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課時作業(yè)（三十四）光電效應(yīng) 光的波粒二象性 [基礎(chǔ)小題練] 1．根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量E等于(h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速和波長)(　　) A．h B．h C.hλ D． 【解析】　根據(jù)E＝hν，ν＝得：E＝h，故A對． 【答案】　A 2．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的(　　) A．頻率 B．強(qiáng)度 C．照射時間 D．光子數(shù)目 【解析】　由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek只與頻率ν有關(guān)，故選項(xiàng)B、C、D錯，選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 3．頻率為ν的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm.改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)(　　) A．Ekm－h(huán)ν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 【解析】　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C. 【答案】　C 4．三種不同的入射光A、B、C分別射在三種不同的金屬a、b、c表面，均恰能使金屬中逸出光電子，若三種入射光的波長λA>λB>λC，則(　　) A．用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．用入射光A和B照射金屬c，均可使金屬c發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．用入射光B和C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 【解析】　恰能使金屬逸出光電子，說明入射光的頻率恰好等于金屬的截止頻率，由題意知入射光的頻率νA<νB<νC，A的頻率最小，用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；A、B光的頻率都小于C的頻率，用入射光A和B照射金屬c，金屬c不能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤；C的頻率比A、B的頻率都大，所以用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；A的頻率小于B、C的頻率，所以用入射光B、C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)，D正確． 【答案】　CD 5.某金屬在光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則(　　) A．普朗克常量為 B．入射光的頻率為3νc時，逸出的光電子的最大初動能為2E C．頻率大于2νc的入射光照射該金屬時才會發(fā)生光電效應(yīng) D．若光在真空中的速度為c，則波長大于的光照射該金屬時才會發(fā)生光電效應(yīng) 【解析】　由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，結(jié)合圖象可知金屬的逸出功W0＝E，極限頻率為νc，所以hνc－W0＝0，解得h＝，A錯誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，則Ek′＝h3νc－W0＝2E，B正確；由題圖可知頻率不低于νc的入射光照射該金屬時會發(fā)生光電效應(yīng)，即波長不大于的光照射該金屬時才會發(fā)生光電效應(yīng)，C、D錯誤． 【答案】　B 6．如圖甲所示為某實(shí)驗(yàn)小組成員研究某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓隨照射光頻率變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的遏止電壓隨照射光頻率變化的關(guān)系圖象，電子的電荷量e＝1.610－19 C，則下列說法正確的是(　　) A．圖甲中滑動變阻器的滑片移到最左端，電流計G的示數(shù)為零 B．由圖乙得普朗克常量為6.410－33 Js C．由圖乙可知，該金屬的極限頻率為5.01014 Hz D．當(dāng)照射光的頻率為17.51014 Hz時，逸出的光電子的最大初動能為3.210－19 J 【解析】當(dāng)題圖甲中滑動變阻器的滑片移到最左端，光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)，回路中仍有光電流，電流計的示數(shù)不為零，A項(xiàng)錯誤；由Uc＝ν－v0可知，圖象的斜率＝ Vs，得h＝6.410－34 Js，B項(xiàng)錯誤；當(dāng)Uc＝0時，ν＝ν0＝5.01014Hz，C項(xiàng)正確；當(dāng)照射光的頻率為17.51014 Hz時，逸出的光電子的最大初動能為Ek＝eUc＝8.010－19 J，D項(xiàng)錯誤． 【答案】　C [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．科學(xué)探究——利用光電管探究光電效應(yīng)的規(guī)律 如圖為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.51014 Hz，則以下判斷中正確的是(　　) A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率 B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度 C．用λ＝0.5 μm的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生 D．光照射時間越長，電路中的電流越大 【解析】　在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)．據(jù)此可判斷A、D錯誤，B正確．波長λ＝0.5 μm的光子的頻率ν＝＝ Hz＝61014 Hz＞4.51014 Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以C正確． 【答案】　BC 8．科學(xué)探究——用圖象法研究光電效應(yīng)的規(guī)律 如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數(shù)()的關(guān)系圖象，由圖象可知(　　) A．圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長 B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0 C．該金屬的逸出功等于－E D．若入射光的波長為，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E 【解析】　圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數(shù)的關(guān)系圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為Ek＝hc－W，由圖象可知Ek＝0時，hc＝Eλ0，選項(xiàng)B正確；由Ek＝hc－W，并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功W＝E，選項(xiàng)C錯誤；若入射光的波長為，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E，選項(xiàng)D正確． 【答案】　BD 9．生活科技——光的粒子性在激光器原理中的體現(xiàn) 某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.510－6 m，功率為5.010－3 W的連續(xù)激光．已知可見光波長的數(shù)量級為10－7m，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，該激光器發(fā)出的(　　) A．是紫外線 B．是紅外線 C．光子能量約為1.310－18 J D．光子數(shù)約為每秒3.81016個 【解析】　由于該激光器發(fā)出的光波波長比可見光長，所以發(fā)出的是紅外線，A錯誤，B正確．光子能量E＝hν＝h≈1.310－19 J，C錯誤．每秒發(fā)射的光子數(shù)n＝≈3.81016個，D正確． 【答案】　BD 10．實(shí)驗(yàn)探索——用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)探究光的波粒二象性 用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片．這些照片說明(　　) A．光只有粒子性沒有波動性 B．光只有波動性沒有粒子性 C．少量光子的運(yùn)動顯示波動性，大量光子的運(yùn)動顯示粒子性 D．少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性 【解析】　光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性，故D正確． 【答案】　D [綜合提升練] 11．紫光在真空中的波長為4.510－7 m，問：(h＝6.6310－34 Js，c＝3108 m/s) (1)紫光光子的能量是多少？ (2)用它照射極限頻率υc＝4.621014 Hz的金屬鉀能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？ (3)若(2)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動能為多少？ 【解析】　(1)E＝hν＝h＝4.4210－19 J. (2)ν＝≈6.671014 Hz，因?yàn)棣停睛蚦，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)． (3)光電子的最大初動能Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)≈1.3610－19 J. 【答案】　(1)4.4210－19 J　(2)能　(3)1.3610－19 J 12．如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零． (1)求此時光電子的最大初動能的大小； (2)求該陰極材料的逸出功． 【解析】　設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ek，陰極材料逸出功為W0. 反向電壓達(dá)到U＝0.60 V時，具有最大初動能的光電子到不了陽極，因此eU＝Ek 由光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0 由以上兩式得Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV. 【答案】　(1)0.6 eV　(2)1.9 eV