2019_2020学年高中物理第17章波粒二象性课时作业6能量量子化光的粒子性含解析新人教版选修3_5.doc

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1、能量量子化 光的粒子性一、选择题(2、6、7、10、12题为多选题，其余为单项选择题)1已知某种单色光的波长为，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子的值为()AhB.C. D以上均不正确解析由光速、波长的关系可得出光的频率，从而hh，故A项正确答案A2100多年前的1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是()A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D一单色光照射某金属不发生光电

2、效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析根据光电效应的规律可知，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D两项正确根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，故B项错误；根据光电效应现象规律可知光电子的最大初动能与入射光强度无关，故C项错误答案AD3(2015上海)某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()材料钠铜铂极限波长(nm)541268196A仅钠能产生光电子 B仅钠、铜能产生光电子C仅铜、铂能产生光电子 D都能产生光电子解析根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光

3、源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有小于100 nm的，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D项正确，A、B、C三项错误答案D4关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多解析逸出功W0h0，A项正确；只有照射光的频率大于金属极限频率0，才能产生光电效应现象，B项错误；由光电效应方程EkmhW0知，因不确定时，无法确定Ekm与W0的关系，C项错误；光强En

4、h，越大，E一定，则光子数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D项错误答案A5下表给出了一些金属材料的逸出功，现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h6.61034 Js，光速c3.0108 m/s)()材料铯钙镁铍钛逸出功/(1019 J)3.04.35.96.26.6A.2种B3种C4种 D5种解析要发生光电效应，入射光的能量要大于金属的逸出功，由题中数据可算出波长为400 nm的光子能量为Ehh4.951019 J，大于铯和钙的逸出功，A项正确答案A6已知能使某金属产生光电效应的极限频率为c，则()A当用频率为2c的单色光照射该金属时，

5、一定能产生光电子B当用频率为2c的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hcC当照射光的频率大于c时，若增大，则逸出功增大D当照射光的频率大于c时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析入射光的频率大于金属的极限频率，照射该金属时一定能发生光电效应，A项正确；金属的逸出功为Whc，又根据爱因斯坦光电效应方程mv2hW，当入射光的频率为2c时，其光电子的最大初动能为mv22hchc，B项正确；若当入射光的频率由2c增大一倍变为4c时，其光电子的最大初动能为mv24hchc3hc，显然不是随着增大一倍，D项错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关

6、，C项错误，故选A、B两项答案AB7如图所示，一验电器与锌板相连，现用一紫外线灯照射锌板，关灯后指针仍保持一定偏角，下列判断中正确的是()A用一带负电(电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大B用一带负电(电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小C若改用强度更大的紫外线灯照射锌板，验电器指针偏角将比原来大D若改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针一定偏转解析根据光电效应的原理可知锌板带正电，用带负电的小球与锌板接触会中和一部分锌板上的电荷，使锌板上的电荷量减少，同时验电器上的电荷量也减少，所以验电器指针偏角将减小，B项正确，A项错误；使验电器的指针回到零后，改用

7、强度更大的紫外线灯照射锌板，会有更多的电子从锌板逸出，锌板带的电荷量更多，验电器张角更大，C项正确；改用红外线照射，不发生光电效应，D项错误答案BC8用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可以通过调节滑动变阻器和开关S的断开与闭合来实现。现分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，已知普朗克常量为h，则下列说法正确的是()Aa光的强度小于b光的强度，a光的频率小于b光的频率Bb光的频率小于c光的频率，b光的光强一定大于c光的光强C电流随所加电压的增大而增大，不加电压时不发生光电效应D

8、c、a两束光的频率差为解析光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，可知，a、b光对应的遏止电压小于c光的遏止电压，根据eU遏mvm2hW，入射光的频率越高，对应的遏止电压U遏越大。a、b光的遏止电压相等，所以a、b光的频率相等，由下图可知a光的饱和光电流大于b的饱和光电流，则a光的强度大于b光的强度。故A项错误；b光对应的遏止电压小于c光的遏止电压，可知b光的频率小于c光的频率。由下图可知b光的饱和光电流大于c光的饱和光电流，由于b光的频率小于c光的频率，所以不能判断b与c哪一个光的光强更大。故B项错误；不加电压时仍然发生光电效应。故C项错误；根据eU遏mvm2hW，对a：eU2haW

9、，对c；eU1hcW，可得：ca.故D项正确；故选D项答案D9用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图象，已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.24 eV，若将二者的图线画在同一个Ek坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是()解析依据光电效应方程EkhW可知，Ek图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek图线应该平行图线的横截距代表了极限频率0，而0，因此钨的0大些综上所述，B图正确答案B10N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5

10、 eV.现分别用不同能量的光子照射钨板(各光子的能量已在图上标出)，那么如图中，没有光电子到达金属网的是()解析加反向电压时，只要入射光电子的能量hW0eU，即有光电子到达金属网，将各数值代入上式可判D项中光电子能到达金属网；B项加正向电压，且入射光电子能量大于逸出功，所以有光电子到达金属网综上所述，A、C两项符合题意答案AC11以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验

11、装置如图用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()AU BUCU2hW DU解析根据题目信息可知，普通光源照射时，电子只能吸收一个光子而成为自由电子，但激光照射时，电子则可以吸收多个光子而成为自由电子，设电子吸收了n个光子，即nhWEk，当光电子在反向电压的作用下使光电流减小到0时，有EkeU，联立可得U，B项正

12、确答案B12.(2019春东湖区校级月考)用如图所示的装置研究光电效应现象用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是()A光电管阴极的逸出功为1.05 eVB电键S断开后，没有电流流过电流表GC光电子的最大初动能为1.05 eVD保持入射光强度不变，改用能量为2.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较大解析该装置中光电管所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0，则知阴极的遏止电压为1.7 V，则光电子点的最大初动

13、能为1.7 eV，根据光电效应方程EkmhW0，得阴极的逸出功为W0hEkm2.75 eV1.7 eV1.05 eV，故A项正确，C项错误；电键S断开后，用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时仍能发生光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B项错误；改用能量为2.5 eV的光子照射，2.5 eV仍然大于1.7 eV，仍然可以发生光电效应，EkhW02.5 eV1.05 eV1.7 eV，电流表G也有电流，由于光的强度相等，而光子的能量减小，则光子的数目增大，打出的光电子的数目增大，所以电流较大，故D项正确答案AD二、非选择题13某广播电台发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长

14、为187.5 m的电磁波，则：(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率解析(1)每个能量子的数量hhc/ J1.061027 J.则每秒电台发射上述波长能量子数Pt/1031(个)(2)设球状天线每秒接收能量子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S4R2，而球状天线的有效接收面积Sr2，所以n103141023(个)；接收功率P收410231.061027 W4104 W.答案(1)1031个(2)41023个4104 W14. (201

15、9春应县校级期中)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管用波长0.50 m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h6.631034 Js.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)4.01012(个)光电子的最大初动能为：EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J.(2)设阴极材料的极限波长为0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekmhh，代入数据得00.66 m.答案(1)4.01012个9.61020 J(2)0.66 m6