2015_2016学年高中物理17.2光的粒子性课后习题新人教版选修3_5.doc

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1、2光的粒子性A组1.下列利用光子说对光电效应的解释正确的是()A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析:根据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A正确。答案:A2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0,则下列说法正确的是()A.当用频率为20的单色光照射该金属时,一定能

2、产生光电子B.当用频率为20的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时,若增大,则逸出功增大D.当照射光的频率大于0时,若增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍解析:本题考查对光电效应现象的认识、对逸出功概念的理解、对光电效应方程的应用。该金属的极限频率为0,则可知逸出功W0=h0,逸出功由金属自身性质决定,与照射光的频率无关,因此C选项错误;由光电效应的规律可知A正确;由光电效应方程Ekm=h-W0,将W0=h0代入可知B正确,D错误。因此本题正确选项为A、B。答案:AB3.用黄光照射某金属时不能产生光电效应,则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是(

3、)A.延长黄光的照射时间B.增大黄光的照射强度C.换用波长较大的光照射D.换用紫外线照射解析:光电效应的规律表明:入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小;当入射光频率增加后,产生的光电子最大初动能也增加;而照射光的强度增加,只会使单位时间内逸出的光电子数增加,紫外线频率高于黄光,故题述选项正确的有D。答案:D4.在做光电效应的实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率的关系如图所示,由实验图象可求出()A.该金属的极限频率和极限波长B.普朗克常量C.该金属的逸出功D.单位时间内逸出的光电子数解析:金属中电子吸收

4、光子的能量为h,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=h-W0。任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随的变化而变化,且是线性关系,所以直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的截距OA表示 Ek=0时的频率0,即该金属的极限频率。根据h0-W0=0,求得逸出功W0=h0。已知极限频率,根据波速公式可求出极限波长0=。由Ek-图象并不能知道在单位时间内逸出的光子数。答案:ABC5.如图所示,用绿光照射光电管的阴极时,电流表有一定的读数。若改用强度大一倍的紫光照射阴极,将出现()A.电流表读数为零B.电流表读数增大C.逸出光电子的最大初动能减小D.逸出光电子的最大初动能增大解析:根据光电效应规律,光电子的

5、最大初动能与入射光频率有关,光电流的大小与入射光的强度相关。因紫光频率大于绿光频率,所以改用强度大一倍的紫光照射阴极,逸出光电子的最大初动能增大、电流表读数增大。本题正确选项为B、D。答案:BD6.一束绿光照射某金属发生了光电效应,则下列说法正确的是()A.若增加绿光的照射强度,则单位时间内逸出的光电子数目不变B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子将具有更大的初动能C.若改用紫光照射,则逸出的光电子将具有更大的初动能D.若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加解析:光电效应的规律表明:入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小;当入射光频率增加

6、后,产生的光电子最大初动能也增加;而照射光的强度增加,会使单位时间内逸出的光电子数增加,紫光频率高于绿光,故选项C正确。答案:C7.研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是()解析:入射光的频率相同,则光电子的最大初动能相同,由-eU=知,两种情况下遏止电压相同,故选项A、B错误;光电流的强度与入射光的强度成正比,所以强光的光电流比弱光的光电流大,故选项C正确,选项D错误。答案:C8.科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞

7、时,光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为,碰撞后的波长为,则碰撞过程中()A.能量守恒,动量守恒,且=B.能量不守恒,动量不守恒,且=C.能量守恒,动量守恒,且 解析:能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律,适用于宏观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律,光子与电子碰撞前光子的能量=h=h,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,光子的能量=h=h,由,可知,选项C正确。答案:C9.用红光照射光电管阴极发生光电效应时,光电子最大初动能为Ek,饱和光电流为I,若改用强度相同的绿光照射同一光电管,产生的光电子最大初动能和饱和电流分别为Ek和I,则下面说

8、法正确的是()A.EkIB.EkEk,IIC.EkEk,II解析:由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0及红绿可知,Ek红Ek绿,即EkEk。又红光和绿光的强度相同,即E=nh红=nh绿,因为红n,即单位时间内入射的红光的光子数多,逸出的光电子数也多,饱和光电流也大,II,综上可知答案为D。答案:DB组1.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象,直线与横轴的交点坐标(4.27,0),与纵轴交点坐标(0,0.5)。由图可知()A.该金属的截止频率为4.271014 HzB.该金属的截止频率为5.51014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为0

9、.5 eV解析:图线在横轴上的截距为截止频率,选项A正确,选项B错误;由光电效应方程Ek=h-W0,可知图线的斜率为普朗克常量,选项C正确;金属的逸出功为W0=h0= eV=1.77 eV,选项D错误。答案:AC2.用同一频率的光照射到甲、乙两种不同的金属上,它们释放的光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比为R甲R乙=31,则下列说法中正确的是()A.两种金属的逸出功之比为31B.两种光电子的速度大小之比为31C.两种金属的逸出功之比为13D.两种光电子的动量大小之比为31解析:光电子在磁场中做匀速圆周运动,由evB=m得R=,动量大小和速度大小均和环绕半径成正比

10、,选项B、D正确;光电子的最大初动能之比为91,由爱因斯坦光电效应方程可得:金属的逸出功W=h-mv2,所以两种金属的逸出功的比值不确定,选项A、C错误。答案:BD3.用波长为的光照射金属的表面,当遏止电压取某个值时,光电流便被截止;当光的波长改变为原波长的后,已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的倍,试计算原入射光的波长。(已知该金属的逸出功为W0)解析:由爱因斯坦的光电效应方程得光电子的初动能Ek=h-W0设遏止电压为Uc,则Ek=eUc联立得eUc=h-W0即eUc=-W0eUc=h-W0减得(-1)eUc=h(n-1)将代入得=。答案:4.已知金属铯的极限波长为0.66 m,用0.50 m的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳?解析:本题考查对爱因斯坦质能方程及逸出功的计算。要明确极限波长的含义,并且注意c=的使用。铯的逸出功为W0=h0=,将已知条件代入上式可得W0=310-19 J。根据光电效应方程可知,当用波长为=0.50 m的光照射金属铯时,光电子的最大初动能为Ek=-W09.810-20 J。答案:光电子的最大初动能为Ek9.810-20 J;铯的逸出功W0=310-19 J4