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高考物理一輪復習 第十二章 原子與原子核 第一講 光電效應 波粒二象性課時作業(yè)

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1、 第一講 光電效應 波粒二象性 [A組基礎題] 一、單項選擇題 1.如圖所示,當弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角,則該實驗(  ) A.只能證明光具有波動性 B.只能證明光具有粒子性 C.只能證明光能夠發(fā)生衍射 D.證明光具有波粒二象性 解析:弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,這是光的衍射,證明了光具有波動性,驗電器鋁箔有張角,說明鋅板發(fā)生了光電效應,則證明了光具有粒子性,所以該實驗證明了光具有波粒二象性,D正確. 答案:D 2.用波長為2.010-7 m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來的光電

2、子中最大的動能是4.710-19 J.由此可知,鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)(  ) A.5.51014 Hz      B.7.91014 Hz C.9.81014 Hz D.1.21015 Hz 解析:由光電效應方程Ek=hν-W逸可得W逸=hν-Ek,而W逸=hν0,ν=,所以鎢的極限頻率ν0=-=7.91014 Hz,答案為B. 答案:B 3.下表給出了一些金屬材料的逸出功. 材料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(10-19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 現(xiàn)用

3、波長為400 nm的單色光照射上述材料,能產(chǎn)生光電效應的材料最多有幾種(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s)(  ) A.2種 B.3種 C.4種 D.5種 解析:要發(fā)生光電效應,則入射光的能量必須大于金屬的逸出功,由題可算出波長為400 nm的光的能量為E=hν=h=6.6310-34 J=4.9710-19 J,大于銫和鈣的逸出功,所以A選項正確. 答案:A 4.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應,可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ekν圖象.已知鎢的逸出功是3.28 eV,鋅的逸出功是3.34 eV,若將二者的

4、圖線畫在同一個Ekν坐標系中,圖所示中用實線表示鎢,虛線表示鋅,則下列圖象正確反映這一過程的是(  ) 解析:依據(jù)光電效應方程Ek=hν-W可知,Ekν圖線的斜率代表普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ekν圖線應該平行.圖線的橫截距代表極限頻率νc,而ν0=,因此鎢的ν0小些.綜上所述,A圖正確. 答案:A 二、多項選擇題 5.(2014高考海南卷)在光電效應實驗中,用同一種單色光,先后照射鋅和銀的表面,都能發(fā)生光電效應.對于這兩個過程,下列四個物理過程中,一定不同的是(  ) A.遏止電壓 B.飽和光電流 C.光電子的最大初動能 D.逸出功 解析:同一種單色光照射不同的金屬,入

5、射光的頻率和光子能量一定相同,金屬逸出功不同,根據(jù)光電效應方程Ekm=hν-W0知,最大初動能不同,則遏止電壓不同;同一種單色光照射,入射光的強度相同,所以飽和光電流相同.故選A、C、D. 答案:ACD 6.用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬,分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的有(  ) A.該種金屬的逸出功為 B.該種金屬的逸出功為 C.波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應 D.波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應 解析:由hν=W0+Ek知h=W0+mv12,h=W0+mv22,又v1=2v2,所

6、以W0=,故選項A正確,B錯誤;光的波長小于或等于3λ時方能發(fā)生光電效應,故選項C錯誤,D項正確. 答案:AD 7.如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象.由圖象可知(  ) A.該金屬的逸出功等于E B.該金屬的逸出功等于hνc C.入射光的頻率為2νc時,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E D.入射光的頻率為時,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為 解析:由題圖得Ek=hν-W0,得Ek=hν-E故逸出功W0=E,故選項A正確;當Ek=0時,ν=νc,故E=hνc,故選項B正確;ν=2νc時,可得出Ek=E,故選項C正確;當入射光的頻率為時,不發(fā)生光電效

7、應,故選項D錯誤. 答案:ABC 8.(2016河北保定一模)如圖所示,這是一個研究光電效應的電路圖,下列敘述中正確的是(  ) A.只調(diào)換電源的極性,移動滑片P,當電流表示數(shù)為零時,電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值 B.保持光照條件不變,滑片P向右滑動的過程中,電流表示數(shù)將一直增大 C.不改變光束顏色和電路,增大入射光束強度,電流表示數(shù)會增大 D.陰極K需要預熱,光束照射后需要一定的時間才會有光電流 解析:只調(diào)換電源的極性,移動滑片P,電場力對電子做負功,當電流表示數(shù)為零時,則有qU=mv2-0,那么電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值,故A正確;保持光照條件不變,滑片P向右滑動的過程

