【创新设计】高中物理 4.2 光电效应与光的量子说规范训练 教科版选修35.doc

2光电效应与光的量子说 (时间：60分钟)知识点基础中档稍难光电效应1、2光电效应实验规律34光电管56经典理论的困难7光子说及其对光电效应的解释8、910、11综合提升1213、14知识点一光电效应1当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是()a验电器内的金属箔带正电b有电子从锌板上飞出来c有正离子从锌板上飞出来d锌板吸收空气中的正离子解析发生光电效应时有光电子逸出，锌板上将由于缺少电子而带正电，所以选项a、b正确，选项c、d错误答案ab2光电效应实验的装置如图4-2-5所示，则下面说法中正确的是()图4-2-5a用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转b用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转c锌板带的是负电荷d验电器指针发生偏转是因为带上了正电荷解析将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电这说明在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板中缺少电子，于是带正电，a、d选项正确绿光不能使锌板发生光电效应答案ad知识点二光电效应实验规律3用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中可行的是()a增大光电管上的加速电压b增大绿光的强度c延长绿光的照射时间d改用强度较小的紫光照射解析增加最大初动能的方法只能是增加入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，所以选项b、c错误，选项d正确增大光电管上的加速电压只能增加光电流，不能增加光电子的最大初动能，所以选项a错误答案d4如图4-2-6为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头p位于ab上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有()图4-2-6a加大照射光强度b换用波长短的光照射c将p向b滑动d将电源正负极对调解析由光电管电路图可知阴极k电势低，阳极a电势高，如果k极有电子飞出，则它受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在g中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低这与光强、外加电压的大小及方向均无关可见要使指针发生偏转需增大照射光频率即缩短照射光的波长答案b知识点三光电管5关于光电管，下列说法正确的是()a光电管能把电信号转变为光信号b光电管能把光信号转变为电信号c光电管能放大光信号d光电管工作时阳极电势低于阴极电势解析光电管只能将光信号转变成电信号，而不能放大光信号，光电管工作时，阳极电势要高于阴极电势，才能保证电路中始终有光电流答案b6如图4-2-7所示是光电管使用原理图，下列说法不正确的是()图4-2-7a该装置可实现光信号与电信号转变b如果灵敏电流计不显示读数，可能是因为入射光频率过低造成的c如果把电源反接，电流表示数肯定为零d如果断开电键s，电流表示数不一定为零解析光电管的工作原理就是把光信号转变为电信号，该题图中电源为正向电源，阴极发射出光电子后在电场力作用下将向阳极a移动，如果灵敏电流计不显示示数，说明阴极k未发射光电子，这就说明照射光频率太低，未达到极限频率的缘故，如果此图中电流表显示示数，表明该金属发生了光电效应，有光电子打出，这时如果将电源反接，光电子的最大初动能大于光电子从阴极移向阳极克服电场力所做的功时，灵敏电流计将仍有示数，所以c不正确如果图中断开电键s，若原来灵敏电流表示数不为零，则此时仍不为零；若原来为零，则现在仍为零答案c知识点四经典理论的困难7光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有()a入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应b光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大c入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109 sd当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光强度成正比解析按经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，从金属中飞出的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度愈大，单位时间内辐射到金属表面的光子数愈多，被电子吸收的光子数自然也多，产生的光电子数也多，故不能解释的有a、b、c三项答案abc知识点五光子说及其对光电效应的解释8对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是()a太阳光是由各种单色光组成的复合光b在组成太阳光的各单色光中，其能量子最大的光为红光c在组成太阳光的各单色光中，其能量子最大的光为紫光d组成太阳光的各单色光，其能量子都相同解析根据棱镜散射实验得：太阳光是由各种单色光组成的复合光，故a正确根据能量子的概念得：光的能量与它的频率有关，而频率又等于光速除以波长，由于红光波长最长，紫光波长最短，可以得出各单色光中能量子最强的为紫光，能量子最弱的为红光，即b、d错，c正确答案ac9用波长为2.0107m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.71019j.由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.631034js，光速c3.0108m/s，结果取两位有效数字)()a5.51014hz b7.91014hzc9.81014hz d1.21015hz解析由爱因斯坦光电效应方程hekmw0和w0h0知07.91014hz.选项b正确答案b10在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图4-2-8所示则可判断出()图4-2-8a甲光的频率大于乙光的频率b乙光的波长大于丙光的波长c乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率d甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故d项错误；根据爱因斯坦光电效应方程ekhw0知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，故a错误、b正确；而截止频率是由金属决定的与入射光无关，故c错误答案b11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所示中的()解析图象斜率代表普朗克常量h，因此两条线应平行；横截距代表了极限频率0，0，因此钨的0大些答案b12伦琴射线管是用来产生x射线的一种装置，构造如图4-2-9所示真空图4-2-9度很高(约为104帕)的玻璃泡内，有一个阴极k和一个阳极a，由阴极发射的电子受强电场的作用被加速后打到阳极，会产生包括x光内的各种能量的光子，其中光子能量最大值等于电子的动能已知阳极和阴极之间的电势差u，普朗克常数h，电子电量e和光速c，则可知该伦琴射线管发出的x光的()a最短波长为 b最长波长为hc最小频率为 d最大频率为解析波长越短，频率越大，x光的能量最大等于打到阳极的电子动能，根据动能定理电子动能为eu，所以heu，a、b、c错误，d正确答案d13如图4-2-10所示为对光电管产生的光电子进行荷质比测定的原理图，两块平行金属板间距离为d，其中n为锌板，受紫外光照射后将激发出沿不同方向运动的光电子开关s闭合，电流表a有读数，若调节变阻器r，逐渐增大极板间的电压，a表读数逐渐减小，当电压表示数为u时，a表读数恰为零；断开s，在m、n间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为b时，a表读数也为零求光电子的荷质比e/m.图4-2-10解析a表读数为零，表明这时逸出的光电子即使具有最大初动能，也不能达到m板，有eumv，断开s，在m、n间加匀强磁场，若以最大速率运动的光电子做半径为d的圆周运动，则a表的读数也恰为0，故得半径：rd，得.答案14波长为0.17 m的紫外线照射到金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为b的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动，已知rb5.6106 tm，光电子质量m9.11031 kg，电荷