新教材同步系列2024春高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性2光電效應(yīng)課后提升訓(xùn)練新人教版選擇性必修第三冊

第四章2A組·基礎(chǔ)達標(biāo)1．(2024年安康模擬)光電鼠標(biāo)是一種常見的計算機輸入設(shè)備，其原理利用了光電效應(yīng)．在鼠標(biāo)表面安裝一個光電傳感器，當(dāng)光電傳感器接收到光線，就會產(chǎn)生電信號，從而限制計算機的操作．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．只要光照耀的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．入射光的強度越大，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大C．對于給定的金屬，入射光的頻率越大，逸出功越大D．同一光電管，入射光的波長越長，對應(yīng)的遏止電壓越小【答案】D【解析】當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，該金屬才能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，A錯誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W逸出功可知，光電子的最大初動能只與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，B錯誤；對于給定的金屬，其逸出功的大小為定值，與入射光的頻率無關(guān)，C錯誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，同一光電管，入射光的波長越長，頻率越小，對應(yīng)的遏止電壓Uc越小，D正確．2．用波長為300nm的光照耀鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10－19J．已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.0×108m·s－1，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz【答案】B【解析】依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，Ek＝eq\f(hc,λ)－W，而W＝hν0，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得能夠使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為8×1014Hz，B正確．3．(2024年紹興期末)氦氖激光器放射波長為632.8nm的單色光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s．這種光的一個光子能量為()A．3.14×10－17J B．3.14×10－18JC．3.14×10－19J D．3.14×10－20J【答案】C【解析】這種光的一個光子能量為ε＝eq\f(hc,λ)≈eq\f(6.63×10－34×3×108,632.8×10－9)J≈3.14×10－19J，故選C．4．(2024年汕尾檢測)如圖，電路中全部元件完好．當(dāng)光照耀光電管時，靈敏電流計指針沒有偏轉(zhuǎn)，其緣由是()A．電源的電壓太大 B．光照的時間太短C．入射光的強度太強 D．入射光的頻率太低【答案】D【解析】電源正負極的連接使得光電子在電場中做加速運動，故無論電源電壓多大不會讓靈敏電流計指針沒有偏轉(zhuǎn)，A錯誤；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，與入射光的照耀時間無關(guān)，B錯誤；靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率(入射光的波長大于金屬的極限波長)，與光照強度無關(guān)，C錯誤，D正確．5．單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A照耀到某金屬表面時，從金屬表面逸出的光電子最大初動能為E1．用單色光B照耀該金屬表面時，逸出的光電子最大初動能為E2，則該金屬的逸出功為()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D．eq\f(E1＋E2,2)【答案】B【解析】依據(jù)光電效應(yīng)方程：用單色光A照耀到某金屬表面時E1＝hν－W逸出功，用單色光B照耀到某金屬表面時E2＝h·2ν－W逸出功，解得W逸出功＝E2－2E1，B正確．6．(2024年江蘇卷)光源通過電子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A．頻率減小 B．波長減小C．動量減小 D．速度減小【答案】B【解析】依據(jù)E＝hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又依據(jù)λ＝eq\f(c,ν)，可知光子波長減小，A錯誤，B正確；依據(jù)p＝eq\f(h,λ)，可知光子的動量增加．又因為光子質(zhì)量不變，依據(jù)p＝mv可知光子速度增加，C、D錯誤．7．(多選)按如圖的方式連接電路，當(dāng)用紫光照耀陰極K時，電路中的微安表有示數(shù)．則下列說法正確的是()A．假如僅將紫光的光強減弱一些，則微安表可能沒有示數(shù)B．僅將滑動變阻器的觸頭向右滑動一些，則微安表的示數(shù)確定增大C．僅將滑動變阻器的觸頭向左滑動一些，則微安表的示數(shù)可能不變D．僅將電源的正負極對調(diào)，則微安表仍可能有示數(shù)【答案】CD【解析】假如僅將紫光的光強減弱一些，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減小，則微安表示數(shù)減小，故A錯誤；飽和光電流與入射光的強度有關(guān)，僅將滑動變阻器的觸頭向右滑動，不變更光的強度，則微安表的示數(shù)不愿定增大；同理僅將滑動變阻器的觸頭向左滑動一些，則微安表的示數(shù)可能不變，故B錯誤，C正確．將電路中電源的極性反接后，即加上反向電壓，若光電子的動能足夠大，電路中還有光電流，微安表仍可能有示數(shù)，故D正確．8．(多選)三束單色光1、2和3的波長分別為λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)．分別用這三束光照耀同一種金屬．已知用光束2照耀時，恰能產(chǎn)生光電子．下列說法正確的是()A．用光束1照耀時，不能產(chǎn)生光電子B．用光束3照耀時，不能產(chǎn)生光電子C．用光束2照耀時，光越強，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多D．用光束2照耀時，光越強，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大【答案】AC【解析】依據(jù)題述，用光束2照耀時，恰能產(chǎn)生光電子，可知λ2為金屬的截止波長，用光束1照耀時，不能產(chǎn)生光電子，用光束3照耀時，能產(chǎn)生光電子，選項A正確，B錯誤；用光束2照耀時，光越強，說明照耀的光子越多，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，選項C正確；依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，用光束2照耀時，光越強，產(chǎn)生的光電子的最大初動能不變，選項D錯誤．9．(2024年中山聯(lián)考)圖甲是探究光電效應(yīng)的試驗電路圖，光電管截止電壓Uc隨入射光頻率ν的變更規(guī)律如圖乙所示．下列推斷正確的是()A．入射光的頻率ν不同時，截止電壓Uc也不同B．入射光的頻率ν不同時，Uc－ν圖像的斜率不同C．圖甲電路中，當(dāng)電壓表示數(shù)增大時，電流表的示數(shù)增大D．圖甲電路中入射光頻率不變，增加入射光的光照強度，光電子的最大初動能增加【答案】A【解析】依據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ekm＝hν－W0，依據(jù)動能定理可得－eUc＝0－Ekm，聯(lián)立可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，可知Uc－ν圖像的斜率為k＝eq\f(h,e)，可知入射光的頻率ν不同時，截止電壓Uc也不同，Uc－ν圖像的斜率相同，A正確，B錯誤；圖甲電路中，極板間所加電壓為反向電壓，當(dāng)電壓表示數(shù)增大時，電流表的示數(shù)減小，C錯誤；圖甲電路中入射光頻率不變，增加入射光的光照強度，依據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能不變，D錯誤．10．(2024年三明統(tǒng)考)為落實國家“雙碳”戰(zhàn)略，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，三明市沙縣區(qū)推動新型綠色光伏發(fā)電．假設(shè)太陽光子垂直射到發(fā)電板上并全部被吸?。阎夥l(fā)電板面積為S，發(fā)電板單位面積上受到光子平均作用力為F，每個光子動量為heq\f(ν,c)(其中h為普朗克常量，ν為光子的頻率，c為真空中的光速)，則t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為()A．FSct B．2FSctC．FSthν D．2FSthν【答案】A【解析】設(shè)t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子數(shù)為n，依據(jù)動量定理可得F總t＝nheq\f(ν,c)，又F＝eq\f(F總,S)，聯(lián)立解得n＝eq\f(FSct,hν)，則t秒內(nèi)該光伏發(fā)電板上接收到的光子能量為E＝nhν＝FSct，A正確．11．小明用金屬銣作陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，試驗裝置示意圖如圖甲所示．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)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W＝________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)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19【解析】(1)光電管中光束干脆照耀的K極為光電管的陰極，所以電極