2023春新教材高中物理第4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

第四章2A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．在X射線散射實(shí)驗(yàn)中若散射光波長(zhǎng)是入射光波長(zhǎng)的1.5倍，則入射光光子能量E0與散射光光子能量E的比為()A．2∶3 B．3∶2C．1∶1 D．4∶9【答案】B【解析】因?yàn)楣庾幽芰繛镋＝hν＝heq\f(c,λ)，故eq\f(E0,E)＝eq\f(λ,λ0)＝eq\f(3,2)，故選B．2．用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)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】根據(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．(2021年廣西桂林模擬)如圖所示，電路中所有元件完好，當(dāng)光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，可能的原因是()A．入射光強(qiáng)較弱B．入射光頻率太高C．電源正負(fù)極接反D．光照射時(shí)間太短【答案】C【解析】光電管能否產(chǎn)生光電效應(yīng)只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度沒有關(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若入射光頻率太高，則一定大于金屬的極限頻率，故一定可以發(fā)生光電效應(yīng)，電流計(jì)中有電流通過，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源正負(fù)極接反時(shí)，光電管加上反向電壓，雖然發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子，但是在反向電壓作用下，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，可能不能到達(dá)陽極，電路中不能形成電流，選項(xiàng)C正確；光電管能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與光照時(shí)間沒有關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．如圖所示，在驗(yàn)電器上安裝一個(gè)銅網(wǎng)，使其帶電，驗(yàn)電器金屬箔張開一定角度．用紫外線照射銅網(wǎng)，驗(yàn)電器金屬箔的張角保持不變，再將一塊鋅板放置在該銅網(wǎng)后面一定距離處，用同一紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)金屬箔張開角度減?。铝邢嚓P(guān)說法中正確的是()A．增加紫外線的強(qiáng)度照射銅網(wǎng)，金屬箔張角將變大B．紫外線的頻率大于金屬鋅的截止頻率C．銅網(wǎng)帶負(fù)電D．改用紫光照射鋅板，驗(yàn)電器的金屬箔張角也一定減小【答案】B【解析】根據(jù)用紫外線照射銅網(wǎng)，驗(yàn)電器金屬箔的張角保持不變；再將一塊鋅板放置在該銅網(wǎng)后面一定距離處，用同一紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)金屬箔張開角度減小，說明逸出的光電子跑到銅網(wǎng)上，導(dǎo)致其電量減小，當(dāng)增加紫外線的強(qiáng)度照射銅網(wǎng)，金屬箔張角將變更小，由此可知，銅網(wǎng)帶正電，故A、C錯(cuò)誤；只有紫外線的頻率大于金屬鋅的截止頻率，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確；根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件，當(dāng)改用紫光照射，而紫光頻率小于紫外線，因此可能不發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則驗(yàn)電器金屬箔不一定張開，故D錯(cuò)誤．5．單色光B的頻率為單色光A的兩倍，用單色光A照射到某金屬表面時(shí)，從金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能為E1．用單色光B照射該金屬表面時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)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】根據(jù)光電效應(yīng)方程：用單色光A照射到某金屬表面時(shí)E1＝hν－W逸出功，用單色光B照射到某金屬表面時(shí)E2＝h·2ν－W逸出功，解得W逸出功＝E2－2E1，B正確．6．某同學(xué)采用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，分別用a、b、c三束單色光照射圖甲中的光電管的陰極，得到光電管兩端的電壓與相應(yīng)的光電流的關(guān)系如圖乙所示，其中a、c兩束光照射時(shí)對(duì)應(yīng)的遏止電壓相同，均為Ua，則下列論述正確的是()A．a(chǎn)、c兩束光的光強(qiáng)相同B．a(chǎn)、c兩束光的頻率相同C．b光束光子的能量最小D．b光束的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，遏止電壓最大【答案】B【解析】由圖可知，a的飽和電流最大，因此a光束照射時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量大，光強(qiáng)大，故A錯(cuò)誤；當(dāng)光電流為零時(shí)，光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率，根據(jù)eU＝hν－W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓U越大．a(chǎn)光、c光的遏止電壓相等，所以a光、c光的頻率相等，而b光的頻率大，能量大，且對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最小，故B正確，C、D錯(cuò)誤．7．(多選)按如圖的方式連接電路，當(dāng)用紫光照射陰極K時(shí)，電路中的微安表有示數(shù)．則下列說法正確的是()A．如果僅將紫光的光強(qiáng)減弱一些，則微安表可能沒有示數(shù)B．僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向右滑動(dòng)一些，則微安表的示數(shù)一定增大C．僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向左滑動(dòng)一些，則微安表的示數(shù)可能不變D．僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則微安表仍可能有示數(shù)【答案】CD【解析】如果僅將紫光的光強(qiáng)減弱一些，則單位時(shí)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(cuò)誤；飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向右滑動(dòng)，不改變光的強(qiáng)度，則微安表的示數(shù)不一定增大；同理僅將滑動(dòng)變阻器的觸頭向左滑動(dòng)一些，則微安表的示數(shù)可能不變，故B錯(cuò)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(dòng)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(zhǎng)分別為λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)．分別用這三束光照射同一種金屬．已知用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子．下列說法正確的是()A．用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子B．用光束3照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子C．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多D．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大【答案】AC【解析】根據(jù)題述，用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，可知λ2為金屬的截止波長(zhǎng)，用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子，用光束3照射時(shí)，能產(chǎn)生光電子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，說明照射的光子越多，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，選項(xiàng)C正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．(多選)如圖甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個(gè)不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)．圖乙為其中一個(gè)光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖像．對(duì)于這兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是()A．因?yàn)椴牧喜煌?，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動(dòng)能不同C．因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同D．兩個(gè)光電管的Uc－ν圖線的斜率可能不同【答案】ABC【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得出，相同頻率，不同逸出功，則遏止電壓也不同，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動(dòng)能也不同，B正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流可能相同，C正確；因?yàn)閁c＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知圖線的斜率為eq\f(h,e)，即只與h和e有關(guān)，為常數(shù)，一定相同，D錯(cuò)誤．B組·能力提升10．(多選)小宇同學(xué)參加學(xué)?？萍技文耆A，設(shè)計(jì)了一個(gè)光電煙霧探測(cè)器．如圖，S為光源，可以發(fā)出一束光束，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，來自S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C，當(dāng)光射到光電管中的鈉表面時(shí)(鈉的極限頻率為6.00×1014Hz)會(huì)產(chǎn)生光電子，當(dāng)光電流大于10－8A時(shí)，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警．下列說法正確的是()A．要使該探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能小于0.5μmB．金屬鈉的最小逸出功為4eVC．光源S發(fā)出的光波能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，那么光源越強(qiáng)，光電煙霧探測(cè)器靈敏度越高D．若射向光電管C的光子有5%會(huì)產(chǎn)生光電子，當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，每秒射向C的鈉表面的光子最少數(shù)目N＝1.25×1012個(gè)【答案】CD【解析】光源S發(fā)出的光波最大波長(zhǎng)λmax＝eq\f(c,ν0)＝eq\f(3×108,6.00×1014)m＝5×10－7m＝0.5μm，即要使該探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能大于0.5μm，故A錯(cuò)誤；由于鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，根據(jù)W0＝hνc＝eq\f(6.63×10－34×6×1014,1.6×10－19)eV＝2.5eV，故B錯(cuò)誤；光源S發(fā)出的光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，那么光源越強(qiáng)，被煙霧散射進(jìn)入光電管C的光越多，越容易探測(cè)到煙霧，即光電煙霧探測(cè)器靈敏度越高，故C正確；光電流等于10－8A時(shí)，每秒產(chǎn)生的光電子的個(gè)數(shù)n＝eq\f(It,e)＝eq\f(10－8×1,1.6×10－19)個(gè)＝6.25×1010個(gè)，每秒射向C的鈉表面的光子最少數(shù)目N＝eq\f(n,5%)＝eq\f(6.25×1010,5%)個(gè)＝1.25×1012個(gè)，故D正確．11．小明用金屬銣作陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)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________(選填“陰極”或“陽極”)．(2)測(cè)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)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝________J.【答案】(1)陽極(2)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19【解析