新教材2024-2025学年高中物理第6章波粒二象性第1节光电效应及其解释分层作业鲁科版选择性必修第三册

第1节光电效应及其说明A级必备学问基础练1.用如图所示装置做光电效应试验,下述正确的是()A.光电效应现象是由爱因斯坦首先发觉的B.试验现象揭示了光具有波动性C.试验中,光电子从锌板逸出,验电器带正电D.试验中,若用可见光照耀锌板,也能发生光电效应2.(多选)对光电效应的理解正确的是()A.金属钠的每个电子可以汲取一个或一个以上的光子,当它积累的动能足够大时,就能逸出金属B.假如入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功,便不能发生光电效应C.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不相同的,因此使不同金属产生光电效应,入射光的最低频率也不同3.(多选)一真空光电管的应用电路如图所示,其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz,则以下推断正确的是()A.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的光照耀光电管时,电路中有光电流产生D.光照耀时间越长,电路中的光电流越大4.(多选)一束绿光照耀某金属恰好发生了光电效应,对此,以下说法正确的是()A.若增加绿光的照耀强度,则单位时间内逸出的光电子数目增多B.若增加绿光的照耀强度,则逸出的光电子最大初动能增加C.若改用紫光照耀,则逸出光电子的最大初动能增加D.若改用红光照耀,则仍有可能使其发生光电效应5.在光电效应试验中,飞飞同学用同一光电管在不同试验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙、丙),如图所示,则可推断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.甲光的频率大于丙光的频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能6.用不同频率的紫外线分别照耀钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν改变的Ek-ν图像。已知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.24eV,若将二者的图线画在一个Ek-ν坐标图中,用实线表示钨,用虚线表示锌,则正确反映这一过程的图是()7.如图所示,将一个光电管正确连接到电路中,电源的a端是(选填“正”或“负”)极。若在光电管正常工作时,增大照耀光强度,电路中电流将(选填“变大”“变小”或“不变”)。

8.如图所示装置,阴极K用极限波长为λ0=0.66μm的金属制成。若闭合开关S,用波长为λ=0.50μm的绿光照耀阴极,调整两个极板间的电压,使电流表的示数最大为0.64μA。(1)求阴极每秒逸出的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。(2)假如将照耀阴极的绿光的光强增大为原来的2倍,求阴极每秒放射的光电子数和光电子逸出阴极时的最大初动能。B级关键实力提升练9.某种火灾报警装置的工作电路图如图甲所示,它的核心部件为紫外线光电管,其中A为阳极,K为阴极,发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表旁边太阳光中紫外线光子能量介于3.1~3.9eV之间,明火中的紫外线光子能量介于4.4~6.2eV之间。几种金属单质的逸出功如表所示,则下列说法正确的是()金属单质钙锌铝钨逸出功/eV3.203.384.214.54甲乙A.明火中紫外线波长越长,光电子的最大初动能越大B.若用太阳光和明火分别去照耀锌板,得到的I-U图像如图乙所示,则a图线表示明火照耀,b图线表示太阳光照耀C.太阳光照耀光电管时,c、d端有输出电压D.明火照耀光电管时,c、d端有输出电压10.(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,饱和电流变大B.入射光的频率变高,饱和电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.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11.如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照耀阴极,发觉电流表读数不为零。合上开关,调整滑动变阻器,发觉当电压表读数小于0.6V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.6V时,电流表读数为零。由此可知,阴极材料的逸出功为()A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV12.某广播电台放射功率为10kW,在空气中波长为187.5m的电磁波。(保留一位有效数字)(1)该电台每秒钟从天线放射多少个光子?(2)若放射的能量子各个方向视为匀称的,试求在离天线2.5km处直径为2m的环状天线每秒钟接收的光子个数以及接收功率。