(2024-2024)【重點資料】高中物理-課時提升作業(yè)十四-第四章-4.2-光電效應與光的量子說-教科版選修3-5必

PAGEPAGE1課時提升作業(yè)十四量子概念的誕生光電效應與光的量子說(30分鐘50分)一、選擇題(本大題共5小題,每題6分,共30分)1.(多項選擇)光電效應實驗中,以下表述正確的選項是()A.光照時間越長光電流越大B.入射光足夠強就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的頻率有關D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【解析】選C、D。要產(chǎn)生光電效應,入射光的頻率必須大于最小頻率,即極限頻率,當入射光的頻率小于極限頻率時,不管光的強度多大都不會產(chǎn)生光電效應,與光照時間無關,故D正確,A、B錯誤;對同一種金屬,入射光的頻率越大,光電子的最大初動能越大,需要的遏止電壓越大,C正確。2.(多項選擇)如以下列圖,N為鎢板,M為金屬網(wǎng),它們分別與電池兩極相連,各電池的電動勢E和極性已在圖中標出,鎢的逸出功為4.5eV,現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量也已在圖上標出),那么以以下列圖中電子能到達金屬網(wǎng)的是()【解析】選B、C。由3eV<W=4.5eV,故A不發(fā)生光電效應,由Ekm=hν-W可得,B、C、D三圖中均能發(fā)生光電效應,且Ekm=3.5eV,因D中反向電壓為4V,光電子到達不了金屬網(wǎng),B、C均能到達金屬網(wǎng)。3.(多項選擇)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應,得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖,那么這兩種光()A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,a光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干預,a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃三棱鏡時,a光的偏折程度大【解題指南】解答此題時應注意以下三點:(1)由Uc大小判斷光電子最大初動能大小。(2)由光電效應方程比較入射光頻率大小。(3)光的頻率與折射率、光速、波長的關系?！窘馕觥窟xB、C。由Uce=Ekm可知,用b光照射出的光電子的最大初動能較大,A錯誤;由Ekm=hν-W可知,νb>νa,故nb>na,由sinC=可知,a光的臨界角較大,B正確;由ν=可知,λb<λa,通過同一裝置發(fā)生雙縫干預時,a光的相鄰條紋間距較大,C正確;通過同一玻璃三棱鏡時,b光的折射率大,偏折程度大,D錯誤?！狙a償訓練】研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如以下列圖,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時,有光電子產(chǎn)生.由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動.光電流i由圖中電流計G測出.反向電壓U由電壓表V測出,且遏止電壓為U0.在以下表示光電效應實驗規(guī)律的圖像中,錯誤的選項是()【解析】選B。當反向電壓U和入射光頻率ν一定時,發(fā)生光電效應產(chǎn)生的光電子數(shù)與光強成正比,那么單位時間到達陽極A的光電子數(shù)與光強也成正比,故光電流i與光強I成正比,所以選項A正確。由動能定理得-eU0=0-Ek,又因Ek=hν-W,所以U0=ν-,可知遏止電壓U0與頻率ν是線性關系,但不是正比例關系,應選項B錯誤。當光強與入射光頻率一定時,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的,所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減小,選項C正確。根據(jù)光電效應的瞬時性規(guī)律,可知選項D正確?！究偨Y(jié)提升】利用光電效應規(guī)律解題的技巧應用光電效應規(guī)律解題應當明確:(1)光電效應規(guī)律中“光電流的強度〞指的是光電流的飽和值(對應從陰極發(fā)射出的電子全部被拉向陽極的狀態(tài)).因為光電流未到達飽和值之前,其大小不僅與入射光的強度有關,還與光電管兩極間的電壓有關,只有在光電流到達飽和值以后才和入射光的強度成正比。(2)明確兩個決定關系①逸出功W一定時,入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應以及光電子的最大初動能。②入射光的頻率一定時,入射光的強度決定著單位時間內(nèi)發(fā)射出來的光電子數(shù)。4.如以下列圖,這是工業(yè)生產(chǎn)中大局部光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾局部組成,當用綠光照射光電管的陰極K時,可以發(fā)生光電效應,那么以下說法正確的選項是()A.示意圖中,a端應是電源的負極B.放大器的作用是將光電管中產(chǎn)生的電流放大后,使鐵芯M磁化,將銜鐵N吸住C.假設增大綠光的照射強度,光電子最大初動能增大D.改用紅光照射光電管陰極K時,電路中一定有光電流【解析】選B。要使光電管正常工作,光電管的A端應連接電源的正極,A錯誤;要把銜鐵吸往,線圈中應有足夠大的電流,放大器的作用就是放大光電管中的電流,B正確;由光電效應方程可知,光電子的最大初動能與光的強度無關,C錯誤;假設換用頻率較低的紅光照射光電管的陰極K時,有可能不發(fā)生光電效應,故D錯誤。5.(多項選擇)如以下列圖為一光電管的工作原理圖,當用波長為λ的光照射陰極K時,電路中有光電流,那么()A.換用波長為λ1(λ1>λ)的光照射陰極K時,電路中一定有光電流B.換用波長為λ2(λ2<λ)的光照射陰極K時,電路中一定有光電流C.增加電路中電源的路端電壓,電路中的光電流一定增大D.將電路中電源的極性反接,電路中可能還有光電流【解析】選B、D。由ν=,λ1>λ可知,ν1<ν,故換用波長為λ1的光照射時,光電管有可能不發(fā)生光電效應,A錯誤;又由λ2<λ可知ν2>ν,故用波長為λ2的光照射時,光電管一定發(fā)生光電效應,電路中一定有光電流,B正確;在電路沒到達光電流之前,增大電源的路端電壓,電路中的光電流增大,將電路中電源極性反接,電源路端電壓小于遏止電壓時,電路中就有光電流,故C錯誤,D正確。二、非選擇題(本大題共2小題,共20分)6.(10分)在綠色植物的光合作用中,每放出一個氧分子要吸收8個波長為6.68×10-7m的光子,同時每放出1mol氧氣,植物儲存469kJ的能量。求綠色植物能量的轉(zhuǎn)化效率(普朗克常數(shù)h=6.63×10-34J·s)?！窘馕觥糠懦?mol氧氣要吸收的能量為:E=8NAh=8×6.0×1023×6.63×10-34×J=1.43×106J那么能量轉(zhuǎn)化效率為:η=×100%=×100%=33%。答案:33%7.(10分)如以下列圖,陰極K用極限波長是λ0=0.66μm的金屬銫制成,用波長λ=0.50μm的綠光照射陰極K,調(diào)整兩個極板電壓。當A板電壓比陰極高出2.5V時,光電流到達飽和,電流表G的示數(shù)為0.64μA。求:(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大初動能。(2)假設把入射到陰極的綠光的光強增大到原來的二倍,求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子到達A極的最大動能。(3)G中電流為零的條件即遏止電壓UAK?！窘馕觥款}目中的光電流到達飽和是指光電流到達最大值.因為光電流未到達最大值之前,其值大小不僅與入射光強度有關,還跟光電管兩極的電壓有關,只有在光電流到達最大值以后才和入射光的強度成正比。(1)光電流到達飽和時,陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A,所以陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù):n==個=4.0×1012個。根據(jù)光電效應方程:Ek=hν-W,W=,代入可求得Ek=9.6×10-20J。(2)假設入射光的頻率不變,光的強度加倍,那么陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)也加倍,即n′=2n=8.0×1012個。根據(jù)Ek=hν-W可知,光電子的最大初動能不變,由于A、K之間電勢差是2.5V,所以光電子到達A極時的最大動能為:Ek′=Ek+eU=4.