粤教版选修35光电效应 光子 康普顿效应及其解释 第1课时 作业.docx

4.1光电效应 4.2光子 4.3康普顿效应及其解释1小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示已知普朗克常量h6.631034 js.(1)图甲中电极a为光电管的_(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_hz，逸出功w0_j；(3)如果实验中入射光的频率7.001014hz，则产生的光电子的最大初动能ek_j.解析：(1)在光电效应中，电子向a极运动，故电极a为光电管的阳极(2)由题图可知，铷的截止频率c为5.151014 hz，逸出功w0hc6.6310345.151014 j3.411019 j.(3)当入射光的频率为7.001014hz时，由ekhhc得，光电子的最大初动能为ek6.631034(7.005.15)1014 j1.231019 j.答案：(1)阳极(2)5.151014(5.125.18)1014均视为正确3.411019(3.393.43)1019均视为正确(3)1.231019(1.211.25)1019均视为正确2.(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象，由图象可知()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2e【解析】题中图象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正确，而选项c、d错误【答案】ab3对光电效应的理解不正确的是()a在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子b如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应c发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大d由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同【解析】按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小综上所述，选项a、b、d正确【答案】c4在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图216(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()图216a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【解析】由爱因斯坦光电效应方程ekhw0及遏止电压的含义可知，hw0euc，结合题意与图象可以判断，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【答案】a5(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 1014 hz 和5.441014 hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()a波长 b频率c能量 d动量解析：选a.根据爱因斯坦光电效应方程mvhw.由题知w钙w钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小根据p及p和c知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小选项a正确，选项b、c、d错误6.用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是()a用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大b用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高c用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短d用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大答案：d解析同种金属的逸出功是相同的，a错误；同种金属的截止频率是相同的，b错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，c错误；蓝光的频率比红光大，由ekhw0知，用红光照射时逸出的光电子的最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大，d正确。7.(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，则下列说法正确的是 ()a图象(a)表明光具有粒子性b图象(c)表明光具有波动性c用紫外光观察不到类似的图象d实验表明光是一种概率波解题探究：(1)什么情况下容易表现出波动性？提示：波长较长，时间较长，大量的光子容易表现出波动性。(2)什么情况下容易表现出粒子性？提示：波长短，时间短，少量的光子容易表现出粒子性。解答选abd。图象(a)曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性，图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，a、b正确；同时实验也表明光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，光波是一种概率波，d正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，c错误。8.关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是()a不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性b运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道c波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的d实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性答案abc解析不仅光具有波粒二象性，而且任何运动的物质也都具有波粒二象性，a正确，d错误。当运动的微观粒子通过一个小孔时，没有特定的运动轨道，只能知道出现在某个位置的概率，b正确。波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾、对立的，但在微观高速运动的现象中却是统一和谐的。c正确。9已知：功率为100 w灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c3.0108 m/s，普朗克常量h6.631034 js，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，计算灯泡每秒内发出的光子数【解析】波长为的光子能量为e设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为p，则n式中，k5%是灯泡的发光效率得：光子数n代入题给数据得n1.41019(个)【答案】1.41019个10a、b两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为eka、ekb.求该金属的逸出功【解析】由光电效应方程可得ekaeawekbebw又eaeb21，可解得该金属的逸出功weka2ekb.【答案】eka2ekb11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218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10 a，则每秒射到光电管b极的光