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課時跟蹤訓(xùn)練(四十八)
落實(shí)雙基
[基礎(chǔ)鞏固]
1．(多選)(2017全國卷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，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說法正確的是( )
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能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動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)錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項(xiàng)錯誤．
[答案] BC
2．(2018河南洛陽期中)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)線與虛線畫在同一個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，下列說法正確的是( )
A．使光子一個一個地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣
B．使光子一個一個地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時間很短，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)動顯示光的波動性
D．光只有波動性沒有粒子性
[解析] 單個光子的運(yùn)動具有不確定性，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性的一面．選項(xiàng)A、C正確．
[答案] AC
4．(多選)(2017湖南衡陽模擬)關(guān)于物質(zhì)波，下列說法錯誤的是( )
A．任何運(yùn)動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，任何一個運(yùn)動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見，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)錯誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動著的實(shí)物粒子具有波動性，故C選項(xiàng)是正確的；宏觀物體都具有波動性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D選項(xiàng)錯誤．
[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，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加
B．隨著溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加
C．隨著溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動
D．隨著溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動
[解析] 由題圖可知，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，且隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，故A、C正確，B、D錯誤．
[答案] AC
6．(多選)(2016全國卷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，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是( )
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，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯誤．
[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．對于這兩個光電管，下列判斷正確的是( )
A．因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌远糁闺妷篣c不同
B．光電子的最大初動能不同
C．因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定，所以單位時間逸出的光電子數(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逸出的光電子的最大初動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錯誤；當(dāng)Ek＝hν－W0＝0時，逸出功為W0＝hν＝6.6310－34 Js4.271014 Hz≈2.8310－19 J≈1.8 eV，故C錯誤；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與滑動變阻器的中心抽頭c相連，當(dāng)滑動觸頭P從a移到c的過程中，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 D．將P從c向b移動
[解析] 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故A錯誤；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，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，P點(diǎn)電勢大于c點(diǎn)的電勢，光電管加上正向電壓，但不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成，故C錯誤；將P從c向b移動，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成，故D錯誤．
[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，會發(fā)生光電效應(yīng)．在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動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，下列說法正確的是( )
A．頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度為
B．頻率為ν2的光照射時，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中做減速運(yùn)動，根據(jù)動能定理可得－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，光電子的最大初速度為，用頻率為ν2的光照射時，光電子的最大初速度為，故A正確，B錯誤；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的光子的動量為________．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量改變量的大小為________．
(2)幾種金屬的逸出功W0見下表：
金屬
鎢
鈣
鈉
鉀
銣
W0(10－19 J)
7.26
5.12
3.66
3.60
3.41
用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長范圍為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λ＝，動量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量方向相反，取反射后的方向?yàn)檎较?，則反射前后動量改變量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)動到A板所需時間最短的光電子到達(dá)A板時的動能；
(2)光電子從B板運(yùn)動到A板所需的最長時間．
[解析] (1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0
光子的頻率為ν＝.所以，光電子的最大初動能為Ek＝－W0
能以最短時間到達(dá)A板的光電子是初動能最大且垂直于板面離開B板的電子
設(shè)到達(dá)A板的動能為Ek1，則根據(jù)動能定理得
eU＝Ek1－Ek
所以Ek1＝eU＋－W0
(2)能以最長時間到達(dá)A板的光電子是離開B板時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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