高中物理 17.1.2 能量量子化 光的粒子性（分层达标训练 新人教版选修35(1).doc

2013版高中物理 17.1.2 能量量子化 光的粒子性（分层达标训练 新人教版选修3-5【课堂训练】1.入射光照射到金属表面上发生了光电效应,若入射光的强度减弱,但频率保持不变,那么以下说法正确的是( )a.从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔明显增加b.逸出的光电子的最大初动能减少c.单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少d.有可能不再产生光电效应2.关于光电效应，下列说法正确的是( )a.极限频率越大的金属材料逸出功越大b.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应c.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小d.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多3.人眼对绿光最敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时,只要每秒有6个光子射入瞳孔,眼睛就能觉察。普朗克常量为6.6310-34 js,光速为3.0108 m/s,则能觉察到上述波长的绿光时眼睛所接收到的最小功率是_。4.光电管是把光信号转变成电信号的核心器件。用频率为的光照射光电管，发射的光电子的最大初动能为e，若改用频率为2的光照射光电管，则发射的光电子的最大初动能为_。【课后巩固】1.下列叙述错误的是( )a.一切物体都在辐射电磁波b.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关c.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关d.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 2.用不同频率的紫外线分别照射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随入射光频率变化的ek-图象。已知钨的逸出功是3.28 ev，锌的逸出功是3.24 ev，若将二者的图线画在同一个ek-坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是如图中的( )3.某激光器能发射波长为的激光，发射功率为p，c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为( )4.用同一频率的光照射到甲、乙两种不同的金属上，它们释放的具有最大初动能的光电子在磁感应强度为b的匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比为r甲r乙31，则下列说法中正确的是( )a.两种金属的逸出功之比为31b.两种光电子的速度大小之比为31c.两种金属的逸出功之比为13d.两种光电子的动量大小之比为315.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 2.5 ev的光照射到光电管上时，电流表g的读数为 0.2 ma。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 v时，电流表读数为0，则( )a.遏止电压为 1.8 vb.电键s断开后，有电流流过电流表gc.光电子的最大初动能为 0.7 evd.当电压为 0.7 v时，没有光电子逸出6.如图所示，一验电器与锌板相连，在a处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针_(选填“有”或“无”)偏转。7.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，图中给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向_(从“1”“2”“3”中选择)运动，并且波长_(选填“不变”“变小”或“变长”)。8.如图所示，一光电管的阴极用极限波长0=5 000 的钠制成。用波长=3 000 的紫外线照射阴极，光电管阳极a和阴极k之间的电势差u2.1 v，饱和光电流的值(当阴极k发射的电子全部到达阳极a时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)i0.56 a。(1)求每秒钟内由k极发射的光电子数目；(2)求电子到达a极时的最大动能；(3)如果电势差u不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达a极的最大动能是多大？(普朗克常量h=6.6310-34 js)答案解析【课堂训练】1.【解析】选c。由光电效应的基本规律知,光的频率不变,逸出的光电子的最大初动能不变;入射光的强度减弱,单位时间内照射到金属上的光子数减少,因而单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少;只要入射光的频率大于金属的极限频率,就能产生光电效应,并且是瞬时的,不会因入射光的强度减弱而延长时间，a、b、d错,c对。2.【解析】选a。逸出功w0h0，w0(极限频率)，a正确；只有照射光的频率大于或等于金属极限频率0时，才能产生光电效应，b错；由光电效应方程ekhw0知，因不确定，无法确定ek与w0的关系，c错；光强enh，越大，e一定，则光子数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，d错。3.【解析】一个绿光子的能量:眼睛接收到的最小功率:答案：2.310-18 w4.【解析】设光电管所用金属材料的逸出功为w，根据爱因斯坦光电效应方程得：e=h-w e=2h-w 解组成的方程组得：e=h+e。答案：h+e【课后巩固】1.【解析】选b。我们周围的一切物体都在辐射电磁波，故a正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，b错误，c正确；根据黑体的定义知d正确。2.【解析】选b。依据光电效应方程ek=h-w0可知，ek-图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的ek-图线应该平行。图线的横截距代表了极限频率c，而因此钨的c大些。故正确答案为b。3.【解析】选a。设每秒发射的光子数为n,每个光子的能量发射功率为p=n,。4.【解析】选b、d。电子在磁场中做匀速圆周运动，由evb得动量大小和速度大小均和环绕半径成正比，b、d对；光电子的最大初动能之比为91，由爱因斯坦的光电效应方程可得：金属的逸出功所以仅由题设条件两种金属的逸出功的比值无法计算，a、c错误，故选b、d。5.【解题指南】在光电管的两极间加上反向电压(遏止电压)的目的是测量出光电子的最大初动能。【解析】选b、c。由图可知，在光电管的两极间加的是反向电压，当此电压达到 0.7 v时，电流表读数为0，说明此时的光电子恰好不能到达阳极，即遏止电压为u0.7 v，根据可以求出光电子的最大初动能为 0.7 ev，a错，c正确；当电键断开时，光电管和灵敏电流计、滑动变阻器的c、b部分组成闭合回路，在光的照射下有光电子逸出，在回路中形成光电流，b正确；当遏止电压 u0.7 v时，光电子恰好不能到达阳极，但还是有光电子逸出的，d错。6.【解析】当用紫外光照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子而带上了正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，从而指针发生了偏转。当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏转减小。使验电器指针回到零，用钠灯黄光照射，验电器指针无偏转，说明钠灯黄光的频率小于极限频率，红外光比钠灯黄光的频率还要低，更不可能发生光电效应。能否发生光电效应与入射光的强度无关。答案：(1)减小 (2)无7.【解析】因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由e=h知，频率变小，再根据c=知，波长变长。答案：1 变长8.【解析】(1)设每秒内发射的电子数为n，则=3.51012(个)。(2)由光电效应方程可知ekm=h-w0在ak间加电压u时，电子到达阳极时的动能为ek,ek=ekm+eu。代入数值得ek6.0110-19 j。(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关。如果电压u不变，则电子到达a极的最大动能不会变。答案：(1)3.51012 个(2)6