2、(1995·全国·6)在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连.doc

1、 用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大就应（ ）A、 改用红光照射B、 增大绿光的强度C、 增大光电管上的加速电压D、 改用紫光照射【解析】用绿光照射光电管时，能发生光电效应，说明绿光光子的能量大于该金属的逸出功。现在要增大逸出的光电子的最大初动能，必须增大照射光光子的能量。由于红光的光子能量小（小），紫光的光子能量大（大）才行，选项D正确。增大绿光的强度只能增加光电子的个数，选项B不正确。光电子逸出时的初动能与加速电压无关，选项C不正确。【答案】： D2、（1995全国6）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（ ）A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电 【解析】锌板受弧光灯照射，吸收紫外线的光子，发生光电效应，放射出光电子。锌板原来是电中性的，放出光电子后显正电性，带正电，验电器与锌板连在一起，带正电，故B对。【答案】： B3、用频率和强度都一定的某单色光照射某一金属表面时，刚好能产生光电效应。单位时间内从这金属表面飞出的光电子数为n，则（ ）A、 改用频率加倍而强度减半的另一单色光照射这种金属表面时，也能发生光电效应，单位时间内飞出的光电子数为2nB、 改用频率加倍而强度减半的另一单色光照射这种金属表面时，也能发生光电效应，单位时间内飞出的光电子数为n/2C、 改用频率减半而强度加倍的另一单色光照射这种金属表面时，也能发生光电效应，单位时间内飞出的光电子数为2nD、 改用频率和强度加倍的另一单色光照射这种金属表面时，也能发生光电效应，单位时间内飞出的光电子数为2n【解析】由光电效应的知识可得，发生光电效应时，单位时间内逸出的电子数由入射光的强度决定，光电流强度与入射光的强度成正比。而与入射光的频率无关。故选B、D【答案】B、D4、如图所示为光电管工作原理图，当有波长（均指真空中的波长，下同）为的光照射阴极K时，电路中有光电流，则（ ）A、 换用波长为（）的光照射阴极K时，电路中一定没有电流B、 换用波长为（的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C、 增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大D、 将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流【解析】本题的A、B选项考核我们极限波长的的概念，C、D选项考核我们光电流的概念。初学者往往根据欧姆定律，误认为电压为零或与电压成正比而错选C。也有同学误认为电压为零或相反时光电流一定为零。根据图示装置，理解光电流形成的物理过程是解答本题的关键。光电流强度取决于单位时间内到达阳极A的电子数，即。灵活运用带电粒子在电场中运动的知识有助于我们正确拒绝D选项。光电子射出阴极K时具有一定初动能，即使电路中电源电压为零，仍有部分光电子到达阳极A形成光电流。解答过程：波长为的光照射阴极K时，电路中有光电流，说明该波的频率大于阴极金属的极限频率，即（为该金属的极限波长）。，但仍可能小于，所以，换用波长为的光照射阴极K时，电路中不一定没有光电流。，则，所以，换用波长为的光照射阴极K时，电路中一定有光电流。当电路中电源的端电压足够大时，阴极K逸出的光电子都被吸引到阳极A，此时再增大电压，光电流也不再增大，这时电流叫饱合电流。欲增大饱合电流，必须增强入射光的强度。所以，增加电路中电源的端电压，电路中的光电流不一定增大。由于从阴极逸出的的光电子有一定的初动能，所以，端电压为零时，仍会有部分光电子到达阳极A，从而在电路中形成一定的光电流。欲使光电流为零，必须在电路中加一反向电压，以阻止光电子到达阳极A，且只有当反向电压满足时，具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，此时光电子才为零。综上所述，本题应选B选项。【答案】B5、下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）A、 有的光是波，有的光是粒子B、 光子与电子是同样的一种粒子C、 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D、 大量光子的行为往往显示出粒子性【解析】（1）具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些行为（如光电效应）表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。