高中物理 第17章 第2節(jié)光的粒子性檢測(cè)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(cè)試題新人教版選修3-5"基礎(chǔ)夯實(shí)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(shí)驗(yàn)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(dòng)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(xiàng)D正確。2．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針張開了一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)()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(shí)有電子從鋅板上跑出來，使鋅板及驗(yàn)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(dòng)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(shí)間足夠長(zhǎng)，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(gè)極限頻率，低于這個(gè)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(shí)驗(yàn)規(guī)律可知，選項(xiàng)D正確；由光電效應(yīng)方程可以推出光電子的最大初動(dòng)能應(yīng)隨著入射光頻率的增大而增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；飽和光電流的大小與光強(qiáng)有關(guān)，入射光頻率一定時(shí)，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(xiàng)C錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)，與照射的時(shí)間長(zhǎng)短及入射光的強(qiáng)度無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)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(dòng)勢(shì)和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV?，F(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(shí)，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(xiàng)中光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)；B選項(xiàng)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(xiàng)符合題意。5．在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，由實(shí)驗(yàn)圖線可求出()A．該金屬的極限頻率和極限波長(zhǎng)B．普朗克常量C．該金屬的逸出功D．單位時(shí)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(shí)，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(gè)過程中，對(duì)下列四個(gè)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(dòng)能 D．光電子最大初動(dòng)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(dòng)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(shí)的動(dòng)能可能分布在零到最大初動(dòng)能之間，所以，兩個(gè)不同光電效應(yīng)的光電子中，動(dòng)能是可能相等的。7.如圖所示，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，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(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，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(shí)，電流表讀數(shù)為零。(1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)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(shí)，光電子的最大初動(dòng)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(dòng)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(dòng)變阻器觸頭位于ab上某點(diǎn)，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(zhǎng)短的光照射C．將P向b滑動(dòng)D．將電源正、負(fù)極對(duì)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(zhǎng)。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(duì)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(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)A、B錯(cuò)誤。3．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)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(cuò)，B對(duì)。由于hν0＝W，所以C錯(cuò)。4．如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)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(diǎn)為金屬的極限頻率，即ν0＝4.27×1014Hz，A對(duì)，B錯(cuò)；該圖線的斜率為普朗克常量，C對(duì)；金屬的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D錯(cuò)。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(shí)，電流表中有電流通過。(1)當(dāng)變阻器的滑動(dòng)端P向________滑動(dòng)時(shí)(填“左”或”右”)，通過電流表的電流將會(huì)增大。(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U，則光電子的最大初動(dòng)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(dòng)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(dòng)端P向左移動(dòng)，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(shí)，電壓表的讀數(shù)為U，根據(jù)動(dòng)能定理得，eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，則光電子的最大初動(dòng)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(dòng)能不變。6．如圖所示，陰極K用極限波長(zhǎng)λ0＝0.66μm的金屬銫制成，用波長(zhǎng)λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個(gè)極板電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時(shí)，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(shí)的最大初動(dòng)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(dòng)能。答案：(1)4.0×1012個(gè)9.5×10－20J(2)8×1012個(gè)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(dòng)能Ek＝hν－W，電子從陰極K飛向陽極A時(shí)，還會(huì)被電場(chǎng)加速，使其動(dòng)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(shí)，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(gè))根據(jù)愛因斯坦光電方程，光電子的最大初動(dòng)能為Ek