新教材同步系列2024春高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性2光電效應(yīng)課后提升訓(xùn)練新人教版選擇性必修第三冊(cè)

第四章2A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．(2024年安康模擬)光電鼠標(biāo)是一種常見的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，其原理利用了光電效應(yīng)．在鼠標(biāo)表面安裝一個(gè)光電傳感器，當(dāng)光電傳感器接收到光線，就會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，從而限制計(jì)算機(jī)的操作．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．只要光照耀的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．入射光的強(qiáng)度越大，從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大C．對(duì)于給定的金屬，入射光的頻率越大，逸出功越大D．同一光電管，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的遏止電壓越小【答案】D【解析】當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，該金屬才能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W逸出功可知，光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，B錯(cuò)誤；對(duì)于給定的金屬，其逸出功的大小為定值，與入射光的頻率無關(guān)，C錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，同一光電管，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越小，D正確．2．用波長(zhǎng)為300nm的光照耀鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19J．已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.0×108m·s－1，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz【答案】B【解析】依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，Ek＝eq\f(hc,λ)－W，而W＝hν0，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得能夠使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為8×1014Hz，B正確．3．(2024年紹興期末)氦氖激光器放射波長(zhǎng)為632.8nm的單色光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s．這種光的一個(gè)光子能量為()A．3.14×10－17J B．3.14×10－18JC．3.14×10－19J D．3.14×10－20J【答案】C【解析】這種光的一個(gè)光子能量為ε＝eq\f(hc,λ)≈eq\f(6.63×10－34×3×108,632.8×10－9)J≈3.14×10－19J，故選C．4．(2024年汕尾檢測(cè))如圖，電路中全部元件完好．當(dāng)光照耀光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)指針沒有偏轉(zhuǎn)，其緣由是()A．電源的電壓太大 B．光照的時(shí)間太短C．入射光的強(qiáng)度太強(qiáng) D．入射光的頻率太低【答案】D【解析】電源正負(fù)極的連接使得光電子在電場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng)，故無論電源電壓多大不會(huì)讓靈敏電流計(jì)指針沒有偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，與入射光的照耀時(shí)間無關(guān)，B錯(cuò)誤；靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率(入射光的波長(zhǎng)大于金屬的極限波長(zhǎng))，與光照強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確．5．單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A照耀到某金屬表面時(shí)，從金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能為E1．用單色光B照耀該金屬表面時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能為E2，則該金屬的逸出功為()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D．eq\f(E1＋E2,2)【答案】B【解析】依據(jù)光電效應(yīng)方程：用單色光A照耀到某金屬表面時(shí)E1＝hν－W逸出功，用單色光B照耀到某金屬表面時(shí)E2＝h·2ν－W逸出功，解得W逸出功＝E2－2E1，B正確．6．(2024年江蘇卷)光源通過電子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A．頻率減小 B．波長(zhǎng)減小C．動(dòng)量減小 D．速度減小【答案】B【解析】依據(jù)E＝hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又依據(jù)λ＝eq\f(c,ν)，可知光子波長(zhǎng)減小，A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)p＝eq\f(h,λ)，可知光子的動(dòng)量增加．又因?yàn)楣庾淤|(zhì)量不變，依據(jù)p＝mv可知光子速度增加，C、D錯(cuò)誤．7．(多選)按如圖的方式連接電路，當(dāng)用紫光照耀陰極K時(shí)，電路中的微安表有示數(shù)．則下列說法正確的是()A．假如僅將紫光的光強(qiáng)減弱一些，則微安表可能沒有示數(shù)B．僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向右滑動(dòng)一些，則微安表的示數(shù)確定增大C．僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向左滑動(dòng)一些，則微安表的示數(shù)可能不變D．僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則微安表仍可能有示數(shù)【答案】CD【解析】假如僅將紫光的光強(qiáng)減弱一些，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減小，則微安表示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向右滑動(dòng)，不變更光的強(qiáng)度，則微安表的示數(shù)不愿定增大；同理僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向左滑動(dòng)一些，則微安表的示數(shù)可能不變，故B錯(cuò)誤，C正確．將電路中電源的極性反接后，即加上反向電壓，若光電子的動(dòng)能足夠大，電路中還有光電流，微安表仍可能有示數(shù)，故D正確．8．(多選)三束單色光1、2和3的波長(zhǎng)分別為λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)．分別用這三束光照耀同一種金屬．已知用光束2照耀時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子．下列說法正確的是()A．用光束1照耀時(shí)，不能產(chǎn)生光電子B．用光束3照耀時(shí)，不能產(chǎn)生光電子C．用光束2照耀時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多D．用光束2照耀時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大【答案】AC【解析】依據(jù)題述，用光束2照耀時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，可知λ2為金屬的截止波長(zhǎng)，用光束1照耀時(shí)，不能產(chǎn)生光電子，用光束3照耀時(shí)，能產(chǎn)生光電子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；用光束2照耀時(shí)，光越強(qiáng)，說明照耀的光子越多，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，選項(xiàng)C正確；依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，用光束2照耀時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．(2024年中山聯(lián)考)圖甲是探究光電效應(yīng)的試驗(yàn)電路圖，光電管截止電壓Uc隨入射光頻率ν的變更規(guī)律如圖乙所示．下列推斷正確的是()A．入射光的頻率ν不同時(shí)，截止電壓Uc也不同B．入射光的頻率ν不同時(shí)，Uc－ν圖像的斜率不同C．圖甲電路中，當(dāng)電壓表示數(shù)增大時(shí)，電流表的示數(shù)增大D．圖甲電路中入射光頻率不變，增加入射光的光照強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能增加【答案】A【解析】依據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ekm＝hν－W0，依據(jù)動(dòng)能定理可得－eUc＝0－Ekm，聯(lián)立可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，可知Uc－ν圖像的斜率為k＝eq\f(h,e)，可知入射光的頻率ν不同時(shí)，截止電壓Uc也不同，Uc－ν圖像的斜率相同，A正確，B錯(cuò)誤；圖甲電路中，極板間所加電壓為反向電壓，當(dāng)電壓表示數(shù)增大時(shí)，電流表的示數(shù)減小，C錯(cuò)誤；圖甲電路中入射光頻率不變，增加入射光的光照強(qiáng)度，依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能不變，D錯(cuò)誤．10．(2024年三明統(tǒng)考)為落實(shí)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略，推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，三明市沙縣區(qū)推動(dòng)新型綠色光伏發(fā)電．假設(shè)太陽光子垂直射到發(fā)電板上并全部被吸?。阎夥l(fā)電板面積為S，發(fā)電板單位面積上受到光子平均作用力為F，每個(gè)光子動(dòng)量為heq\f(ν,c)(其中h為普朗克常量，ν為光子的頻率，c為真空中的光速)，則t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為()A．FSct B．2FSctC．FSthν D．2FSthν【答案】A【解析】設(shè)t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子數(shù)為n，依據(jù)動(dòng)量定理可得F總t＝nheq\f(ν,c)，又F＝eq\f(F總,S)，聯(lián)立解得n＝eq\f(FSct,hν)，則t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為E＝nhν＝FSct，A正確．11．小明用金屬銣作陰極的光電管，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________(填“陰極”或“陽極”)．(2)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．【答案】(1)陽極(2)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19【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