2024高二物理寒假作业同步练习题光的粒子性含解析

光的粒子性1、如图所示，用弧光灯照耀锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()A．用紫外线照耀锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照耀锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷【答案】AD【解析】将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照耀锌板(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，进一步探讨表明锌板带正电．这说明在紫外线的照耀下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应．2、对光电效应的理解正确的是()A．金属钠的每个电子可以汲取一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．假如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【答案】BD【解析】依据爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率确定，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，电子必需具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照耀光的光子能量，且一个电子只能汲取一个光子，不能同时汲取多个光子，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对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B、D正确．3、某激光器能放射波长为λ的激光，放射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒放射的光量子数为()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc【答案】A【解析】每个光量子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒钟放射的总能量为P，则n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).4、用红光照耀光电管阴极发生光电效应时，光电子的最大初动能为Ek，饱和光电流为I，若改用强度相同的紫光照耀同一光电管，产生光电子最大初动能和饱和光电流分别为Ek′和I′，则下面正确的是()A．Ek′＜Ek，I′＞I B．Ek′＞Ek，I′＞IC．Ek′＜Ek，I′＝I D．Ek′＞Ek，I′＜I【答案】D【解析】因为紫光的频率比红光的频率高，所以Ek′＞Ek.因为两束光的强度相同，因而N红hν红＝N紫hν紫，所以光子数N红＞N紫，而饱和光电流又由入射的光子数确定，因此I＞I′.5、频率为ν的光照耀某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm.改为频率为2ν的光照耀同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()A．Ekm－hν B．2EkmC．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν【答案】C【解析】依据爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故选C.6、（多选）现用某一光电管进行光电效应试验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生【答案】AC【解析】由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流，因此D错误；在发生光电效应时，饱和光电流的大小与入射光的频率无关，入射光频率不变时，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；依据Ek＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高，最大初动能Ek变大，因此C正确．7、（多选）如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下推断正确的是()A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C．用λ＝0.5μm的光照耀光电管时，电路中有光电流产生D．光照耀时间越长，电路中的光电流越大【答案】BC.【解析】在光电管中若发生了光电效应，单位时间内放射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内放射光电子的数目有关．据此可推断A、D错误；波长λ＝0.5μm的光子的频率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz>4.5×1014Hz，可发生光电效应．所以选项B、C正确．8、（多选）如图所示是某金属在光的照耀下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν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hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E【答案】AB.【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ν的关系，依据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；依据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．9、以往我们相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汲取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相识，用强激光照耀金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内汲取多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被试验证明．光电效应试验装置示意图如图所示．用频率为ν的一般光源照耀阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率ν的强激光照耀阴极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KA之间就形成了使光电子减速的电场．渐渐增大U，光电流会渐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()A．U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W,e) B．U＝eq\f(2hν,e)－eq\f(W,e)C．U＝2hν－W D．U＝eq\f(5hν,2e)－eq\f(W,e)【答案】B.【解析】以从阴极K逸出的且具有最大初动能的光电子为探讨对象，由动能定理得：－Ue＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)由光电效应方程得：nhν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋W(n＝2，3，4…)解得：U＝eq\f(nhν,e)－eq\f(W,e)(n＝2，3，4…)故选项B正确．10、在光电效应试验中，飞飞同学用同一光电管在不同试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)，如图所示，则可推断出()A．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【答案】B.【解析】当光电管两端加上反向截止电压光电流为零时，则由动能定理得eq\f(1,2)mv2－0＝eUc，对同一光电管逸出功W0相同，运用不同频率的光照耀，有hν－W0＝eq\f(1,2)mv2，两式联立可得，hν－W0＝eUc.丙光的反向截止电压最大，则丙光的频率最大，选项A、C错误；又λ＝eq\f(c,ν)可知，λ丙<λ乙，选项B正确；又hν－W0＝eq\f(1,2)mv2－0＝eUc可知，丙光对应的光电子最大初动能最大，选项D错误．11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，试验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)试验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)假如试验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.【答案】(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确【解析】(1)在光电效应中，电子向A