光电效应习题有答案.doc

黑体辐射和能量子的理解一、基础知识1、能量子(1)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子(2)能量子的大小：h，其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量h6.631034 Js.2、光子说：(1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。内容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为h，其中h是普朗克常量，其值为6.631034 Js. 二、练习1、下列可以被电场加速的是 ( B )A光子 B光电子 CX射线 D无线电波2、关于光的本性，下列说法中不正确的是（ B ）A光电效应反映光的粒子性 B光子的能量由光的强度所决定C光子的能量与光的频率成正比D光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子对光电效应实验的理解一、基础知识（用光电管研究光电效应的规律）1、常见电路(如图所示)2、两条线索(1)通过频率分析：光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大(2)通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大3、遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功二、练习1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上开关，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(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功 答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U00.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0Ekm由光电效应方程知EkmhW0由以上二式得Ekm0.6 eV，W01.9 eV.2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照到阴 极K上时，电路中有光电流，则(说明:右侧为正极)()A若换用波长为1(10)的光照射阴极K时，电路中一定没 有光电流B若换用波长为2(20，根据可知，波长为1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A错误；同理可以判断，B正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D错误3、(双选)如图所示, 在研究光电效应的实验中, 发现用一定频率的A单色光照射光电管时, 电流表指针会发生偏转, 而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应(AC) A. A光的频率大于B光的频率B. B光的频率大于A光的频率C. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD. 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a4、 如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键K，调节滑线变阻器，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。由此可知阴极材料的逸出功为（ A）A1.9 eV B0.6 eV C2.5 eV D3.1 eV5、2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯主要 成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理如图3所示电路可研究光电效应规律图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压现接通电源，用光子能量为105 eV的光照射阴极K，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为_，若增大入射光的强度，电流计的读数_(选填“为零”或“不为零”)(说明:左侧为正极)答案4.5 eV为零解析根据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为U6.0 V，由动能定理得eUEk；由爱因斯坦光电效应方程有EkEW0，解得光电管阴极材料的逸出功为W04.5 eV；若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零6、(2010江苏单科12C(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_解析由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C正确，D错误答案C7、(2010浙江理综16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断出()A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能答案B解析由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程EkmhW0及eUc20Ekm可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项A、C均错；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，选项D错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确8、(2010天津理综8)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的关系如图所示则这两种光 ()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解析由题图知，EkmaEkmb，故选项A错误；对同一光电管，由光电效应方程EkmhW0，知aCb，故选项B正确；由x及知，频率越小，波长越长，间距越大，即xaxb，故选项C正确；因anb，频率ab，因此a光照射金属时恰能逸出光电子，b光照射时则不能逸出光电子，选项B错误根据临界角公式sin C知两束光的临界角Ca|E5E2|，故选项D正确Ek图象的考查一、基础知识1、 爱因斯坦光电效应方程EkhW0h：光电子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功Ek：光电子的最大初动能2、由Ek图象(如图1)可以得到的信息(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh. 二、练习1、如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象由图象可知 ()A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于hcC入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为答案ABC解析由题图并结合EkhW0得，EkhE，故逸出功W0E，故选项A对；当Ek0时，c，故Ehc，故选项B对；2c时，可得出EkE，故选项C对；当入射光的频率为时，不发生光电效应，故选项D错2、如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知 ()A该金属的截止频率为4.271014 HzB该金属的截止频率为5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV解析图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程EkhW0可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0hc eV1.77 eV，D错误答案AC光电效应方程简单的计算1、已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长(电子质量me9.111031 kg，普朗克常量h6.631034 Js,1 eV1.601019 J)答案2.01107 m解析根据爱因斯坦光电效应方程W0mev2所以2.01107 m.2、下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s)()A2种B3种C4种D5种答案A解析要发生光电效应，则入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm的光的能量为Ehh6.631034 J4.971019 J，大于铯和钙的逸出功所以A选项正确3、紫光在真空中的波长为4.5107 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为04.621014 Hz的金属钾能否产生光电效应？若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h6.631034 Js)答案(1)4.421019 J(2)能1.361019 J解析(1)Ehh4.421019 J(2)6.671014 Hz，因为0，所以能产生光电效应光电子的最大初动能为EkmhW0h(0)1.361019 J.