4.2光电效应方程及其意义 达标作业(Word解析版)

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名称 4.2光电效应方程及其意义 达标作业(Word解析版)
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文件大小 878.5KB
资源类型 教案
版本资源 粤教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-11-15 11:57:32

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文档简介

2021-2022学年粤教版(2019)选择性必修第三册
4.2光电效应方程及其意义 达标作业(解析版)
1.如图甲、乙所示是、两种单色光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样,则(  )
A.光的频率比光的低
B.、两种单色光的颜色可能分别是红色和蓝色
C.两光照射在同一金属板上,如果光能使金属发生光电效应,光也一定能
D.若两光均是氢原子从激发态跃迁至基态发出的,则产生光的激发态能级更高
2.用不同频率的光照射某种金属时,逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示,图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为,与横轴交点横坐标为b,电子的电荷量大小为e,则由图获取的信息,正确的是(  )
A.该金属的截止频率为a
B.该金属的逸出功为b
C.普朗克常量为
D.入射光的频率为2b时,遏止电压为
3.如图所示,真空中有一平行板电容器,电容为C,两极板M、N分别由银和锌(其极限频率分别为v1和v2)制成。现用频率为v()的单色光持续照射两极板内表面,已知普朗克常量h,电子的电荷量为e,则电容器两个极板最终带电情况是(  )
A.N极板带负电,带电荷量为
B.N极板带正电,带电荷量为
C.M极板带负电,带电荷量为
D.M极板带正电,带电荷量为
4.如图所示,波长为入和的两种单色光射入三棱镜,经折射后射出两束单色光a和b,则这两束光(  )
A.在三棱镜中的传播速度
B.进入三棱镜后各自的波长都不变
C.在增大入射角的过程中,单色光a先发生全反射
D.对于同种阴极材料,若a光能发生光电效应,则b光一定也能发生光电效应
5.在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量和所用材料的逸出功可表示为(  )
A. eb B.ek -eb C.ek eb D.ek -
6.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,则下列说法正确的是(  )
A.a光的频率大
B.b光的波长小
C.b光子的能量大
D.照射该光电管时b光使其逸出的光电子最大初动能大
7.某同学在研究光电效应实验中,用同一光电管在不同实验条件下,得到了如图所示的甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是(  )
A.甲的频率大于乙的频率
B.乙的波长大于丙的波长
C.乙的截止频率大于丙的截止频率
D.甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能相等
8.在某次实验中,用频率为的一束绿光照射极限频率(也称“截止频率”)为金属时发生了光电效应现象,则下列说法正确的是(  )
A.该金属的逸出功为
B.若改用红光来照射,则一定不能发生光电效应
C.若把这束绿光遮住一半,则逸出的光电子最大初动能将减小一半
D.在本实验中,调节反向电压可使光电流恰好为零,此电压大小
9.一束波长为500mm,功率为1.0W的激光可聚焦成一个半径为500nm的光斑,此激光照射在半径和高度均为500nm的圆柱体上,如图所示。假设圆柱体的密度与水相同且完全吸收辐射,已知普朗克常量为6.626×10-34J·s,则(  )
A.每个光子动量大小为1.32×10-30kg·m/s
B.激光每秒发射的光子约为2.5×1018个
C.圆柱体的加速度约为8.5×108m/s2
D.圆柱体受到的作用力随着激光功率的增大而减小
10.为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN(两束光关于O'O对称),在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.在玻璃棱镜中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B.若光束倾斜射入平行玻璃砖,则光束b比光束a的侧移量小
C.用同样的装置做“双缝干涉”实验,a光的条纹间距大
D.用同样的装置研究光电效应规律,a光的遏止电压更大
11.下列说法中正确的是(  )
A.图甲是由于海面下层空气的折射率比上层空气的折射率小形成的,其中是蜃楼
B.图乙中平行光、经过三棱镜后交于点,则、光以相同入射角从空气斜射入平行玻璃砖时,光侧移量大
C.图丙为分别用、、三束光照射同一光电管得到的电流随电压变化图像,则、、三束光的频率
D.图丁中是偏振片,是光屏,白炽灯照射时,缓慢转动,光屏上亮度发生变化,说明光波是横波
12.如图甲所示为光电效应实验的电路图,某次实验中保持光的颜色和光照强度不变,通过实验操作,得到电流表的示数I随电压表的示数U变化规律如图乙所示,则下列说法正确的是(  )
A.滑动变阻器的滑片向右移,电流表的读数一定增大
B.金属K的逸出功等于eUc
C.光电子的最大初动能等于eUc
D.保持光的颜色不变,只增加光照强度,图乙图像的Uc会增大
13.按如图的方式连接电路,当用某种紫光照射阴极K时,电路中的微安表有示数。则下列叙述正确的是(  )
A.如果仅将紫光换成黄光,则微安表一定没有示数
B.如果仅将紫光换成紫外线,则微安表一定有示数
C.仅将滑动变阻器的触头向右滑动,则微安表的示数一定增大
D.仅将滑动变阻器的触头向左滑动,则微安表的示数可能不变
14.在研究光电效应时,用图甲的电路研究光电效应中电子发射情况与照射光的强弱关系。选用不同颜色和不同强度的光,得到光电流随电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(  )
A.入射光1和入射光3是同一种颜色的光
B.入射光1的频率大于入射光2的频率
C.用入射光1照射时获得的光电子初动能最大
D.用入射光2照射时获得的光电子初动能最大
15.如图是某金属在光的照射下逸出的光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象,由图象可知(  )
A.该金属的逸出功等于E-hv0
B.该金属的逸出功等于hv0
C.入射光的频率为2v0时,逸出的光电子的最大初动能为hv0
D.当入射光的频率v大于v0时,若v增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍
16.用频率为1.6×1015Hz的紫外线照射金属板M时,金属板M会不停地发射速度大小、方向不同的电子。如图1所示,若用一根导线把金属板与距其30cm的金属网N及电流计连接起来,电流计中有电流。如图2所示,现在若在M、N之间加一个电压U替代导线,发现板间某点电势随该点到M板距离变化如图3所示时,电流表中恰好没有电流,取金属网N处电势为零,已知普朗克常量为6.63×10-34J·s。求金属板M的逸出功是多少电子伏特?
17.用波长为λ0绿光照射某金属表面,恰好能有光电子从金属表面逸出。现在用波长为λ的紫光照射该金属,期中普郎克常数为h,光速为c,电子电荷量为e。求:
(1)金属的逸出功;
(2)光电子的最大初动能;
(3)紫光照射时的遏止电压。
参考答案
1.D
【详解】
A.根据双缝干涉条纹间距公式
可知,在其他条件不变的情况下,条纹间距越大,说明光的波长越大,由题图可知光的波长大于光的波长,由
可知,波长越长,频率越低,故光的频率比光的高,A错误;
B.光的波长大于光的波长,若光为红光,则光不可能是蓝光,B错误;
C.因光的频率比光的高,若光照在某金属上能使金属发生光电效应,根据爱因斯坦光电效应方程
可知光照在该金属上不一定能使金属发生光电效应,C错误;
D.因光的频率大,若两光均是由氢原子跃迁至基态产生的,则产生光的能级差大,产生光的激发态能级高,故D正确。
故选D。
2.D
【详解】
ABC.根据爱因斯坦光电效应方程
结合图像,当Ekm=0时,;即该金属的截止频率为b;当时
即该金属的逸出功为a;普朗克常量为
则选项ABC错误;
D.根据爱因斯坦光电效应方程可得,当入射光的频率为2b时,光电子最大初动能为


