光电效应、光子.doc

一、多项选择1、已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，则（AB ）A、当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B、当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0 C、当照射光的频率大于0时，若频率增大，则逸出功增大D、当照射光的频率大于0时，若频率增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 2、用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应.现将该单色光的光强减弱,则(AC)A光电子的最大初动能不变B光电子的最大初动能减少C单位时间内产生的光电子数减少D可能不发生光电效应3、下列说法中正确的是ABA用给定的单色光照射金属表面发生光电效应时，一般来说，若被照射的金属不同，则光电子的最大初动能不同B用不同频率的单色光照射同一种金属表面，若都能发生光电效应，则其最大初动能并不相同C发生光电效应时，最大初动能的最小值等于金属的逸出功D用某单色光照射某金属表面时，没有发生光电效应.若用多束这样的单色光同时照射表面同一处，则只要光束足够多，就有可能发生光电效应4、如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性已在图中标出，已知金属钨的逸出功为4.5eV。现分别用不同能量的光子照射钨板（各光子的能量在图上标出），那么下列各图中，光电子可能达到金属网的是 BD 5、如图甲，合上电键，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑线变阻器在，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，电子阳极时的最大动能为C A0.6eV B1.9eV C2.6eV D4.5eV6、在下图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么AC AA光的频率大于B光的频率 BB光的频率大于A光的频率C用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a7、如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴级材料的逸出功为A A1.9eV B0.6eV C2.5eV D3.1eV8、已知某金属产生光电效应的极限频率为0，现将频率为0的光照射在该金属上，则下列说法中正确的是AD A照射在金属上光的强度越大，单位时间内产生的光电子数目也越多。 B照射在金属上光的强度越大，产生的光电子的最大初动能越大。 C照射频率V越大，单位时间内产生的光电子的数目也越多。 D照射频率V越大，产生的光电子的最大初动能越大。9、一束单色光照射到处于基态的一些氢原子上。氢原子吸收光子后能辐射出频率1、2、3三种不同光子，且120）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B若换用波长为2（20）的光照射阴极K时，电路中光电流一定增大C若将变阻器活动端P从图中位置向右滑一些，仍用波长为0的光照射，则电路中光电流一定比P放在中点时增大D若将变阻器滑动端P从图中位置向左滑过中心O的过程中，其他条件不变，则电路中可能会出现没有光电流二、选择题18、在右图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的单色光照射光电管式，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的单色光照射时不发生光电效应，那么 （AC ） A光的频率大于光的频率B光的频率大于光的频率C用光照射光电管时渡过电流表的电流方向是流向 D用光照射光电管时流过电流表的电流方向是流向19、如图所示，一静电计的金属球与锌板相连，用紫外线灯照射锌板时，静电计指针发生偏转，则B A锌板和静电计的指针均带负电 B锌板和静电计的指针均带正电 C锌板带正电，静电计的指针带负电 D锌板带负电，静电计的指针带正电20、用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图象已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的Ek图线画在同一个坐标图中，以实线表示钨，虚线表示锌，则下列图象中正确的是A21、现有a、b、c三束单色光，其波长关系为.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定AA.a光束照射时，不能发生光电效应B.c光束照射时，不能发生光电效应C.a光束照射时，释放出的光电子数目最多D.c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小三、计算题22、光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面.如图所示，C为光电管，B极由金属钠制成（钠的极限波长为5.010-7m）.现用波长为4.810-7m的某单色光照射B极. （1）电阻R上电流的方向是 (选填“向左”或“向右”).（2）求出从B极发出的光电子的最大初动能.