《2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)13 量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說（含解析）教科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)13 量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說（含解析）教科版選修3-5（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時分層作業(yè)(十三)　量子概念的誕生　光電效應(yīng)與光的量子說 (時間：40分鐘　分值：100分) [基礎(chǔ)達標練] 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．(多選)以下關(guān)于輻射強度與波長關(guān)系的說法中正確的是(　　) A．物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波 B．當鐵塊呈現(xiàn)黑色時，說明它的溫度不太高 C．當鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色，說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強 D．早、晚時分太陽呈現(xiàn)紅色，而中午時分呈現(xiàn)白色，說明中午時分太陽溫度最高 BC　[由輻射強度隨波長變化關(guān)系圖知，隨著溫度的升高，各種波長的波的輻射強度都增加，而熱輻射不是僅輻射一種波長

2、的電磁波，選項B、C正確．] 2．(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．增大入射光的強度，光電流增大 B．減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，仍可能發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率為2ν的光照射，光電子的最大初動能變?yōu)樵瓉淼?倍 AC　[增大入射光的強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，光電流增大，A項正確．減小入射光的強度，只是光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象是否消失與光的頻率有關(guān)，而與光的強度無關(guān)，B項錯誤．改用頻率小于ν的光照射，但只要光的頻率大于極限頻率ν0仍然可以發(fā)生光電效應(yīng)，C項正確．

3、由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν－W逸＝mv2得：光頻率ν增大，而W逸不變，故光電子的最大初動能變大，但ν與mv2不成正比，故D錯誤．] 3．產(chǎn)生光電效應(yīng)時，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是(　　) A．對于同種金屬，Ek與照射光的強度無關(guān) B．對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比 C．對于同種金屬，Ek與照射光的時間成正比 D．對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成正比 A　[Ek＝hν－W＝h－W，同種金屬逸出功相同，最大初動能與照射光強度無關(guān)，與照射光的波長有關(guān)但不是反比例函數(shù)關(guān)系，最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系，但不是正比關(guān)系．] 4.(多選)如圖所示是某金屬

4、在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，由圖像可知(　　) A．該金屬的逸出功等于E B．該金屬的逸出功等于hν0 C．入射光的頻率為ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E D．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E ABD　[題中圖像反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當入射光的頻率恰為金屬的截止頻率ν0時，光電子的最大初動能Ek＝0，此時有hν0＝W0，即該金屬的逸出功等于hν0，根據(jù)圖線的物理意義，有W0＝E，故選項A、B、D正確，選項C錯誤．] 5．(多選)在光電效應(yīng)實驗中，分別用

5、頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb BC　[設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增

6、大，A項錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項錯誤．] 6．(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過．其原因可能是(　　) A．入射光太弱 B．入射光波長太長 C．光照時間太短 D．電源正、負極接反 BD　[金屬存在截止頻率，超過截止頻率的光照射金屬才會有光電子射出．發(fā)射的光電子的動能隨頻率的增大而增大，動能小時不能克服反向電壓，也不能有光電流．入射光的頻率低于截止頻率，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光照強弱無關(guān)，選項B正確，A錯誤；電路中電源正負極接反，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，D正確；光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時

7、間無關(guān)，C錯誤．] 二、非選擇題(14分) 7．紫光在真空中的波長為4.5×10－7 m，問： (1)紫光光子的能量是多少？ (2)用它照射極限頻率為ν0＝4.62×1014 Hz的金屬鉀時能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？ (3)若能產(chǎn)生，則光電子的最大初動能為多少？ (h＝6.63×10－34 J·s) [解析]　(1)紫光光子的能量 E＝hν＝h＝4.42×10－19 J. (2)紫光頻率 ν＝＝6.67×1014 Hz 因為ν>ν0，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)． (3)光電子的最大初動能為 Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J. [答案]　(1)4.42×10

8、－19 J　(2)能　(3)1.36×10－19 J [能力提升練] 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．(多選)紫外光電管是利用光電效應(yīng)原理對油庫等重要場所進行火災(zāi)報警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽極，K為陰極，只有當明火中的紫外線照射到K極時，c、d端才會有信號輸出．已知地球表面太陽光中紫外線的波長主要在315～400 nm之間，而明火中的紫外線的波長主要在200～280 nm之間．在光電效應(yīng)中，某種金屬的極限頻率所對應(yīng)的波長叫金屬的極限波長．下列說法正確的是(　　) A．要實現(xiàn)有效報警，陰極所用材料的極限波長應(yīng)大于280 nm B．明火照射到K極的

