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课时训练8 光的粒子性
一、综合题
1.用紫光照射某金属恰能发生光电效应,现改用较弱的白光照射该金属,则( )
A.可能不发生光电效应
B.逸出光电子的时间明显变长
C.逸出光电子的最大初动能不变
D.单位时间逸出光电子的数目变多
答案:C
解析:由于白光内含紫光,所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变;又因为光强变弱,所以单位时间逸出光电子的数目变少,故C选项正确。
2.如图所示为一真空光电管的应用电路,其阴极金属材料的截止频率为4.5×1014Hz,则以下判断正确的是( )
A.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B.发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C.用λ=0.5μm的光照射光电管时,电路中有光电流产生
D.光照射时间越长,电路中的光电流越大
答案:BC
解析:在光电管中若发生了光电效应,单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关,光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断选项A、D错误。波长λ=0.5μm的光子的频率ν=Hz=6×1014Hz>4.5×1014Hz,可发生光电效应。所以,选项B、C正确。
3.在做光电效应的实验时,某种金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图可求出( )
A.该金属的截止频率和截止波长
B.普朗克常量
C.该金属的逸出功
D.单位时间内逸出的光电子数
答案:ABC
解析:依据光电效应方程Ek=hν-W0可知,当Ek=0时,ν=νc,即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的截止频率。图线的斜率k=。可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。据图象,假设图线的延长线与Ek轴的交点为C,其截距为W0,有tanθ=,而tanθ=h,所以W0=hνc。即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。
4.硅光电池是利用光电效应原理制成的,下列表述正确的是( )
A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
答案:A
解析:由光电效应实验规律可知B、C、D选项都不符合光电效应规律,A选项正确。
5.康普顿效应证实了光子不仅遵守能量守恒,也遵守动量守恒。如图给出了光子与静止电子碰撞后,电子的运动方向,则碰后光子可能沿方向 运动,并且波长 (选填“不变”“变短”或“变长”)。
答案:1 变长
解析:因光子与电子的碰撞过程动量守恒,所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致,可见碰后光子运动的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通过碰撞,光子将一部分能量转移给电子,能量减少,由ε=hν知,频率变小,再根据c=λν知,波长变长。
6.“神光Ⅱ”装置是我国规模最大、国际上为数不多的大功率固体激光系统,利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的一束紫外激光,已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,求该束紫外激光所含的光子个数。(结果保留一位有效数字)
答案:4×1021
解析:每个光子的能量ε=hν=,故所含的光子数为n=个≈4×1021个。
7.如图,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV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0.60V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零,求:
(1)此时光电子的最大初动能的大小;
(2)该阴极材料的逸出功。
答案:(1)0.6eV (2)1.9eV
解析:设用光子能量为2.5eV的光照射时,光电子的最大初动能为Ek,阴极材料逸出功为W0,当反向电压达到U=0.60V以后,具有最大初动能的光电子也达不到阳极,因此eU=Ek,由光电效应方程得Ek=hν-W0
由以上两式解得Ek=0.6eV,W0=1.9eV
所以此时最大初动能为0.6eV,该材料的逸出功为1.9eV。
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