（3）若给予光电管足够大的正向电压时，电路中光电流为10A，则每秒射到光电管B极的光子数至少为多少个？ 解：（1）向左 （2） （3）每秒电路中流过的电子电量 每秒至少光子数目：23、人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，现有一个光源以功率P均匀地向各个方向发射波入的绿光，眼睛最远在多大距离能够看到这个光源？假设瞳孔在暗处的直径为D，且不计空气对光的吸收。 解：每个光子的能量是 每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量是： 瞳孔的面积为，而以光源为球心，以光源到眼的距离R为半径的球面积是于是 解得：24、人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。请问谁得出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.3eV，用某单色紫外线照射锌版时，逸出的光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线的波长.（电子质量me=9.111031Kg，普朗克常量h=6.631034Js，1Ev=1.601019J） 解：爱因斯坦提出光子说，m25、如下图是研究光电效应的实验电路现用等离子态的氢气（电离态）跃迁时所发出的光照射光电管的阴极K，测得微安表的示数是40 A，电压表的示数是20V已知光电管阴极材料的逸出功是3.6eV求： （1）氢气发光的最短波长； （3）光电管阴极材料的极限波长； （3）光电子到达阳极A的最大动能（普朗克恒量h=6.6310-34Js，电子的电量e=1.610-19C）。 解：（1） hmin= hc/max =13.61.610-19=2.210-18 Jmax=6.63 10-343108 /2.210-18 =9.110-8 m（2）h0 =hc/=w=3.61.610-19 =5.7610-19J极=6.63 10-343108 /5.7610-19 =3.510-7m（3）EKA EKK = e U ，EKK=h-wEKA=eU+ EKK =eU+h-w=20+13.6-3.6=30eV26、如图所示，在金属板P的左侧有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，面积足够大。在A点上方L处有一涂有荧光物质的金属条Q，且与光束平行。现有一波长为的极细光束射到A点发生了光电效应，能向各个方向发射出不同速率的光电子，但由于在金属板P的前方加有限制装置，只有平行于入射光方向的不同速率的光电子才能进入磁场中发生偏转，金属条Q受到光电子的冲击而发出荧光的部分集中在CD之间，且CD=L，光电子的质量为m，电量为e，光速为c。求：金属板逸出光电子后带什么电？金属板P的逸出功 正电 W=-27、分别用和的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为12，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？解：设此金属的逸出功为W,根据光电效应方程得如下两式：当用波长为的光照射时： 当用波长为34的光照射时： 又 解上面三式组成的方程组得：.28、铝的逸出功是4.2eV,现在将波长200nm的光照射铝的表面.求(1)光电子的最大初动能. (2)铝金属的遏止电压 (3)铝的截止频率 解：(1)光子的能量E=h=根据爱因斯坦光电效应方程有所以光电子的最大初动能为Ek= h-W0=1010-19-4.21.610-19=3.310-19J (2) 遏止电压Uc满足Ek=Uce ,所以Uc=Ek/e=3.310-19/1.610-192.1V (3)当光电子逸出时的动能为零时,再减小照射光的频率,便不能发生光电效应了,所以截止频率满足h0=W0 29、发光功率为P的点光源放在折射率为n的介质中，点光源向各个方向均发出波长为的单色光，在距点光源为l远处，垂直光的传播方向有一孔屏，小孔的面积为S，求ts内通过小孔的光子数。（设真空中光速为c，普朗克恒量为h） 解：E总=Pt 一个光子的能量E=单位面积的能量 30、用波长为1的紫外线照射钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是Ek1用波长为2（2N乙 CE甲E乙，N甲E乙，N甲N乙 26、用同一种单色光，在同一条件下，先后分别照射面积不同的两块锌片，都能够产生光电效应，则在这两个过程中所涉及到的物理量有可能不同的是 C A. 入射光子的能量 B. 光电子的逸出功 C. 光电子的初动能 D. 光电子的最大初速度 27、已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能EK跟入射光的频率的关系图象如图中的直线1所示。某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1。若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能，关于这种金属的最大初动能EK跟入射光的频率的关系图象应如图中的 C A. a B. b C. c D. 