的读数可能为零，故D错误。‎ ‎14．(2018·江苏高考)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A 照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为________，A、B两种光子的动量之比为________。(已知普朗克常量为h、光速为c)‎ 答案　　1∶2‎ 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0，又ν＝，所以有0＝－W0，Ek＝－W0，解得Ek＝；又光子动量p＝，所以A、B两种光子的动量之比为1∶2。‎