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課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(四十八)
落實(shí)雙基
[基礎(chǔ)鞏固]
1．(多選)(2017全國(guó)卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說(shuō)法正確的是( )
A．若νa>νb，則一定有Ua
νb，則一定有Eka>Ekb
C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb
[解析] 設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤．
[答案] BC
2．(2018河南洛陽(yáng)期中)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(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象．已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.24 eV，若將兩者的圖象分別用實(shí)線與虛線畫(huà)在同一個(gè)Ek－ν圖上，則圖中正確的是( )
[解析] 依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek－ν圖線應(yīng)該平行．圖線的橫截距代表了極限頻率ν0，而ν0＝，因此鎢的ν0大些．綜上所述，選項(xiàng)B正確．
[答案] B
3．(多選)(2017山東青島質(zhì)檢)為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是( )
A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣
B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)間很短，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣
C．大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示光的波動(dòng)性
D．光只有波動(dòng)性沒(méi)有粒子性
[解析] 單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性，但其落點(diǎn)的概率分布還是遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以顯示出光的波動(dòng)性的一面．選項(xiàng)A、C正確．
[答案] AC
4．(多選)(2017湖南衡陽(yáng)模擬)關(guān)于物質(zhì)波，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．任何運(yùn)動(dòng)的物體都伴隨著一種波，這種波叫做物質(zhì)波
B．X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的
C．電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的
D．宏觀物體盡管具有波動(dòng)性，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象
[解析] 據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見(jiàn)，A選項(xiàng)是正確的；由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故C選項(xiàng)是正確的；宏觀物體都具有波動(dòng)性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．
[答案] BD
5．(多選)(2018山西呂梁期末)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知( )
A．隨著溫度升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加
B．隨著溫度降低，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加
C．隨著溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)
D．隨著溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)
[解析] 由題圖可知，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加，且隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤．
[答案] AC
6．(多選)(2016全國(guó)卷Ⅰ改編)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說(shuō)法正確的是( )
A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大
B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大
C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大
D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生
[解析] 根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項(xiàng)A正確．由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強(qiáng)都有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí)，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
[答案] AC
7．(多選)(2017湖北八校聯(lián)考)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)系圖象．對(duì)于這兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是( )
A．因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?，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圖象的斜率可能不同
[解析] 由光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ek＝W0＋eUc，得遏止電壓Uc＝－，知材料不同，逸出功不同，遏止電壓不同，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eUc＝hν－W0也不同，則選項(xiàng)A、B正確；易知選項(xiàng)C正確；由Uc＝－知圖象的斜率為，是相同的，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
[答案] ABC
8．(多選)(2017黑龍江雙鴨山五模)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，由圖可知( )
A．該金屬的極限頻率為4.271014 Hz
B．該金屬的極限頻率為5.51014 Hz
C．該金屬的逸出功為0.5 eV
D．該圖線的斜率表示普朗克常量
[解析] 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，Ek－ν圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的極限頻率為4.271014 Hz，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)Ek＝hν－W0＝0時(shí)，逸出功為W0＝hν＝6.6310－34 Js4.271014 Hz≈2.8310－19 J≈1.8 eV，故C錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0，得知該圖線的斜率表示普朗克常量h，故D正確．
[答案] AD
[素能培養(yǎng)]
9．(2017江西南昌模擬)如圖所示為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置，陰極K與滑動(dòng)變阻器的中心抽頭c相連，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P從a移到c的過(guò)程中，光電流始終為零，為了產(chǎn)生光電流，可采取的措施是( )
A．增大入射光的強(qiáng)度 B．增大入射光的頻率
C．將P從c向a移動(dòng) D．將P從c向b移動(dòng)
[解析] 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；增大入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，產(chǎn)生光電效應(yīng)，金屬中有光電子逸出，電路中能產(chǎn)生光電流，故B正確；將P從c向a移動(dòng)，P點(diǎn)電勢(shì)大于c點(diǎn)的電勢(shì)，光電管加上正向電壓，但不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流形成，故C錯(cuò)誤；將P從c向b移動(dòng)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電流形成，故D錯(cuò)誤．
[答案] B
10．(多選)(2017陜西西北工業(yè)大學(xué)附中模擬)如圖所示，用某單色光照射光電管的陰極K，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)．在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大加在光電管上的電壓，直至電流表中電流恰為零，此時(shí)電壓表的電壓值U稱為反向遏止電壓．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測(cè)得反向遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，下列說(shuō)法正確的是( )
A．頻率為ν1的光照射時(shí)，光電子的最大初速度為
B．頻率為ν2的光照射時(shí)，光電子的最大初速度為
C．陰極K金屬的逸出功為W0＝
D．陰極K金屬的極限頻率是ν0＝
[解析] 在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，逸出的光電子在反向電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理可得－eU＝0－mv，解得光電子的最大初速度為vm＝，所以頻率為ν1的光照射時(shí)，光電子的最大初速度為，用頻率為ν2的光照射時(shí)，光電子的最大初速度為，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可得hν1＝eU1＋W0，hν2＝eU2＋W0，聯(lián)立可得W0＝，h＝，陰極K金屬的極限頻率ν0＝＝，C、D正確．
[答案] ACD
11．(2016江蘇卷)(1)已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為ν的光子的動(dòng)量為_(kāi)_______．用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為_(kāi)_______．
(2)幾種金屬的逸出功W0見(jiàn)下表：
金屬
鎢
鈣
鈉
鉀
銣
W0(10－19 J)
7.26
5.12
3.66
3.60
3.41
用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為4.010－7～7.610－7 m，普朗克常數(shù)h＝6.6310－34 Js.
[解析] (1)頻率為ν的光子的波長(zhǎng)λ＝，動(dòng)量p＝＝.用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被垂直反射，則光子在反射前后動(dòng)量方向相反，取反射后的方向?yàn)檎较?，則反射前后動(dòng)量改變量Δp＝p2－p1＝.
(2)光子的能量E＝
取λ＝4.010－7 m，則E≈5.010－19 J
根據(jù)E>W0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)．
[答案] (1) (2)見(jiàn)解析
12．(2018江西宜春模擬)如圖所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U，有一波長(zhǎng)為λ的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W0，電子質(zhì)量為m，帶電荷量為e，求：
(1)從B板運(yùn)動(dòng)到A板所需時(shí)間最短的光電子到達(dá)A板時(shí)的動(dòng)能；
(2)光電子從B板運(yùn)動(dòng)到A板所需的最長(zhǎng)時(shí)間．
[解析] (1)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0
光子的頻率為ν＝.所以，光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝－W0
能以最短時(shí)間到達(dá)A板的光電子是初動(dòng)能最大且垂直于板面離開(kāi)B板的電子
設(shè)到達(dá)A板的動(dòng)能為Ek1，則根據(jù)動(dòng)能定理得
eU＝Ek1－Ek
所以Ek1＝eU＋－W0
(2)能以最長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)A板的光電子是離開(kāi)B板時(shí)的初速度為零或初速度方向平行于B板的光電子
則d＝at2＝，得t＝d
[答案] (1)eU＋－W0 (2)d
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