第节光电效应.doc

学业分层测评(十四)
(建议用时：45分钟)
学业达标]
1．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么(　　)
A．从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增大
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
【解析】　光电效应几乎是瞬时发生的，与入射光强度无关，A不对．由于已经发生光电效应，说明入射光的频率大于该金属的极限频率，当频率保持不变时，一定能发生光电效应，D错．入射光的强度减弱，说明单位时间内入射到金属表面的光子数减少，所以单位时间内从金属表面逸出的光电子数目也将减少，C选项正确．逸出的光电子的最大初动能与入射光频率有关，与入射光强度无关，B错．
【答案】　C
2．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(　　)
A．频率变大　　　　　　 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
【解析】　光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，由λ＝，E＝hν，可知光子频率变小，波长变长，故D正确，A、C错误．由于光子速度是不变的，故B错误．
【答案】　D
3．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图5­1­4(a)、(b)、(c)所示的图像，则下列说法正确的是(　　)

图5­1­4
A．图像(a)表明光具有粒子性
B．图像(c)表明光具有波动性
C．实验表明光是一种概率波
D．实验表明光是一种电磁波
【解析】　用很弱的光做双缝干涉实验得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片(c)，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本实验表明光是一种概率波，但不能表明光是一种电磁波，故B、C均正确，D错误．
【答案】　ABC
4．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是(　　)
A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关
B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比
C．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系
D．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系
【解析】　Ek＝hν－W＝h－W，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能Ek与逸出功成线性关系．
【答案】　ACD
5．(多选)对于光的波粒二象性的理解正确的是(　　)
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
【解析】　光具有波粒二象性，大量光子显示波动性、个别光子显示出粒子性，光传播时显示波动性，与物质相互作用时显示粒子性，频率高显示粒子性，频率低显示波动性，而不是粒子和波转换．故B、C错误，A、D正确．
【答案】　AD
6．(多选)实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图5­1­5所示．下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是(　　)

图5­1­5
金属
钨
钙
钠
截止频率ν0/1014 Hz
10.95
7.73
5.53
逸出功W/eV
4.54
3.20
2.29
A.如用金属钨做实验得到的Ekm­ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
B．如用金属钠做实验得到的Ekm­ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
C．如用金属钠做实验得到的Ekm­ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2<Ek1
D．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν<ν1时，不可能有光电子逸出
【解析】　由光电效应方程Ekm＝hν－W可知Ekm­ν图线是直线，且斜率相同，A、B错误；由表中列出的截止频率和逸出功数据可知，C正确，当入射光的频率小于金属钨的截止频率时，不发生光电效应，不可能有光电子逸出，D正确．
【答案】　CD
7．太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射直接转换成电能．如图5­1­6所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．

图5­1­6
(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________个．
【解析】　由题图可以看出，光电管的B极为阴极，所以光应照射在B极上，要形成光电流，应加正向电压，即电源左边是正极，右边是负极，电流表是上正下负，Q＝It＝10×10－6×1 C＝10－5C，而n＝，所以含有6.25×1013个光电子．
【答案】　(1)电源左边是正极，右边是负极，电流表是上正下负
(2)B　(3)6.25×1013
8．紫光在真空中的波长为4.5×10－7m，问：
(1)紫光光子的能量是多少？
(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？
(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
【解析】　(1)紫光光子的能量
E＝hν＝h＝4.42×10－19 J.
(2)紫光频率
ν＝＝6.67×1014 Hz，
因为ν>ν0，所以能产生光电效应．
(3)光电子的最大初动能为
Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)
＝1.36×10－19 J.
【答案】　(1)4.42×10－19 J　(2)能 (3)1.36×10－19 J
能力提升
9．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．光的波粒二象性学说是牛顿的微粒说加惠更斯的波动说组成的
B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说
C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量E＝hν中，频率ν表示波的特性，E表示粒子的特性
D．光波不同于宏观观念中连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
【解析】　光的波粒二象性不是惠更斯的波动说与牛顿的粒子说相加，光子说也没有否定电磁说．
【答案】　CD
10．(多选)如图5­1­7所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接，用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而且另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转．下列说法正确的是(　　)

图5­1­7
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．电源正极可能与c接线柱连接
C．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应
D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G→f
【解析】　用单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用单色光b照射时，电流计G的指针不偏转，说明单色光a的频率一定大于单色光b的频率，A对．单色光a照射时一定发生光电效应，单色光b照射时可能发生光电效应，但由于加反向电压，光电流为零，也可能没有发生光电效应，C错误，B对．若灵敏电流计的指针发生偏转，电流方向一定是与电子定向运动的方向相反，由e→G→f，D对．
【答案】　ABD
11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图5­1­8甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.

图5­1­8
(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“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W＝________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.
【解析】　(1)光电管中光束直接照射的K极为光电管的阴极，所以电极A为光电管的阳极．
(2)由Uc­ν图线可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz金属的逸出功W＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J＝3.41×10－19J.
(3)由光电效应方程Ek＝hν－W可得产生的光电子的最大初动能Ek＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J.
【答案】　(1)阳极　(2)5.15×1014　3.41×10－19　(3)1.23×10－19
12．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EkA、EkB.求该金属的逸出功.
【解析】　由光电效应方程可得：EkA＝EA－W，EkB＝EB－W，
又EA∶EB＝2∶1，可解得该金属的逸出功W＝EkA－2EkB.
【答案】　EkA－2EkB