8、中,導致電壓增大,則電場力做功增大,則電流表示數(shù)會增大,若電流達到飽和電流,則電流表示數(shù)不再增大,故B錯誤;不改變光束顏色和電路,增大入射光束強度,則光電子數(shù)目增多,那么電流表示數(shù)會增大,故C正確;光束照射后不需要一定的時間,幾乎同時就有光電流,故D錯誤. 答案:AC [B組能力題] 一、選擇題 9.(多選)(2017河南鶴壁市高中模擬)下列說法正確的有(  ) A.普朗克曾經(jīng)大膽假設:振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子 B.α 粒子散射實 驗中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一 C.由玻

9、爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要輻射一定頻率的光子,同時電子的動能減小,電勢能增大 D.在光電效應實驗中, 用同種頻率的光照射不同的金屬表面,從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ek越大,則這種金屬的逸出功W0越小 解析:普朗克能量量子化理論:振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子,故A正確;α粒子散射實驗中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一,故B正確;玻爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要輻射一定頻率的光子,同時電子的動能增大,電勢能減小,故C錯誤;光電效

10、應實驗中,用同種頻率的光照射不同的金屬表面,根據(jù)光電效應方程:Ek=hν-W0,從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ek越大,則這種金屬的逸出功W0越小,故D正確. 答案:ABD 10.(2016江蘇蘇州一模)現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc=1∶2∶3.當用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為Ek,若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動能為Ek,當改用c光束照射該金屬板時(  ) A.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為Ek B.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為Ek C.能發(fā)生光電效應,飛出的光電子最大動能為Ek D.由于

11、c光束光子能量最小,該金屬板不會發(fā)生光電效應 解析:a、b、c三束單色光,其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc=1∶2∶3,因為光子頻率ν=,可知光子頻率之比為6∶3∶2.設a光的頻率為6ν,根據(jù)光電效應方程Ek=h6ν-W0,Ek=h3ν-W0. 聯(lián)立兩式解得逸出功W0=hν,Ek=hν. c光的光子頻率為2ν,能量為2hν>W(wǎng)0,能發(fā)生光電效應. 最大初動能Ekm′=h2ν-W0=hν=Ek.故B正確. 答案:B 二、非選擇題 11.(2017湖北武漢部分重點中學期中)從1907年起,美國物理學家密立根開始以精湛的技術(shù)測量光電效應中幾個重要的物理量.他通過如圖所示的實驗裝置測量某金屬

12、的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,作出Uc-ν圖象,由此算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的h相比較,以檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性.圖中頻率ν1、ν2,遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知,求: (1)普朗克常量h; (2)該金屬的截止頻率ν0. 解析:根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0及動能定理eUc=Ek,可得Uc=ν-ν0.結(jié)合圖象知k==. 普朗克常量h=.截止頻率ν0=. 答案:(1) (2) 12.某同學采用如圖所示的實驗電路研究光電效應,用某單色光照射光電管的陰極K時,會發(fā)生光電效應現(xiàn)象.閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通

13、過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計中電流恰為零,此時電壓的示數(shù)U稱為反向遏止電壓.根據(jù)反向遏止電壓,可以計算出光電子的最大初動能.現(xiàn)分別用ν1和ν2的單色光照射陰極,測量到反向遏止電壓分別為U1和U2,設電子的比荷為,求: (1)陰極K所用金屬的極限頻率; (2)用題目中所給條件表示普朗克常量h. 解析:(1)由于陽極A和陰極K之間所加電壓為反向電壓,根據(jù)動能定理有 -eU1=0-mv12 -eU2=0-mv22 根據(jù)光電效應方程 mv12=hν1-W0 mv22=hν2-W0 其中W0=hνc 解以上各式得νc=. (2)由(1)中各式得 eU1=hν1-W0 eU2=hν2-W0 解得h=. 答案:(1) (2) 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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