（2）虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场的形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。（3）光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，光子能量越大，粒子性就越显著。所以，本题应选C【答案】C6、已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4103J，其中可见光部分约占4.5%。假设可见光的波长均为0.55m，普朗克常数h=6.61034Js1，由此可估算出太阳每秒钟辐射的可见光的光子数约为_个。（只要求两位有效数字）【解析】因太阳光向各个方向的辐射为均匀的，就可认为太阳每秒辐射的可见光的光子数就等于以太阳为球心，日地之间距离为半径的球面上每秒钟获得的可见光的光子数，已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能=1.4103J/(sm2)，可见光所占的能量为=45%，则太阳每秒钟辐射的可见光的能量E=4R2，而每个可见光子的能量E0=hv，则太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数。【答案】7、一个手电筒在3V的电压下，通过A的电流，灯泡所发出的光会聚后形成一个面积为的平行光束。如果灯泡所消耗的能量中有转化为波长的可见光。求（1）沿光传播方向上长1m的光束内有多少光子；（2）在光束垂直照射的物体表面上，平均每秒钟每平方厘米的表面上接收到多少光子？()【解析】根据光子说，手电筒发光的能量是由光子组成的，（1），每秒钟发出的光子数设长1m的光柱中光子个数为为，则：（其中为）（2）为每秒钟、每平方厘米的表面上接收的光子数为：【答案】8、波长为的紫外线照射至金属筒上能使之发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为的匀速圆周运动，已知，光电子质量，电量。求：（1）每个光电子的动能。（2）金属筒的逸出功。【解析】光电子作匀速圆周运动时，在垂直磁场方向的平面内运动。它的动能即是最大初动能。（1）， (2) 【答案】，9、用金属钠做阴极的光电管，如图所示连入电路，已知能使电路中有光电流的最大波长为5400埃，若用波长为米的紫外线照射阴极K。求：（1）阴极所释放光电子的最大初速度为多少？（2）将滑片C向左移动，使K的电势高于A的电势时，电流表中还有无光电流？当OC间的电压为多大时，电流表中的电流为零？【解析】（1）逸出功焦耳。最大初动能焦耳。则光电子最大初速度米/秒（2）当K极板电势高于A极时，还可能有光电流，因从K极板逸出的光电子尚有初动能，可克服电场力做功达到A板，从而形成光电流。但电压升高到，使得时，就不能形成光电流了，即伏特。【答案】米/秒，伏特。10、(2004北京理综，18) 已知一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的。检测发现三种单色光中，n、p两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应。那么，光束a通过三棱镜的情况是【解析】、色光的折射率比色光大，则、色光经过三棱镜的偏折程度大，而色光可以使某金属发生光电效应，色光不能，则色光的折折射率比色光大，色光经过三棱镜的偏折程度比色光大，所以A选项正确【答案】A11、在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的以上。假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（ ）A、 一定落在中央亮纹处B、 一定落在亮纹处C、 不可能落在暗纹处D、 落在中央亮纹处的可能性较大【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达以上。当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故D选项正确【答案】D12、如图所示电路，所有元件完好，光照到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（ ）A、 入射光不强B、 入射光波长太短C、 光照时间太短D、 电源正负极不对【解析】由光电效应方程为易得：光电效应与入射光强度无关，与入射光频率有关；光波长越短，频率越大，易发生光电效应。