2019_2020学年高中物理课时分层作业13量子概念的诞生光电效应与光的量子说（含解析）教科版.docx

课时分层作业(十三)量子概念的诞生光电效应与光的量子说(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是()A物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高BC由辐射强度随波长变化关系图知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，选项B、C正确2(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于的光照射，仍可能发生光电效应D改用频率为2的光照射，光电子的最大初动能变为原来的2倍AC增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与光的强度无关，B项错误改用频率小于的光照射，但只要光的频率大于极限频率0仍然可以发生光电效应，C项正确由爱因斯坦光电效应方程hW逸mv2得：光频率增大，而W逸不变，故光电子的最大初动能变大，但与mv2不成正比，故D错误3产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成正比AEkhWhW，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，但不是正比关系4.(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图像，由图像可知()A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于h0C入射光的频率为0时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为EABD题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0知，当入射光的频率恰为金属的截止频率0时，光电子的最大初动能Ek0，此时有h0W0，即该金属的逸出功等于h0，根据图线的物理意义，有W0E，故选项A、B、D正确，选项C错误5(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量下列说法正确的是()A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkbBC设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有EkhW，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随的增大而增大，B项正确；又EkeU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eUhW，遏止电压U随增大而增大，A项错误；又有hEkW，W相同，则D项错误6(多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过其原因可能是()A入射光太弱 B入射光波长太长C光照时间太短D电源正、负极接反BD金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误二、非选择题(14分)7紫光在真空中的波长为4.5107 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为04.621014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h6.631034 Js)解析(1)紫光光子的能量Ehh4.421019 J.(2)紫光频率6.671014 Hz因为0，所以能产生光电效应(3)光电子的最大初动能为EkmhWh(0)1.361019 J.答案(1)4.421019 J(2)能(3)1.361019 J能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1(多选)紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出已知地球表面太阳光中紫外线的波长主要在315400 nm之间，而明火中的紫外线的波长主要在200280 nm之间在光电效应中，某种金属的极限频率所对应的波长叫金属的极限波长下列说法正确的是()A要实现有效报警，阴极所用材料的极限波长应大于280 nmB明火照射到K极的时间要足够长，c、d端才有信号输出C仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的信号为零D火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子的最大初动能越大AC只有入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长应小于金属的极限波长，才能发生光电效应要实现有效报警，光电管阴极的极限波长应大于明火中的紫外线的波长，并小于太阳光中的紫外线的波长，A正确；c、d端有信号输出，与明火照射到K极的时间无关，与紫外线的频率有关，B错误；仅有太阳光照射光电管时，入射光的频率小于金属的截止频率，不会发生光电效应，c、d端输出的信号为零，C正确；火灾报警时，根据光电效应方程EkhW0知，照射光电管的紫外线的波长越短，其频率越大，逸出的光电子的最大初动能越大，D错误2在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图(a)所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示则正确的是()A乙光的频率大于甲光的频率B甲光的波长小于丙光的波长C丙光的光子能量小于甲光的光子能量D乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能A由爱因斯坦光电效应方程EkhW0及遏止电压的含义可知，hW0eUc，结合题意与图像可以判断，W0相同，U1U2，则三种色光的频率为乙丙甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C错误，同时判断乙光对应光电子的最大初动能等于丙光对应光电子的最大初动能，A正确，D错误，由知，乙丙甲，B错误3(多选)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验装置示意如图所示用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()AUBUCU2hWDUBD由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射，则发生光电效应，即吸收的光子能量为nh，n2,3,4，.则由光电效应方程可知：nhWmv2(n2,3,4，)在减速电场中由动能定理得eU0mv2联立得：U(n2,3,4，)，选项B、D正确4(多选)美国物理学家密立根利用图所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系，描绘出图中的图像，由此算出普朗克常量h.电子电荷量用e表示，下列说法正确的是()A入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B由图像可知，这种金属的截止频率为BC增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大D由图像可得普朗克常量表达式为hBD入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程EkmhW0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故C错误；根据EkmhW0eUc，解得Uc，图线的斜率k，则h，当遏止电压为零时，B.故B、D正确二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5(12分)经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 m处根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tm2.90101 mK，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h6.631034 Js)解析人体表面的温度为T K309 K36 .人体辐射的能量子的值为h6.631034 J2.121022 J.答案36 2.121022 J6(14分)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5.0107 m)现用波长为4.8107 m的某单色光照射B极(1)电阻R上电流的方向是向左还是向右？(2)求出从B极发出的光电子的最大初