上述三条图线都不正确 28、光照射到金属表面上能够发生光电效应，下列关于光电效应的叙述中，正确的是（D ） A金属电子逸出功与入射光的频率成正比 B单位时间内逸出的光电子数与入射光强度无关 C用绿光照射金属比用紫光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大 D对某一种金属，入射光的波长必须小于极限波长才能产生光电效应 29、某光波射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做周围运动的最大半径为r，则该光波的频率为（设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h）( C)A. B. C. D. 30、某单色光照射到某金属时不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（D ）A延长光照时间 B增大光的强度C换用频率较低的光照射 D换用波长较短的光照射 31、用蓝光照射一光电管，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，则应 （A ）A改用紫光照射 B增大蓝光的强度C增大光电管上的加速电压 D改用绿光照射 32、如图所示，已知用光子能量为2.82eV的紫光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转。若将电路中的滑动变阻器的滑头P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1V，则该金属涂层的逸出功约为（A ）A. 2. 910-19J B. 4.510-19JC. 2. 910-26J D. 4. 510-26 J33、某种金属的逸出功为2.3eV，这意味着（C）A这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面B这种金属内部的电子克服原子核引力做大于2.3eV的功即可脱离表面C要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3eVD这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3eV 分析：某种金属的逸出功，是指金属表面的电子克服金属原子核的引力所做的功要想产生光电效应现象，照射光的能量必须大于逸出功三、填空题34、已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大动能为1.0eV，入射光的波长应为 m。 4.310935、如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零。用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率红外线（选填“大于”或“小于”）。 正，大于36、利用光电管产生光电流的电路如图所示电源的正极应接在 端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8A， 则每 秒从光电管阴极发射的光电子至少是 个（已知电子电量为 l.610-19C） 【答案】a ，51013 【分析】：要使电子加速，应在A极接高电势，故a端为电源正极。 由I ne/t，得 n =It/e 5101337、在右图所示的光电管的实验中，电源的正极应在_端（填“左”或“右”），如果实验仪器及线路完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是： _。 左、入射光波长太大四、计算题38、如图所示，一束波长为的强光射在金属板P的A处发生了光电效应，能从A处向各个方向逸出不同速率的光电子。金属板P的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B，面积足够大，在A点上方L处有一涂荧光材料的金属条Q，并与P垂直。现光束射到A处，金属条Q受到光电子的冲击而发出荧光的部分集中在CD间，且，光电子质量为m，电量为e，光速为c， （1）金属板P逸出光电子后带什么电？ （2）计算P板金属发生光电效应的逸出功W。 （3）从D点飞出的光电子中，在磁场中飞行的最短时间是多少？ 解：（1）由电荷守恒定律得知P带正电 （2分） （2）所有光电子中半径最大值 （2） （2分） （2分）逸出功 （4分）（3）以最大半径运动并经B点的电子转过圆心角最小，运动时间最短（2分） （2分） 且 （2分） 所以 （2分）39、如图所示，真空中金属板M、N相距为d，当N板用波长为的光照射时，电路中的电流恒为I.设电子的电荷量为e，质量为m，真空中光速为c. （1）求每秒到达M板的电子数. （2）当垂直于纸面再加一匀强磁场，且磁感应强度为B时，电路中的电流恰好为零，求从N板逸出光电子的最大初动能和N板的逸出功. 解：（1）设每秒到达M板的电子数为n，由电流强度的定义，有 故 （2）根据光电效应的原理，从N板逸出的光电子的动能和速度方向各不相同，加上磁场后，只要平行于N板且动能最大的电子不能到达M板，则其它方向，动能无论多大的电子均不能到达M板，此时，电路中电流恰好为零。设具有最大初动能的电子速率为，由牛顿第二定律，有 得： 故，电子的最大初动能 根据爱因斯坦光电效应方程，设N板的逸出功为W，有 解得： 评分标准：本题共20分，其中每式3分，其余每式2分。