人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)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(dá)標(biāo)含答案

[A級(jí)——基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．用紅光照射光電管陰極時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，飽和光電流為I，若改用強(qiáng)度相同的紫光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)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?yàn)樽瞎獾念l率比紅光的頻率高，所以Ek′＞Ek。因?yàn)閮墒獾膹?qiáng)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(shí)的初動(dòng)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(qiáng)度解析：選B。由Ek＝hν－W逸出可知，要增大初動(dòng)能，只需入射光的頻率變大即可，故C、D錯(cuò)誤；由于紅光的頻率比綠光的小，故A錯(cuò)誤；由于紫光的頻率比綠光的大，故B正確。3.實(shí)驗(yàn)得到金屬鈣的光電子的最大初動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率ν＜νc時(shí)，可能會(huì)有光電子逸出D．如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的Ek－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)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(cuò)誤；如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率ν<νc時(shí)，不可能會(huì)有光電子逸出，故C錯(cuò)誤；如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的Ek－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)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(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(cuò)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(shí)驗(yàn)，得到光電子最大初動(dòng)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(duì)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(cuò)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(shí)，其對(duì)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(duì)應(yīng)的是Cs，②對(duì)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(dòng)能較大D．光電效應(yīng)說(shuō)明光具有波動(dòng)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(duì)于這兩種光，下列說(shuō)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(shí)，a光的臨界角大C．通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉時(shí)，a光的相鄰條紋間距大D．通過(guò)同一玻璃三棱鏡時(shí)，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(shí)截止電壓較大，其逸出的光電子的最大初動(dòng)能大，b光的頻率大，波長(zhǎng)小，故A錯(cuò)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(shí)，b光的臨界角小，a光的大，故B正確；發(fā)生雙縫干涉時(shí)Δx＝eq\f(l,d)λ，b光波長(zhǎng)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(cuò)誤。[B級(jí)——能力增分練]8．研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，A、K為光電管的兩個(gè)電極，電壓表V、電流計(jì)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(kāi)始時(shí)滑片P、P′上下對(duì)齊?，F(xiàn)用頻率為ν的光照射陰極K(ν>ν0)，則下列說(shuō)法錯(cuò)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(dá)陽(yáng)極A的光電子的最大動(dòng)能為hν－h(huán)ν0＋eUC．若將滑片P向右滑動(dòng)，則電流計(jì)G的示數(shù)一定會(huì)不斷增大D．若將滑片P′向右滑動(dòng)，則當(dāng)滑片P、P′間的電壓為eq\f(hν－h(huán)ν0,e)時(shí)，電流計(jì)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(shí)，根據(jù)動(dòng)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(dòng)時(shí)，電流計(jì)G的示數(shù)將先逐漸增大到飽和光電流，再不變，故C錯(cuò)誤，符合題意；若將滑片P′向右滑動(dòng)，光電管加上反向電壓，電流會(huì)減小，當(dāng)Ue＝Ek0時(shí)，即U＝eq\f(hν－h(huán)ν0,e)時(shí)，電流計(jì)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(shí)驗(yàn)裝置圖，圖2是通過(guò)改變電源極性得到的光電流與加在陰極K和陽(yáng)極A上的電壓的關(guān)系圖像，下列說(shuō)法正確的有()A．由圖1可知，閉合開(kāi)關(guān)，電子飛到陽(yáng)極A時(shí)的動(dòng)能比其逸出陰極K表面時(shí)的動(dòng)能小B．由圖1可知，光照一定時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，向右移動(dòng)滑動(dòng)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(qiáng)比②的大解析：選BD。光電管中的電場(chǎng)水平向右，電子從陰極K逸出后，受到的電場(chǎng)力水平向左，電子加速飛向陽(yáng)極A，所以電子飛到陽(yáng)極A時(shí)的動(dòng)能比逸出時(shí)的動(dòng)能大，故A錯(cuò)誤；向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，光電管中電壓增大，當(dāng)光電管中的電流達(dá)到飽和光電流時(shí)，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(cuò)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(qiáng)比②的大，故D正確。10.如圖所示，陰極K用極限波長(zhǎng)λ＝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)極板間的電壓，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，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(shí)的最大初動(dòng)能；(2)如果把照射陰極的綠光的光強(qiáng)增大到原來(lái)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(dòng)能。解析：(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù)n＝eq\f(ImaxΔt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－19)個(gè)＝4.0×1012個(gè)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)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×