《高中物理 第4章 波粒二象性 1 量子概念的誕生 2 光電效應(yīng)與光的量子說學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 波粒二象性 1 量子概念的誕生 2 光電效應(yīng)與光的量子說學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-5（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．以下關(guān)于輻射強(qiáng)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(dāng)鐵塊呈現(xiàn)黑色時，說明它的溫度不太高 C．當(dāng)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(qiáng)度最強(qiáng) 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 E．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) 【解析】　由輻射強(qiáng)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(qiáng)度都增加，而熱輻射不是僅輻射一種波長的電磁波，選項B、C、E正確． 【答案】　BCE 2．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(qiáng)度，光電流增大 B．減小入射光的強(qiáng)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．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大 E．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 【解析】　增大入射光的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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．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正確，E錯誤． 【答案】　ACD 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(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：11010060】 A．對于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)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與照射光的頻率成線性關(guān)系 E．對于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系 【解析】　Ek＝hν－W＝h－W，同種金屬逸出功相同，最大初動能與照射光強(qiáng)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，不同種金屬，保持入射光頻率不變，最大初動能Ek與逸出功成線性關(guān)系． 【答案】　ADE 4．如圖416所示是某金屬在光的照射下，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(　　) 圖416 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 E．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E 【解析】　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(dāng)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，而選項C、E錯誤． 【答案】　ABD 5．能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是________提出的能量量子化理論． 【解析】　根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋． 【答案】　普朗克 6．如圖417所示為t1、t2溫度時的黑體輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系，則兩溫度的關(guān)系為________． 圖417 【解析】　根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律可知，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動． 【答案】　t1＞t2 7．現(xiàn)在a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.當(dāng)用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時________(選填“能”或“不能”)發(fā)生光電效應(yīng)，若能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子的最大初動能為________． 【解析】　對a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程可得： －W＝Ek，－W＝Ek， 由以上兩式可解得：＝Ek，W＝Ek， 當(dāng)用c光束照射該金屬板時－W＝Ekc λc＝3λa，可解得：＝Ek>W， Ekc＝Ek. 【答案】　能　Ek 8．紫光在真空中的波長為4.510－7 m，問： (1)紫光光子的能量是多少？ (2)用它照射極限頻率為ν0＝4.621014 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＝6.6310－34 Js) 【解析】　(1)紫光光子的能量 E＝hν＝h＝4.4210－19 J. (2)紫光頻率 ν＝＝6.671014 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) ＝1.3610－19 J. 【答案】　(1)4.4210－19 J　(2)能 (3)1.3610－19 J [能力提升] 9．在光電效應(yīng)實驗中，小明同學(xué)用同一實驗裝置，如圖418(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(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：11010061】 圖418 A．乙光的頻率大于甲光的頻率 B．甲光的波長大于丙光的波長 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 E．乙、丙兩種光對應(yīng)的光電子的最大初動能相等 【解析】　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、E正確，D錯誤，由ν＝知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B正確． 【答案】　ABE 10．以往我們認(rèn)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(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強(qiáng)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419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(qiáng)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接電源正極，陽極A接電源負(fù)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?。划?dāng)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)(　　) 圖419 A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ E.－ 【解析】　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(qiáng)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、E正確． 【答案】　BDE 11．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(qiáng)輻射的波長與物體的絕對溫度的關(guān)系近似為Tλm＝2.9010－1 mK，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＝6.6310－34 Js) 【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＝6.6310－34 J＝2.1210－22 J. 【答案】　36 ℃　2.1210－22 J 12．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4110所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長為5.010－7 m)．現(xiàn)用波長為4.810－7 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？ 圖4110 【解析】　(1)B極板上逸出光電子，相當(dāng)于電源的正極，A為負(fù)極，故流過R的電流向左． (2)Ekm＝h－h(huán) ＝6.6310－343108－ J ＝1.6610－20 J. (3)每秒電路中流過的電子電荷量 q＝It＝1010－61 C＝110－5 C n＝＝個＝6.251013個． 【答案】　(1)向左　(2)1.6610－20 J (3)6.251013個