9、時間要足夠長，c、d端才有信號輸出 C．僅有太陽光照射光電管時，c、d端輸出的信號為零 D．火災(zāi)報警時，照射光電管的紫外線波長越大，逸出的光電子的最大初動能越大 AC　[只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率，即入射光的波長應(yīng)小于金屬的極限波長，才能發(fā)生光電效應(yīng)．要實現(xiàn)有效報警，光電管陰極的極限波長應(yīng)大于明火中的紫外線的波長，并小于太陽光中的紫外線的波長，A正確；c、d端有信號輸出，與明火照射到K極的時間無關(guān)，與紫外線的頻率有關(guān)，B錯誤；僅有太陽光照射光電管時，入射光的頻率小于金屬的截止頻率，不會發(fā)生光電效應(yīng)，c、d端輸出的信號為零，C正確；火災(zāi)報警時，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，照

10、射光電管的紫外線的波長越短，其頻率越大，逸出的光電子的最大初動能越大，D錯誤．] 2．在光電效應(yīng)實驗中，小明同學用同一實驗裝置，如圖(a)所示，在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示．則正確的是(　　) A．乙光的頻率大于甲光的頻率 B．甲光的波長小于丙光的波長 C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量 D．乙光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能 A　[由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及遏止電壓的含義可知，hν－W0＝eUc，結(jié)合題意與圖像可以判斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能

11、量大于甲光子能量，C錯誤，同時判斷乙光對應(yīng)光電子的最大初動能等于丙光對應(yīng)光電子的最大初動能，A正確，D錯誤，由ν＝知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B錯誤．] 3．(多選)以往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出．強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實． 光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖所示．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正

12、極，陽極A接電源負極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場．逐漸增大U，光電流會逐漸減小；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)(　　) A．U＝－　　 B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ BD　[由題意知，一個電子吸收一個光子不能發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為ν的強激光照射，則發(fā)生光電效應(yīng)，即吸收的光子能量為nhν，n＝2,3,4，….則由光電效應(yīng)方程可知：nhν＝W＋mv2(n＝2,3,4，…) ① 在減速電場中由動能定理得－eU＝0－mv2 ② 聯(lián)立①②得：U＝－(n＝2,3,4，…)，選項B、D正確．] 4

13、．(多選)美國物理學家密立根利用圖所示的電路研究金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系，描繪出圖中的圖像，由此算出普朗克常量h.電子電荷量用e表示，下列說法正確的是(　　) A．入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片P應(yīng)向M端移動 B．由圖像可知，這種金屬的截止頻率為νB C．增大入射光的強度，光電子的最大初動能也增大 D．由圖像可得普朗克常量表達式為h＝ BD　[入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，則遏止電壓增大，測遏止電壓時，應(yīng)使滑動變阻器的滑片P向N端移動，故A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，故C錯誤；根

14、據(jù)Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，圖線的斜率k＝＝，則h＝，當遏止電壓為零時，ν＝νB.故B、D正確．] 二、非選擇題(本大題共2小題，共26分) 5．(12分)經(jīng)測量，人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長為940 μm處．根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體最強輻射的波長與物體的絕對溫度的關(guān)系近似為Tλm＝2.90×10－1 m·K，由此估算人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s) [解析]　人體表面的溫度為T＝＝ K≈309 K≈36 ℃.人體輻射的能量子的值為ε＝h＝6.63×10－34× J＝2.12×10－22 J. [答案]　36 ℃　2

15、.12×10－22 J 6．(14分)光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)實現(xiàn)光信號與電信號之間相互轉(zhuǎn)換的裝置，其廣泛應(yīng)用于光功率測量、光信號記錄、電影、電視和自動控制等諸多方面．如圖所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長為5.0×10－7 m)．現(xiàn)用波長為4.8×10－7 m的某單色光照射B極． (1)電阻R上電流的方向是向左還是向右？ (2)求出從B極發(fā)出的光電子的最大初動能． (3)若給予光電管足夠大的正向電壓時，電路中光電流為10 μA，則每秒射到光電管B極的光子數(shù)至少為多少個？ [解析]　(1)B極板上逸出光電子，相當于電源的正極，A為負極，故流過R的電流向左． (2)Ekm＝h－h(huán) ＝6.63×10－34×3×108×－ J ＝1.66×10－20 J. (3)每秒電路中流過的電子電荷量 q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 C n＝＝個＝6.25×1013個． [答案]　(1)向左　(2)1.66×10－20 J (3)6.25×1013個 - 7 -