2024-2025学年高中物理分层训练五能量量子化光的粒子性含解析新人教版选修3-5

PAGE6-分层训练(五)能量量子化光的粒子性[基础达标练]1．一束单色光照耀到某种金属板上时能发生光电效应，下列说法正确的是()A．光电子的最大初动能与入射光频率成正比B．入射光波长越短，逸出的光电子最大初动能越大C．入射光强度越大，逸出的光电子最大初动能越大D．入射光频率越高，该金属板的逸出功越大2．(多选)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A．光电效应中，金属板向外放射的光电子又可以叫做光子B．用光照耀金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应3．(多选)如图所示，电路中全部元件完好，光照耀到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其缘由可能是()A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正、负极接反4．表中给出了一些金属材料的逸出功．现用波长为400nm的单色光照耀这些材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.00×108材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19J)3.04.35.96.26.6A.2种B．3种C．4种D．5种5．分别用波长为λ和eq\f(2,3)λ的单色光照耀同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为12.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()A.eq\f(hc,2λ)B.eq\f(3hc,2λ)C.eq\f(3hc,4λ)D.eq\f(4hc,5λ)6．用如图所示的光电管探讨光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某一位置，开关S闭合时，用单色光a照耀光电管阴极K，电流表G的指针发生偏转，用单色光b照耀光电管阴极K时，电流表G的指针不发生偏转，则()A．a光的强度肯定大于b光的强度B．a光的频率肯定大于阴极K的极限频率C．b光的频率肯定小于阴极K的极限频率D．开关S断开后，用单色光a照耀光电管阴极K，电流表G的指针肯定不会发生偏转7．有关对光电效应的说明，下列说法正确的是()A．金属内的电子可以汲取一个或一个以上的光子，当电子积累的能量足够大时，就能从金属中逸出B．能否产生光电效应现象，确定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功C．发生光电效应时，若入射光越强，则光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．用频率是ν1的绿光照耀某金属恰好发生了光电效应，而改用频率是ν2的黄光照耀该金属肯定发生光电效应8．探讨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耀密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板放射出的光电子被阳极A汲取，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()[实力提升练]9．(多选)现用某一光电管进行光电效应试验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大C．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关10．(多选)在光电效应试验中，某同学按如图a方式连接电路，利用该装置在不同试验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)如图b所示，则下列说法中正确的是()A．甲、乙两光的光照强度相同B．丙光照耀阴极时，极板的逸出功最大C．甲、乙、丙三光的频率关系为ν甲＝ν乙<ν丙D．若把滑动变阻器的滑片P向右滑动，光电流不肯定增大11．(多选)如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是()A．入射光子的能量为heq\f(c,λ)B．到达A板的光电子的最大动能为heq\f(c,λ)－W＋eUC．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出D．若减小入射光的波长肯定会有光电子逸出12．如图甲所示是探讨光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照耀阴极K，试验测得流过G表的电流I与A、K两极之间的电势差UAK满意如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图象，求：(以下所求结果均保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极放射的光电子数；(2)光电子飞出阴极K时的最大动能为多少焦耳；(3)该阴极材料的极限频率．分层训练(五)能量量子化光的粒子性1．解析：依据Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比，A错误；入射光波长越短，光子能量越大，逸出的光电子最大初动能越大，B正确；逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误；金属的逸出功由金属自身因素确定，与入射光无关，D错误．答案：B2．解析：光电效应中，金属板向外放射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；用光照耀金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率，B正确；依据光电效应方程hν＝W0＋eUc可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，D正确．答案：BD3．解析：金属存在截止频率，超过截止频率的光照耀金属时才会有光电子射出．射出的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不会有光电流．入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，B正确，A错误；电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误．答案：BD4．解析：由题意可知，给定光子的能量为E＝hν＝eq\f(hc,λ)＝4.95×10－19J，大于表中所给的铯、钙的逸出功，光照耀到这两种金属上能产生光电效应，故A正确．答案：A5．解析：由光电效应方程得Ek1＝heq\f(c,λ)－W0，Ek2＝heq\f(c,\f(2,3)λ)－W0.又Ek2＝2Ek1，联立得W0＝eq\f(hc,2λ).答案：A6．解析：用某种光照耀金属能否发生光电效应与光的强度无关，所以无法推断a、b光的强度，故A错误；用某种频率的单色光a照耀光电管阴极K，电流表G的指针发生偏转，知a光频率大于阴极K的极限频率，故B正确；由于在光电管两端加了反向电压，用b光照耀时，电流表G指针不发生偏转，所以无法推断是否发生光电效应，即无法推断b光的频率与阴极K的极限频率大小，故C错误；由于在光电管两端加了反向电压时，电流表G的指针发生偏转即电子能从阴极运动到阳极，所以断开开关即不加反向电压时，电子肯定能从阴极运动到阳极，即电流表G肯定发生偏转，故D错误．答案：B7．解析：金属内的每个电子只能汲取一个光子，获得能量，不能汲取多个光子发生积累，若该能量足够其克服金属原子的束缚做功，就能逸出金属，若不够，就不会逸出金属，A错误；当入射光子的能量大于等于金属的逸出功，即可发生光电效应，B正确；依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，C错误；用频率是ν1的绿光照耀某金属发生了光电效应，由于黄光的频率ν2小于绿光的频率ν1，则改用黄光照耀该金属不肯定发生光电效应，D错误．答案：B8．解析：依据光电效应的结论可知，当入射光的频率肯定时，最大初动能相同，依据Ue＝eq\f(1,2)mv2，故频率肯定的光照耀K极时，遏止电压是肯定的；光的强度越大则单位时间射出的光电子的数量越多，则光电流越大，故选项C正确．答案：C9．解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A对；据爱因斯坦光电效应方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，B对；当hν<W0时没有光电流产生，C错；由eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eU遏可知遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，D对．故选A、B、D.答案：ABD10．解析：甲、乙两光对应的遏止电压相同，两光的频率相同，频率相同的状况下，饱和光电流大的光照强度大，则甲光的光照强度大，A错误；极板的逸出功是阴极金属自身的属性，不变，B错误；甲、乙两光对应的遏止电压相同，小于丙光的遏止电压，依据eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，可知入射光的频率越高，对应的截止电压Uc越大，所以甲光、乙光的频率相等，小于丙光的频率，C正确；图中光电管加的是正向电压，假如已经达到饱和光电流，把滑动变阻器的滑片P向右滑动，正向电压增大，光电流不增大，D正确．答案：CD11．解析：依据E＝hν，而ν＝eq\f(c,λ)，则光子的能量为heq\f(c,λ)，故A正确；光电子逸出的最大动能Ekm＝heq\f(c,λ)－W，依据动能定理，Ekm′－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为Ekm′＝heq\f(c,λ)－W＋eU，故B正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C错误；若减小入射光的波长，那么频率增大，肯定会有光电子逸出，故D正确．答案：ABD12．解析：(1)每秒钟阴极