高二物理下册假期课时调研检测试题22.doc

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13.2 波粒二象性

1．光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
解析 只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，其大小与光强有关，与光照时间长短无关，A、B错由爱因斯坦光电效应方程知eUc＝Ek＝hν－W0(其中Uc为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W0为逸出功，ν为入射光频率)．C、D正确．
答案 CD
2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是(　　)
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
解析 金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，X射线的频率大于紫外线的频率．
答案 B
3．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是________．(填选项前的字母)

A．逸出功与ν有关
B．Ekm与入射光强度成正比
C．当ν<ν0时，会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
解析 由爱因斯坦的光电效应方程hν＝Ekm＋W得：
Ekm＝hν－W，因此Ekm－ν图象的斜率为h，故D正确；Ekm随入射光频率的增大而增大与光强无关，B错；逸出功是由金属自身决定的，与ν无关，A错；当ν＜ν0，无光电子逸出，C错．
答案 D
4．在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λo，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.
解析 由光电效应方程知，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，其中金属的逸出功W0＝hν0，又由c＝λν知W0＝，用波长为λ的单色光照射时，其Ek＝－＝hc.又因为eU＝Ek，所以遏止电压U＝＝.
答案 　(写为·也可)
5.太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．如图所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．
(1)在图上标出电源和电流表的正、负极．
(2)入射光应照射在________极上．
(3)若电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．
答案：(1)电源左边为正极，右边为负极　电流表是上正下负
(2)B　(3)6.25×1013
6．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知，光电子的最大初动能为________．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极时的最大动能为________．图乙中，电压表读数为2 V不变而照射光的强度增到原来的三倍，此时电子到达阳极时的动能是________．

解析 光子能量hν＝2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程hν＝mv＋W0，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU＝mv知，最大初动能mv＝eU＝0.6 eV
对题图乙当电压表读数为U′＝2 V时，电子到达阳极的最大动能Ek＝mv＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV.
根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，电压为2 V不变，则电子到达阳极的最大动能不变，仍为2.6 eV
答案 0.6 eV　2.6 eV　2.6 eV
7. (1)研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　)

(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是________．
解析 (1)入射光的频率相同，则光电子的最大初动能相同，由－eU＝－mv知，两种情况下遏止电压相同，故选项A、B错误；光电流的强度与入射光的强度成正比，所以强光的光电流比弱光的光电流大，故选项C正确，选项D错误．
(2)减小　光电子受到金属表面层中力的阻碍作用
答案 (1)C　(2)见解析
8.如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指针归零．用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带________电(选填“正”或“负”)；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率________红外线的频率(选填“大于”或“小于”)．
解析 毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因锌板被紫外线照射后发生电效应射出电子而带正电，故橡胶棒的负电荷与锌板正电荷中和一部分后，验电器指针偏角变小，用红外线照射锌板，验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应，说明锌板的极限频率大于红外线的频率．
答案 正　大于
9．用功率P0＝1 W的光源，照射离光源r＝3 m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长λ＝663 nm的单色光，试计算：
(1)1 s内打到金属板 1 m2面积上的光子数；
(2)若取该金属原子半径r1＝0.5×10－10m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？

10.某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为，求：
(1)阴极K所用金属的极限频率；
(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.
解 (1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理．
－eU1＝0－mv，－eU2＝0－mv
根据光电效应方程
mv＝hν1－W0，mv＝hν2－W0
其中W0＝hνc

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