高中物理选修35同步练习试题解析：7

PAGEPAGE4高中物理选修3-5同步练习试题解析光的粒子性1．如图7－1所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度，则()图7－1A．锌板带正电，验电器带负电B．锌板带正电，验电器带正电C．若改用红外线照射，验电器指针仍张开D．若改用红外线照射，验电器指针不会张开解析：用紫外线照射锌板，发生光电效应，锌板发射光电子，故锌板带正电，锌板上的正电荷将验电器上的负电荷吸引过来，验电器带正电，A错误，B正确；若改用红外线照射，红外线的频率低于锌的截止频率，不会发生光电效应，C错误，D正确。答案：B、D2．光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值()A．只跟入射光的频率有关B．只跟入射光的强度有关C．跟入射光的频率和强度都有关D．除跟入射光的频率和强度有关外，还与光照的时间有关解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W0知，从同一金属逸出的光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故仅A选项正确。答案：A3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射解析：光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故A、B、D选项均错误；又因ν＝eq\f(c,λ)，所以C选项正确。答案：C4．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，则应()A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝eq\f(1,2)mv2＝hν－W0知，光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故仅D选项正确。答案：D5．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h)B．Ek－hν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek)D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)解析：由光电效应方程Ek＝hν－W得W＝hν－Ek，而W＝hν0，则ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(hν－Ek,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A正确。答案：A6.如图7－2所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是()图7－2A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C．用λ＝0.5μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D．光照射时间越长，电路中的光电流越大解析：在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断A、D错误；波长λ＝0.5μm的光子的频率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可发生光电效应。所以，选项B、C正确。答案：B、C7．已知钙的逸出功是3.20eV，对此理解正确的是()A．钙中的电子脱离钙需做功3.20eVB．钙表面的电子脱离钙需做功3.20eVC．钙只需吸收3.20eV的能量就有电子逸出D．入射光子的能量必须大于3.20eV才能发生光电效应解析：逸出功指使电子脱离某种金属所做功的最小值，它等于金属表面的电子脱离金属所做的功，故A错误，B正确；钙中的电子至少吸收3.20eV的能量才可能逸出，C错误；由光电效应发生的条件知，D正确。答案：B、D8．在做光电效应的实验时，某种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ν的关系如图7－3所示，由实验图可求出()图7－3A．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：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率。图线的斜率k＝tanθ＝eq\f(Ek,ν－ν0)。可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。据图象，假设图线的延长线与Ek轴的交点为C，其截距为W，有tanθ＝W/ν0，而tanθ＝h，所以W＝hν0。即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。答案：A、B、C9．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc。用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定()A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小解析：由于光子能量公式E＝hν＝heq\f(c,λ)，根据题意，a、b、c三束单色光对应光子的能量大小分别为Ea＜Eb＜Ec，若Eb恰能使某金属发生光电效应，则a光束一定不能使该金属发生光电效应，而c光束一定能使该金属发生光电效应，故A对，B错，C错；根据光电效应方程Ek＝hν－W，可以看出，c光束照射该金属释放出的光电子的最大初动能比b光束产生的大，故D错。答案：A10．下表给出了一些金属材料的逸出功。材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19)J3.04.35.96.26.6现用波长为400nm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h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108A．2种B．3种C．4种D．5种解析：据光子说可知，波长为λ＝400nm的单色光子的能量为：E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,400×10－9)J＝5.0×10－19J。据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当入射光子的能量E＝hν大于金属的逸出功W时，光电子最大初动能Ek＞0，即能发生光电效应。由题中表格可知，入射光子的能量大于铯和钙的逸出功，而小于镁、铍、钛的逸出功。故发生光电效应的金属只有铯和钙两种。答案：B11．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，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象。已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个坐标系中，用实线表示钨，虚线表示锌，以下正确反映这一过程的图象是()解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν的图线应该平行。图线的横截距代表了极限频率ν0，而ν0＝eq\f(W,h)，因此钨的ν0大些。综上所述，B图正确。答案：B12．频率为ν的光照射某种金属，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2ν的光照射同一金属，则光电子的最大初动能是多少呢？解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率为ν时，可计算出该金属的逸出功W0＝hν－Ek，当入射光的频率为2ν时，光电子的最大初动能为E′k＝2hν－W0＝Ek＋hν。答案：Ek＋hν13．用一束单色光照射截止频率为νc＝1.5×1015Hz的某种金属，产生的光电子的最大初动能Ek＝6eV，求该单色光一个光子的动量。解析：金属的逸出功W0＝hνc，由光电效应方程Ek＝hν－W0得，hν＝Ek＋W0＝Ek＋hνc，因一个光子的动量p＝eq\f(h,λ)，由c＝λν得p＝eq\f(hν,c)，则p＝eq\f(Ek＋hνc,c)＝eq\f(6×1.6×10－19＋6.626×10－34×1.5×1015,3×108)kg·m/s＝6.5×10－27kg答案：6.5×10－27kg14．某金属的逸出功为W0，用波长为λ的光照射金属的表面，当电压取某个值时，光电流便被截止。当入射光的波长改变为原波长的eq\f(1,n)后，查明电压必须增大到原值的η倍才能使光电流截止。试计算原入射光的波长λ。解析：光的波长为λ时，eUc＝eq\f(hc,λ)－W0，当光的波长为eq\f(λ,n)后，ηeUc＝eq\f(nhc,λ)－W0，联立得λ＝eq\f(hc(η－n),(η－1)W0)。答案：eq\f(hc(η－n),(η－1)W0)15．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10－7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷的带电量为1.6×10－19C，普朗克常量为6.63解析：W