学人教版选修35 17.2光的粒子性 作业（3）.docx

2017-2018学年度人教版选修3-5 17.2光的粒子性 作业（3）1下列的若干叙述中正确的是a. 将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用b. 对于同种金属产生光电效应时逸出光电子的最大初动能ek与照射光的频率成线性关系c. 一块纯净的放射性元素的矿石经过一个半衰期以后它的总质量仅剩下一半d. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁多半径较大的轨道时，电子的动能减小原子的能量也减小了2现有a、b、c三束单色光，其波长关系为lalblc，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a. a光束照射时，释放光电子数目最多b. c光束照射时，释放光电子的最大初动能最小c. a光束照射时，不能发生光电效应d. c光束照射时，一定能发生光电效应32017年度中国10项重大科学进展中，位列榜首的是实现千公里级量子纠缠和密钥分发，创新性地突破了多项国际领先的关键技术。下列与量子理论有关的说法正确的是a. 德布罗意首先提出了量子理论b. 玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论c. 爱因斯坦认为光子能量是量子化的，光子能量e=hvd. 根据量子理论，增大光的照射强度光电子的最大初动能增加4以下有关近代物理内容的叙述正确的是a. 光电效应现象证明了光具有波动性b. 光电效应产生的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比c. 根据玻尔理论氢原子由高能级跃迁到低能级时释放核能d. 比结合能小的原子核反应生成比结合能大的原子核时释放核能5图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量e处在n4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光子已知金属钨的逸出功为4.54ev在这些光子中，能够使金属钨发生光电效应的总共有a. 2种 b. 3种 c. 4种 d. 5种6光电效应实验得出了很多重要的实验结论下列对光电效应的说法中，正确的是a. 每种金属都存在一个极限频率，极限频率越大的金属材料的逸出功越大b. 金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，从而从金属表面逸出c. 只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应d. 发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能越大7氢原子能级图如图所示，用大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光电管阴极k，测得光电管电流的遏止电压为7.6 v，已知普朗克常量h=6.631034 js，电子电量e=1.61019 c，下列判断正确的是a. 电子从阴极k表面逸出的最大初动能为2.6 evb. 阴极k材料的逸出功为7.6 evc. 阴极k材料的极限频率为6.271014 hzd. 氢原子从n=4跃迁到n=2能级，发射出的光照射该光电管阴极k时能发生光电效应8用同一实验装置如图甲研究光电效应现象，分别用a、b、c三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为uc1，下列论述正确的是a. b光束光子的能量最小b. a、c两束光的波长相同，且比b光的波长短c. 三个光束中b光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多d. 三个光束中b光束照射时光电管发出的光电子最大初动能最大9如图所示，用波长为的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的3倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常数为h，真空中光速为c。该金属的逸出功为（ ）a. b. c. d. 10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，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示。下列说法正确的是a. 验电器的指针带正电b. 若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出功增大c. 若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少d. 若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应11玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，提出具有量子特征的氢原子模型，其能级图如图所示有一个发光管里装有大量处于n4能级的氢原子，利用这个发光管的光线照射金属钠的表面已知金属钠的极限频率是5.531014 hz，普朗克常量h6.631034 js，1 ev1.61019 j.(1)发光管可能发射几种不同能量的光子？(2)发光管能使金属钠发生光电效应吗(通过计算回答)?(3)求出发光管照射金属钠所发射的光电子的最大初动能12在如图所示的装置中，k为一个金属板，a为一个金属电极，都密封在真空玻璃管中，单色光可通过玻璃壳照在k上，e为可调直流电源。实验发现，当用某种频率的单色光照射k时，k会发出电子(光电效应)，这时，即使a、k间的电压等于零，回路中也有电流，当a的电势低于k时，电流仍不为零。a的电势比k低得越多，电流越小，当a比k的电势低到某一值uc(遏止电压)时，电流消失。当改变照射光的频率时，遏止电压uc也将随之改变。如果某次实验我们测出的一系列数据如图所示，若知道电子的电荷量e，则根据图象可求出该金属的截止频率为多少？该金属的逸出功w0为多少？普朗克常量h为多少？13如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极k，实验测得流过g表的电流i与ak之间的电势差uak满足如图乙所示规律，取h6.631034 js。结合图象，求：(以下所求结果均保留两位有效数字) (1)每秒钟阴极发射的光电子数;(2)光电子飞出阴极k时的最大动能；(3)该阴极材料的极限频率。14康普顿效应告诉我们，光子除了具有能量之外还有动量，光子能量为，而动量则为。一些科学家设想为航天器安装一面由高强度的轻质柔性薄膜涂上高反光率的材料而制成的“薄膜镜片太阳帆”，利用太阳光驱动航天器做星际旅行。现为某飞往火星的航天器安装了一面积为s =4 xl04m2的太阳帆，且已知在某区域沿垂直于阳光方向太阳光在太阳帆单位面积上的功率约为p =1 kw/m2,光在真空中的传播速度c =3.ox 10s m/s。求该航天器在此区域因“太阳帆”所获得的最大动力。