13.从1907年起,美国物理学家密立根起先以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图甲所示的试验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν作出Uc-ν的图像,由此算出普朗克常量h,并与普朗克依据黑体辐射测出的h相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。图乙中频率ν1、ν2,遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知,求:(1)普朗克常量h;(2)该金属的极限频率ν0。第1节光电效应及其说明1.C光电效应是由赫兹首先发觉的,故A错误;光电效应现象揭示了光具有粒子性,故B错误;光电效应现象中,光电子从锌板逸出,验电器带正电,故C正确;光电效应中应当用紫外线照耀锌板,当用可见光时,频率降低,小于极限频率,则不满意光电效应发生条件,故D错误。2.BD依据爱因斯坦的光子说,光子的能量由光的频率确定,与光强无关,入射光的频率越大,发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大;但要使电子离开金属,电子必需具有足够的动能,而电子增加的动能只能来源于照耀光的光子能量,且一个电子只能汲取一个光子,不能同时汲取多个光子,所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象;电子只有从金属表面对外逸出时,电子才只克服原子核的引力做功。综上所述,选项B、D正确。3.BC在光电管中若发生了光电效应,单位时间内放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放射光电子的数目有关,故A、D错误,B正确;波长λ=0.5μm的光子的频率ν=cλ=3×1080.5×10-64.AC光的强度增大,则单位时间内逸出的光电子数目增多,故A正确;依据光电效应方程Ekm=hν-W知,光电子的最大初动能不变,故B错误;因为紫光的频率大于绿光的频率,依据光电效应方程Ekm=hν-W知,光电子的最大初动能增加,故C正确;若改用红光照耀,红光的频率小于绿光的频率,能量比较小,小于金属的逸出功,所以不能产生光电效应,故D错误。5.B当光电管两端加上遏止电压光电流为零时,则由动能定理得12mv2-0=eUc,所以遏止电压越大,光电子最大初动能越大,有E丙>E甲=E乙,对同一光电管逸出功W0相同,运用不同频率的光照耀,有hν-W=12mv2,可得hν-W=eUc,所以遏止电压越大,光照频率越大,因此ν丙>ν甲=ν乙,又λ=cν,可得λ丙<λ甲=6.B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图线应当平行,图线的横轴截距代表了截止频率νc,而νc=Wh,因此钨的νc7.答案正变大解析为了能够汲取更多的光电子,阳极应当带正电,即a端应是电源的正极;当照耀光的强度增大时,单位时间内射向阴极的光子数将增加,电路中的光电流变大。8.答案(1)4.0×1012个9.6×10-20J(2)8.0×1012个9.6×10-20J解析(1)当阴极放射的光电子全部到达阳极时,光电流达到饱和。由电流可知每秒到达阳极的电子数,即阴极每秒逸出的光电子个数为n=Imte=0.64依据光电效应方程,光电子的最大初动能为Ek=hν-W=hcλ-h代入数据可得Ek=9.6×10-20J。(2)假如照耀光的频率不变,光强加倍,则每秒放射的光电子数加倍,饱和电流增大为原来的2倍。依据光电效应试验规律可得阴极每秒逸出的光电子个数为n'=2n=8.0×1012光电子的最大初动能仍旧为Ek=hν-W=9.6×10-20J。9.D由Ek=hν-W=hcλ-W可知明火中紫外线波长越长,光电子的最大初动能越小,故A错误;由图乙可知,b图线的遏止电压大于a图线的,由eU=Ek=hcλ-W,可知,b图线表示明火照耀,a图线表示太阳光照耀,故B错误;结合太阳光与明火中的紫外线光子能量与金属单质的逸出功可知,明火照耀光电管时,c、10.AC依据光电效应规律,保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,则饱和电流变大,故A正确;由爱因斯坦光电效应方程知,入射光的频率变大,产生的光电子最大初动能变大,而饱和电流与入射光的频率和光强都有关,故B错误,C正确;保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,当入射光的频率小于极限频率时,就不能发生光电效应,没有光电流产生,故D错误。11.A设能量为2.5eV的光子照耀时,光电子的最大初动能为12mv2,阴极材料的逸出功为W,依据爱因斯坦光电效应方程有12mv2=hν-W,题图中光电管上加的是反向电压,据题意,当反向电压达到U=0.6V以后,具有最大初动能的光电子也不能达到阳极,因此eU=12mv2,联立解得,W=hν-eU=(2.5-0.6)eV=12.答案(1)9×1030个(2)4×1023个4×10-4W解析(1)每个能量子的能量ε=hν=hcλ=6.63×10-34则每秒钟电台放