40、如图所示是利用光电效应现象测定金属极限频率的实验原理图，其中电源电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块平行金属板相距为d，当N受频率为的紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关S，调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小。当电压表示数为U时，电流恰好为零。（已知普朗克常量h、电子电荷量e、电子质量m、光速为c）则:金属板N的极限频率为多大？ 这时Rpb为多大？切断开关S，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零，当磁感应强度B为多大时，电流恰好为零？ 解：当电压为U，电流为零时有eU = mv02 mv02 = h h0 解式得：0 = 又U = E RPb = 5Ur/E 由题意知R = d = 2R 解得：B =一、填空题1、照射某种金属的光子的能量为5eV时，逸出的电子的最大初动能是1.5eV。如果照射这种金属的光子的能量为8eV，则逸出的电子的最大初动能为_eV。 4.52、某种金属在一束绿光照射下恰能逸出电子，若再增大光的强度，逸出的电子最大速度将_（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），而单位时间内逸出的电子数目将_。若将绿光撤去，改用透镜将红光聚焦在此金属上并经过很长时间，金属表面将_（选填“有”或“没有”）电子逸出。 (不变，增加，没有)3、下表中列举了几种金属的极限频率值。频率为的紫外线照射到这些金属上时，可以使_发生光电效应。 ( 铯、钠、锌)几种金属的极限频率金属铯钠锌银铂4、一个激光器能发出4.741014HZ的红光，则它在真空中波长是_.进入折射率为的透明介质后这束激光的波长为_,波速为_ 632.9nm 449.4nm 2.13104、8m/s5、（钍）经过一系列和衰变，变成（铅），则发生衰变的次数是_，发生衰变的次数是_ 6次 4次6、某单色光在某透明介质中的传播速度是1.5108m/s，在此介质中的波长是300nm，则此介质对这种色光的折射率为 ，这种色光在真空中的波长是 nm，这种色光光子的能量E= eV。2，600，2.17、 已知金属铯的极限频率是4.5451014Hz，金属钠的极限频率是6.0001014Hz，金属银的极限频率是1.1531015Hz，金属铂的极限频率是1.5291015Hz。当用波长为375nm的单色光照射它们时，可发生光电效应的金属是 。钠金属的逸出功W= eV。 铯和钠，2.49二、实验,探究题8、太阳能是一个巨大的能源，据估计，人类每年消费的能量仅相当于太阳在20分钟内投到地球上的能量，太阳的能量来源于太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变一个氦核的热核反应。写出这个核反应方程： 写出这一核反应释放出能量的表达式： 太阳光电能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能，右图是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压：在图上标出电源正、负极和电流表的正负接线柱；入射光照在 极上（填A或B）；若电流表读数是10A，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子的个数为 。 解： 4H He2e (2分) E=mc2=(4mPm2me)c2 （2分） 电源：左正、右负（2分）电流表：上正、下负（2分） B（2分） 6.251013个（2分）9、如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成，当用绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是（ ）A. 示意图中，a端应接电源的正极B. 放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁蕊M磁化，将衔铁N吸住C. 若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能增大D. 改用蓝光照射光电管阴极K时，电路中仍然有光电流10、光电管是应用光电效应的原理制成的光电元件。如图所示是光电管的工作电路，则图中电源的_（填a或b）端为正极，该电源的主要作用是_。 a（3分）；在光电管两极间形成电场，使光电子能定向移动，产生光电流（3分）11、如图所示，表示发生光电效应的演示实验，那么下列选项中正确的是（ABC） A发生光电效应时，光电子是从K极跑出来的 B灵敏电流计不显示读数，可能是因为入射光频率过低 C灵敏电流计不显示读数，可能是因为它的灵敏度过低 D如果把电池接反，一定不会发光光电效应了三、选择题12、用不同频率的紫外线分别照射钨板和锌板而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek，随入射光的频率v变化的Ekv图象。已知钨的逸出功为3.28eV，锌的逸出功为3.34eV，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一Ekv图象上，则下列图中正确的是（A ）13、某入射光照射到光电管上产生光电效应，若保持入射光频率不变，而降低入射光的强度，则（D）A、有可能不发生光电效应B、仍能发生光电效应，但光电子从阴极逸出的时间将增加C、逸出光电子的最大动能减小D、单位时间内逸出光电子的数目将减少 14、如图，在演示光电效应的实验中,原来不带