（结果保留2位有效数字，提示:光子与太阳帆的碰撞可视为弹性碰撞，碰撞中光子动量变化量为p=2p)试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1ab【解析】a、核力是强相互作用，具有饱和性和短程性；故将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用力且每个核子只跟邻近的核子发生核力的作用；故a正确；b、根据光电效应方程ek=hvw0知，光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，故b正确；c、一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，有半数发生衰变，不是总质量仅剩下一半，故c错误；d、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收光子，原子的能量增加，根据ke2r2=mv2r知，电子的动能减小，故d错误；故选ab。【点睛】根据光电效应方程得出光电子最大初动能与照射光频率的关系，经过一个半衰期，有半数发生衰变，衰变后，不是该物质没有了，而是转化为另一种物质，根据电子轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力分析电子动能的变化。2cd【解析】波长关系为abc，则abcb光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应。故cd正确，a错误。根据光电效应方程：ekm=hc-w0，知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大。故b错误。故选cd。点睛：解决本题的关键掌握光电效应的条件，光电效应方程及单位时间内放出光电子的数目由入射光的强度决定，最大初动能由光的频率决定3bc【解析】普朗克首先提出了量子理论，选项a错误；玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论，成功揭示了氢原子光谱，选项b正确；爱因斯坦认为光子能量是量子化的，光子能量e=hv，选项c正确；根据爱因斯坦光电效应理论，增大光的频率光电子的最大初动能增加，选项d错误；故选bc.4d【解析】光电效应现象证明了光具有粒子性，故a错误。根据光电效应方程知，ekm=hvw0知光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系。故b错误。氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，即能量，而这个能量不是核能，故c错误；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能。故d正确。【点睛】光电效应说明光具有粒子性，根据光电效应方程分析光电子的最大初动能与入射光的频率的关系，当原子核发生变化时才会释放出核能。5b【解析】处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为c42=6种，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66ev，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89ev，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55ev，均小于4.54ev，不能使金属钨发生光电效应，其它3种n=4到n=1，n=3到n=1，n=2到n=1三种跃迁放出的光子能量都大于4.54ev故b正确，acd错误。故选b。点睛；本题关键是掌握发生光电效应的条件，即光子能量大于逸出功；从高能级向低能级跃迁时辐射光子的种数cn2，其中能量大于逸出功的能发生光电效应6a【解析】每种金属都存在一个极限频率，极限频率越大的金属材料的逸出功越大，选项a正确；金属内的每个电子只能吸收一个光子，当电子的能量大于金属的逸出功时从金属表面逸出，选项b错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，即使光照射的时间足够长，也不能使金属产生光电效应，选项c错误；发生光电效应时，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大，选项d错误；故选a.7c【解析】光电管电流的遏止电压为7.6 v，根据ue=ekm，可知电子从阴极k表面逸出的最大初动能为7.6 ev，选项a错误；大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时，辐射光子的能量为（-3.4ev）-（-13.6ev）=10.2ev，则阴极k材料的逸出功为10.2ev -7.6 ev=2.6ev，选项b错误；阴极k材料的极限频率为=wh=2.61.610196.631034hz=6.271014hz，选项c正确；氢原子从n=4跃迁到n=2能级，辐射光子的能量（-0.85e）-（-3.4ev）=2.55ev，小于金属的逸出功，则发射出的光照射该光电管阴极k时不能发生光电效应，选项d错误；故选c.8d【解析】a、根据euc=12mv2=hw0 ,入射光的频率越高,对应的截止电压uc 越大.所以a、c光的频率相等且小于b光的频率。故a错误；d正确；b、由c=t=f 可是频率越大，则波长越小，故ac波长相等并大于b的波长。故b错误；c、由图可以知道,a的饱和电流最大,因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多;故c错误;故选d9c【解析】接通开关,当电压表读数大于或等于u时,，电流表读数为零，遏止电压为u，根据光电效应方程，则光电子的最大初动能为：ekm=eu= -w0；用波长为的单色光照射时，ekm=3eu= -w0；联立解得：w0=，故c正确，abd错误。故选：c10a【解析】a项：锌板原来不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针亦带正电，故a正确；b项：金属的逸出功与金属本身的材料有关，与外界光的频率无关，故b错误；c项：增大紫外线灯照射的强度，即单位时间内照在单位面积上的光子数增大，所以单位时间内产生的光电子数增大，故c错误；d项：能否发生光电效应与光照强度无关，取决于照射光的频率和金属极限频率的关系，故d错误。点晴：解决题关键理解发生光电效应的条件为入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关和照射时间的长短无关。11(1)6种(2)能(3)10.46 ev【解析】 (1)由于发光管里装有大量处于能级的氢原子，则其能发出不同能量光子的数目种。)(2)金属钠的逸出功为 其中， ， 都大于逸出功，所以一定能发生光电效应(算出其中一组数据并进行比较，就可以给全分)。(3)发光管照射金属钠所发射的光电子的最大初动能应为从能级的氢原子跃迁至能级发出的，则。点睛：对于可能放出光子的组合，掌握光电效应发生条件，理解光电效应方程的应用，注意电子跃迁时，释放能量的计算及单位的转换。12 【解析】试题分析：由图可知读出金属的截止频率；根据光电效应方程，结合最大初动能与遏止电压的关系得出遏止电压与入射光频率的关系；再依据图象的斜率与截距的含义，从而即可求解（1）由图可知，当光的频率为时，遏止电压为0，此时入射光的频率等于金属的极限频率，所以该金属的极限频率，即截止频率为（2）设光电子的最大初动能为，根据光电效应方程有当a比k的电势低到某一值时，电流消失，光电子的最大初动能全部用来克服电场力做功，由动能定理有联立以上两式可得由上式可知， 图象斜率，截距为。，解得。（3）有，解得，13（1）4.01012个（2）9.610-20j（3）4.61014hz【解析】（1）每秒发射光电子个数n=imt/e=4.01012个（2）能量