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现在a、b、c三束单色光，其波长关系为abc123.当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为ek，当改用c光束照射该金属板时_(选填“能”或“不能”)发生光电效应，若能发生光电效应，飞出的光电子的最大初动能为_【解析】对a、b、c三束光由光电效应方程可得wek，wek，由以上两式可解得ek，wek，当用c光束照射该金属板时wekcc3a，可解得ekw，ekcek.【答案】能ek2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w_j.(3)如果实验中入射光的频率7.001014 hz，则产生的光电子的最大初动能ek_j.【解析】(1)光电管中光束直接照射的k极为光电管的阴极，所以电极a为光电管的阳极(2)由uc图线可知，铷的截止频率c5.151014 hz，金属的逸出功whc6.6310345.151014 j3.411019j.(3)由光电效应方程ekhw可得产生的光电子的最大初动能ek6.6310347.001014 j3.411019 j1.231019 j.【答案】(1)阳极(2)5.1510143.411019(3)1.2310193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与照射光的强度有关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与照射光的频率成线性关系【解析】ekhwhw，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，故a、b、c项错误，d项正确【答案】d4实验得到金属钙的光电子的最大初动能ekm与入射光频率的关系如图所示下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是() 金属钨钙钠截止频率0/1014 hz10.957.735.53逸出功w/ev4.543.202.29a.如用金属钨做实验得到的ekm图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大b如用金属钠做实验得到的ekm图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大c如用金属钠做实验得到的ekm图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，ek2)，则ek2ek1d如用金属钨做实验，当入射光的频率1时，不可能有光电子逸出【解析】由光电效应方程ekmhw可知ekm图线是直线，且斜率相同，a、b错误；由表中列出的截止频率和逸出功数据可知，c错误，当入射光的频率小于金属钨的截止频率时，不发生光电效应，不可能有光电子逸出，d正确【答案】d5(多选)如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接，用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计g的指针会发生偏转，而且另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计g的指针不偏转下列说法正确的是() aa光的频率一定大于b光的频率b电源正极可能与c接线柱连接c用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应d若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由egf【解析】用单色光a照射光电管时，灵敏电流计g的指针会发生偏转，而用单色光b照射时，电流计g的指针不偏转，说明单色光a的频率一定大于单色光b的频率，a对单色光a照射时一定发生光电效应，单色光b照射时可能发生光电效应，但由于加反向电压，光电流为零，也可能没有发生光电效应，c错误，b对若灵敏电流计的指针发生偏转，电流方向一定是与电子定向运动的方向相反，由egf，d对【答案】abd6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极的光子数至少为多少个？【解析】(1)b极板上逸出光电子，相当于电源的正极，a为负极，故流过r的电流向左(2)ekmhh6.6310343108 j1.661020 j.(3)每秒电路中流过的电子电荷量qit101061 c1105 cn个6.251013个【答案】(1)向左(2)1.661020 j(3)6.251013个7我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 js，真空光速c3108 m/s) ()a1021 jb1018 jc1015 j d1012 j解析：选b.由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，ehh21018 j，故选项b正确8(多选)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是()a只调换电源的极性，移动滑片p，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压u0的数值b保持光照条件不变，滑片p向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大c不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大d阴极k需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选ac.只调换电源的极性，移动滑片p，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eumv，那么电压表示数为遏止电压u0的数值，故a项正确；当其他条件不变，p向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由i得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，b项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，c项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极k不需要预热，所以d项错误9.如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计g的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计g的指针不偏转。下列说法正确的是()aa光的频率一定大于b光的频率b电源正极可能与c接线柱连接c用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应d若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由egf解题思路：若灵敏电流计指针不偏转，一定没发生光电效应吗？提示：不一定。若所加电压为反向电压，发生光电效应也不一定有电流。解答：选abd。由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c接负极，d接正极：用某种频率的单色光a照射光电管阴极k，电流计g的指针发生偏转，知a光频率大于金属的极限频率。用另一频率的单色光b照射光电管阴极k时，电流计g的指针不发生偏转，知b光的频率小于金属的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率。(2)c接正极，d接负极：用某种频率的单色光a照射光电管阴极k，电流计g的指针发生偏转，知a光产生的光电子能到达负极d端。用另一频率的单色光b照射光电管阴极k时，电流计g的指针不发生偏转，知b光未产生光电子或产生的光电子不能到达负极d端，所以a光产生的光电子的最大初动能大，a光的频率一定大于b光的频率，a、b正确；由以上的分析可知，不能判断出用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应，故c错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由egf，故d正确。10.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。11.(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思路：(1)什么情况下容易表现出波动性？提示：波长较长，时间较