2021高考物理大一轮复习题组层级快练:第十二单元 近代物理初步 作业51 Word版含答案
展开1.(2015·江苏)波粒二象性时微观世界的基本特征,以下说法正确的有( )
A.光电效应现象揭示了光的粒子性
B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等
答案 AB
解析 光电效应说明光的粒子性,所以选项A正确;热中子在晶体上产生衍射图样,即运动的实物粒子具有波的特性,即说明中子具有波动性,所以选项B正确;黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化,即黑体辐射是不连续的、一份一份的,所以黑体辐射用光的粒子性解释,即选项C错误;根据德布罗意波长公式λ=eq \f(h,p),p2=2mEk,又质子的质量大于电子的质量,所以动能相等的质子和电子,质子的德布罗意波较短,所以选项D错误.
2.(2014·广东)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是( )
A.增大入射光的强度,光电流增大
B.减小入射光的强度,光电效应现象消失
C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应
D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大
答案 AD
解析 增大入射光的强度,单位时间内发射的光电子数增加,则光电流增大,选项A正确;光电效应能否发生与照射光频率有关,与照射光强度无关,选项B错误;改用频率较小的光照射时,如果光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应,否则,不能发生光电效应,选项C错误;光电子的最大初动能Ek=hν-W0,故改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大,选项D正确.
3.关于光电效应,下列说法正确的是( )
A.极限频率越大的金属材料逸出功越大
B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应
C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小
D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多
答案 A
解析 逸出功W0=hν0,W0∝ν0,选项A正确;只有照射光的频率ν大于金属极限频率ν0,才能产生光电效应现象,选项B错误;由光电效应方程Ekm=hν-W0知,因ν不确定时,无法确定Ekm与W0的关系,选项C错误;光强E=nhν,ν越大,E一定,则光子数n越小,单位时间内逸出的光电子数就越少,选项D错误.
4.(2015·上海)某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料( )
A.仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子
C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子
答案 D
解析 根据爱因斯坦光电效应方程可知,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长有小于100 nm,小于钠、铜、铂三个的极限波长,都能产生光电子,故选项D正确,选项A、B、C错误.
5.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc,则( )
A.当用频率为2νc的单色光照射该金属时,一定能产生光电子
B.当用频率为2νc的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hνc
C.当照射光的频率ν大于νc时,若ν增大,则逸出功增大
D.当照射光的频率ν大于νc时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍
答案 AB
解析 入射光的频率大于金属的极限频率,照射该金属时一定能发生光电效应,选项A正确;金属的逸出功为W=hνc,又根据爱因斯坦光电效应方程eq \f(1,2)mv2=hν-W,当入射光的频率为2νc时,其光电子的最大初动能为eq \f(1,2)mv2=2hνc-hνc,所以选项B正确;若当入射光的频率由2νc增大一倍变为4νc时,其光电子的最大初动能为eq \f(1,2)mv2=4hνc-hνc=3hνc,显然不是随着增大一倍,选项D错误;逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现,与入射光的频率无关,选项C错误.综上所述选项A、B正确.
6.如图所示,一验电器与锌板相连,现用一紫外线灯照射锌板,关灯后指针仍保持一定偏角,下列判断中正确的是( )
A.用一带负电(电量较少)的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将增大
B.用一带负电(电量较少)的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将减小
C.若改用强度更大的紫外线灯照射锌板,验电器指针偏角将比原来大
D.若改用强度更大的红外线灯照射锌板,验电器指针一定偏转
答案 BC
解析 根据光电效应的原理可知锌板带正电,用带负电的小球与锌板接触会中和一部分锌板上的电荷,使锌板上的电荷量减少,同时验电器上的电荷量也减少,所以验电器指针偏角将减小,选项B正确,选项A错误;使验电器的指针回到零后,改用强度更大的紫外线灯照射锌板,会有更多的电子从锌板逸出,锌板带的电荷量更多,验电器张角更大,选项C正确;改用红外线照射,不一定发生光电效应,选项D错误.
7.如图所示的实验电路,当用黄光照射光电管中的金属涂层时,毫安表的指针发生了偏转.若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时,毫安表的读数恰好减小到零,此时电压表读数为U,这一电压称为遏止电压.欲使遏止电压增大,可以采用的措施为( )
A.增大黄光强度 B.延长照射时间
C.改用蓝光照射 D.改用红光照射
答案 C
解析 根据Uce=Ek,Ek=hν-W0,改用蓝光照射频率增大,光电子最大初动能也增大,遏止电压增大.