【答案】D13、已知铯的极限频率是、钠的极限频率是、银的极限频率是、铂的极限频率是，当用波长为的光照射它们时，经计算分析哪种金属可发生光电效应？光电子的最大初动能为多大？【解析】（1）当光的频率超过极限频率时，才发生光电效应，频率，比铯、钠的极限频率都高，故铯、钠均能发生光电效应。（2）照射铯时，初动能最大，代入数据可得【答案】（1）铯、钠（2）照射铯时，初动能最大14、已知某金属用频率为的单色光照射，逸出的光电子的最大初动能为10eV，若改用频率为的单色光照射，逸出的光电子的最大初动能为30eV，求：（1） 该金属的逸出功（2） 极限频率【解析】由公式可得：可解得： 【答案】（1） （2） 15、一只灯泡的功率为P，均匀地向周围空间辐射平均波长为的光。求光距距灯泡R处时，每秒内垂直通过每平方米面积的光子数。【解析】每个光子的能量，灯泡功率为P，即每秒灯泡射出光子数光是空间发射，球面面积则每平方米面积上的光子数又因为代入上式得【答案】16、用X射线照射一金属板能发生光电效应，则下列说法正确的是（ ）A、 用紫光照射此金属板一定产生光电子B、 如果X射线的频率增大，光电子增多C、 如果X射线强度增大一倍，在单位时间内逸出的光子数也增加一倍D、 如果X射线强度增大一倍，光电子的最大初动能增加一倍【解析】金属发生光电效应的条件是入射光超过极限，紫光比X射线低，则不一定有光电子，A错；光电子数目的多少与入射光的强度成正比，B错C对；光电子的最大初动能随入射光的频率而增大但不成正比，D错。【答案】C17、入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（ ）A、 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间将明显增加B、 逸出的光电子的最大初动能将减小C、 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D、 有可能不发生光电效应【解析】频率不变，每个光子的能量也不变，而光与金属的作用是一个光子一个光子的，所以仍然发生光电效应，另外由公式易得，逸出的光电子的最大初动能不变，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间将不变，强度减弱，单位时间照射到金属上的光子数减小，打出的光电子数亦减小。综上所述，正确选项应是C【答案】C18、关于光的性质，下列说法中正确的是（ ）在其他条件相同的情况下，光的频率越高，衍射现象越容易观察到频率越高的光其粒子性越显著；频率低的光其波动性较显著大量光子的行为往往显示出波动性，个别光子的行为往往显示出粒子性如果让光子一个一个地通过狭缝，它们将严格按照相同的轨道做极有规律的匀速运动A、B、C、D、【解析】波长越长，波动性越强，衍射越容易，波长越短，粒子性越强。而频率越高，波长越短，频率越低，波长越长，所以错，对。光是一种概率波，大量光子体现波动性，个别光子体现粒子性，对，单个光子在空间出现的位置是不确定的，所以错【答案】C19、在绿色植物光合作用中，每放出一个氧分子要吸收8个波长为的光子，同时每放出氧气，植物储存469J的能量。绿色植物能量转换效率为（ ）（普朗克常数值：）A、 29%B、34%C、37%D、40%【解析】根据光子能量公式：，放出氧气需吸收的光能为：所以：答案B是正确的【答案】B20、光子具有动量，因此光找到物体表面被反射或被吸收时，都会对物体产生压力。利用这一原理，可以用太阳光作为探测器进行宇宙航行的动力。科学家们设计的一种探测器有8张三角形的帆象风车那样安装在探测器的周围，总面积达S=104m2，并始终保持正对着太阳。通过帆上的反光膜反射太阳光，利用太阳光对帆的压力使探测器得到加速。该探测器的总质量为m=500kg。它所在的区域内每平方米面积上获得的太阳光功率为P=1kW，设反光膜能将太阳光全部反射。求：太阳光对帆的总压力F是多大？在太阳光的作用下，该探测器的速度每天可以增加多少？设探测器的帆时间t内接受到的光子总数为n，则PSt=nE 其中E是每个光子的能量 对这些光子用动量定理，设它们受到的总作用力是F，则Ft=n2p 其中p是每个光子的动量 而E=pc 由以上得F=2PS/c 带入数据得F=0.0667N 根据牛顿第三定律，太阳光对帆的总压力也是F=0.0667N 在一天时间内对探测器用动量定理Ft=mv 得v=11.5m/s VAKAab单色光31、如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为（高于铯的极限