2024高二物理寒假作業(yè)同步練習(xí)題光的粒子性含解析

光的粒子性1、如圖所示，用弧光燈照耀鋅板，驗電器指針張開一個角度，則下列說法中正確的是()A．用紫外線照耀鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．用紅光照耀鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．鋅板帶的是負電荷D．使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷【答案】AD【解析】將擦得很亮的鋅板與驗電器連接，用弧光燈照耀鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗電器指針張開一個角度，說明鋅板帶了電，進一步探討表明鋅板帶正電．這說明在紫外線的照耀下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出，鋅板帶正電，選項A、D正確．紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)．2、對光電效應(yīng)的理解正確的是()A．金屬鈉的每個電子可以汲取一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬B．假如入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)C．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D．由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低頻率也不同【答案】BD【解析】依據(jù)愛因斯坦的光子說，光子的能量由光的頻率確定，與光強無關(guān)，入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大；但要使電子離開金屬，電子必需具有足夠的動能，而電子增加的動能只能來源于照耀光的光子能量，且一個電子只能汲取一個光子，不能同時汲取多個光子，所以光子的能量小于某一數(shù)值時便不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；電子從金屬逸出時只有從金屬表面對外逸出的電子克服原子核的引力所做的功最小．綜上所述，選項B、D正確．3、某激光器能放射波長為λ的激光，放射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒放射的光量子數(shù)為()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc【答案】A【解析】每個光量子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒鐘放射的總能量為P，則n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).4、用紅光照耀光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能為Ek，飽和光電流為I，若改用強度相同的紫光照耀同一光電管，產(chǎn)生光電子最大初動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【答案】D【解析】因為紫光的頻率比紅光的頻率高，所以Ek′＞Ek.因為兩束光的強度相同，因而N紅hν紅＝N紫hν紫，所以光子數(shù)N紅＞N紫，而飽和光電流又由入射的光子數(shù)確定，因此I＞I′.5、頻率為ν的光照耀某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm.改為頻率為2ν的光照耀同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)()A．Ekm－h(huán)ν B．2EkmC．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν【答案】C【解析】依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C.6、（多選）現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)試驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生【答案】AC【解析】由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時無論光照強度多大，都不會有光電流，因此D錯誤；在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān)，入射光頻率不變時，光照強度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯誤；依據(jù)Ek＝hν－W0可知，對于同一光電管，逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高，最大初動能Ek變大，因此C正確．7、（多選）如圖所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下推斷正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C．用λ＝0.5μm的光照耀光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照耀時間越長，電路中的光電流越大【答案】BC.【解析】在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)放射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)放射光電子的數(shù)目有關(guān)．據(jù)此可推斷A、D錯誤；波長λ＝0.5μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz>4.5×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)．所以選項B、C正確．8、（多選）如圖所示是某金屬在光的照耀下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，由圖象可知()A．該金屬的逸出功等于EB．該金屬的逸出功等于hν0C．入射光的頻率為ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E【答案】AB.【解析】題中圖象反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系，依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，知當(dāng)入射光的頻率恰為該金屬的截止頻率ν0時，光電子的最大初動能Ek＝0，此時有hν0＝W0，即該金屬的逸出功等于hν0，選項B正確；依據(jù)圖線的物理意義，有W0＝E，故選項A正確，而選項C、D錯誤．9、以往我們相識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能汲取到一個光子而從金屬表面逸出．強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的相識，用強激光照耀金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)汲取多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被試驗證明．光電效應(yīng)試驗裝置示意圖如圖所示．用頻率為ν的一般光源照耀陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率ν的強激光照耀陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場．漸漸增大U，光電流會漸漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)()A．U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W,e) B．U＝eq\f(2hν,e)－eq\f(W,e)C．U＝2hν－W D．U＝eq\f(5hν,2e)－eq\f(W,e)【答案】B.【解析】以從陰極K逸出的且具有最大初動能的光電子為探討對象，由動能定理得：－Ue＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)由光電效應(yīng)方程得：nhν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋W(n＝2，3，4…)解得：U＝eq\f(nhν,e)－eq\f(W,e)(n＝2，3，4…)故選項B正確．10、在光電效應(yīng)試驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同試驗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，則可推斷出()A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能【答案】B.【解析】當(dāng)光電管兩端加上反向截止電壓光電流為零時，則由動能定理得eq\f(1,2)mv2－0＝eUc，對同一光電管逸出功W0相同，運用不同頻率的光照耀，有hν－W0＝eq\f(1,2)mv2，兩式聯(lián)立可得，hν－W0＝eUc.丙光的反向截止電壓最大，則丙光的頻率最大，選項A、C錯誤；又λ＝eq\f(c,ν)可知，λ丙<λ乙，選項B正確；又hν－W0＝eq\f(1,2)mv2－0＝eUc可知，丙光對應(yīng)的光電子最大初動能最大，選項D錯誤．11．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，試驗裝置示意如圖甲所示．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)試驗中測得銣的遏止電壓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W0＝________J；(3)假如試驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J.【答案】(1)陽極(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均視為正確]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均視為正確](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均視為正確【解析】(1)在光電效應(yīng)中，電子向A