8.三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的金属a、b、c上,均恰能使金属中逸出光电子.已知三种光线的波长λ甲>λ乙>λ丙,则( )
A.用入射光甲照射金属b,可能发生光电效应
B.用入射光丙照射金属b,一定发生光电效应
C.用入射光甲和乙同时照射金属c,可能发生光电效应
D.用入射光乙和丙同时照射金属a,一定发生光电效应
答案 BD
解析 由c=λν和λ甲>λ乙>λ丙得ν甲<ν乙<ν丙.光乙能使金属b恰能发生光电效应,所以光甲不能使金属b发生光电效应,而光丙能,选项A错误,选项B正确,同理选项C错误,选项D正确.
9.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图.则这两种光( )
A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大
C.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距大
D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大
答案 BC
解析 由图可知b光照射时对应遏止电压UC2大于a光照射时的遏止电压UC1.因qU=eq \f(1,2)mv2,而hν=W+eq \f(1,2)mv2,所以b光照射时光电子最大初动能大,选项A错误,且可得νb>νa,λb<λa,故选项D错误,选项C正确.b光折射率大于a光折射率,所以a光临界角大,选项B正确.
10.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图像,已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.24 eV,若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标图中,用实线表示钨、虚线表示锌,则正确反映这一过程的图是( )
答案 B
解析 依据光电效应方程Ek=hν-W可知,Ek-ν图线的斜率代表了普朗克常量h,因此钨和锌的Ek-ν图线应该平行.图线的横截距代表了极限频率ν0,而ν0=eq \f(W,h),因此钨的ν0大些.综上所述,B图正确.
11.N为钨板,M为金属网,它们分别与电池的两极相连,各电池的电动势和极性如图所示,已知金属钨的逸出功为4.5 eV.现分别用不同能量的光子照射钨板(各光子的能量已在图上标出),那么如图中,没有光电子到达金属网的是( )
答案 AC
解析 加反向电压时,只要入射光子的能量hν≥W0+eU,即有光电子到达金属网,将各数值代入上式可判选项D中光电子能到达金属网;选项B加正向电压,且入射光电子能量大于逸出功,所以有光电子到达金属网.综上所述,选项A、C符合题意.
12.以往我们认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吸收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认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意如图.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应.换用同样频率ν的强激光照射阴极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.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;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 根据题目信息可知,普通光源照射时,电子只能吸收一个光子而成为自由电子,但激光照射时,电子则可以吸收多个光子而成为自由电子,设电子吸收了n个光子,即nhν-W=Ek,当光电子在反向电压的作用下使光电流减小到0时,有Ek=eU,联立可得U=eq \f(nhν-W,e),B项正确.
二、非选择题
13.(2016·江苏)几种金属的逸出功W0见下表:
由一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长的范围为4.0×10-7~7.6×10-6 m,普朗克常数h=6.63×10-34 J·s.
答案 钠、钾、铷能发生光电效应
解析 光子的能量E=eq \f(hc,λ),当λ=4.0×10-7 m时,E=5.0×10-19 J.
根据E>W0判断,钠、钾、铷能发生光电效应.
14.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过Ⓖ表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34 J·s.结合图像,求:(结果保留两位有效数字)
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能.
(2)该阴极材料的极限波长.
答案 (1)4.0×1012个 9.6×10-20 J (2)0.66 μm
解析 (1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数
n=eq \f(Im,e)=eq \f(0.64×10-6,1.6×10-19)(个)=4.0×1012(个)
光电子的最大初动能为:
Ekm=eU0=1.6×10-19 C×0.6 V=9.6×10-20 J.
(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程:Ekm=heq \f(c,λ)-heq \f(c,λ0),代入数据得λ0=0.66 μm.
15.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.
甲 乙
(1)图甲中电极A为光电管的______(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)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=________ J.
答案 (1)阳极(2)(5.12~5.18)×1014 (3.39~3.43)×10-19 (3)(1.21~1.25)×10-19
解析 (1)电路图为利用光电管产生光电流的实验电路,光电子从K极发射出来,故K为光电管的阴极,A为光电管的阳极.
(2)遏止电压对光电子做负功,有eUc=Ek=hν-W0,结合图像,当Uc=0时,极限频率ν0=5.15×1014 Hz,故逸出功W0=hν0=3.41×10-19 J.
(3)光电子的最大初动能Ek=hν-W0=hν-hν0=1.23×10-19 J.
材料
钠
铜
铂
极限波长(nm)
541
268
196
金属
钨
钙
钠
钾
铷
W0/(10-19 J)
7.26
5.12
3.66
3.60
3.41
2021高考物理大一轮复习题组层级快练:第十二单元 近代物理初步 作业53 Word版含答案: 这是一份2021高考物理大一轮复习题组层级快练:第十二单元 近代物理初步 作业53 Word版含答案,共6页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
2021高考物理大一轮复习题组层级快练:第十二单元 近代物理初步 作业52 Word版含答案: 这是一份2021高考物理大一轮复习题组层级快练:第十二单元 近代物理初步 作业52 Word版含答案,共7页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
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