故D正确。
故选D。
3.B
【详解】
现用频率为v(),的单色光持续照射两板内表面,根据光电效应的条件,知单色光只有照射锌板才能发生光电效应,可知N极板将带正电,M极板带负电,通过光电效应方程知,光电子的最大初动能
临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零。根据动能定理有
平行板电容器的电容为C,由Q=CU,所以
两个极板的带电量是相等的
故选B。
4.D
【详解】
A.由图看出,a的偏折角小,则玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,由
分析知,在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度,故A错误;
B.由
知,光射入三棱镜后,由于频率不变,波速减小,故波长减小,故B错误;
C.因a光的折射率小于对b光的折射率,所以在增大入射角的过程中,单色光b先发生全反射,故C错误;
D.由图看出,a的偏折角小,则玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,所以a光的频率小于b光的频率;由光电效应方程
可知,若a光能发生光电效应,则b光一定也能发生光电效应。故D正确。
故选D。
5.B
【详解】
光电效应中,入射光子能量hν,克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能,反向遏制电压
eU=hν-W0
整理得
斜率即,所以普朗克常量h=ek,截距为b,即
eb=-W0
所以逸出功
W0=-eb
故选B。
6.A
【详解】
AB.由公式
可知,入射光的频率v和遏止电压的大小Uc成正相关。由图象可得b光的遏止电压较小,所以b光的频率较小,a光的频率较大,由波长和频率的关系
可知,b光的波长较大,a光的波长较小,故A正确;B错误;
C.由
可知,光子频率越大,能量越高,所以a光子的能量大,b光子的能量小,故C错误;
D.由
Ekm=hv-W0
可知入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,所以b光照射产生的光电子最大初动能小,故D错误;
故选A。
7.D
【详解】
A.乙光的截止电压大于甲,则根据
则乙的频率大于甲的频率,选项A错误;
B.乙光的截止电压大于丙,则根据
则乙的频率大于丙的频率,乙的波长小于丙的波长,选项B错误;
C.同一种金属,截止频率是相同的,故C错误;
D.根据
甲、丙两种光的截止电压相同,则所产生光电子的最大初动能相等,选项D正确。
故选D。
8.D
【详解】
A.该金属的逸出功为,故A错误;
B.虽然红光的频率小于绿光的频率,但不知道红光频率与截止频率的关系大小,所以改用红光来照射,则不一定能发生光电效应,故B错误;
C.由光电效应方程可知,若把这束绿光遮住一半并不会改光的频率,则逸出的光电子最大初动能不变,故C错误;
D.在本实验中,调节反向电压可使光电流恰好为零,由动能定理得

联立可得
故D正确。
故选D。
9.C
【详解】
A.由公式可知,每个光子动量大小
故A错误;
B.每个光子的能量为
每秒钟激光的能量为
则激光每秒发射的光子
故B错误;
C.圆柱体的质量为
激光的总动量为
由动量守恒可知

圆柱体的加速度大小为
故C正确;
D.激光功率越大,单位时间内的能量越大,光子的个数越多,光子的总动量越大,激光对圆柱体的作用力越大,故D错误。
故选C。
10.C
【详解】
A.由图可看出,b发生全反射,故b光的折射率大,所以b光的传播速度小,故A错误;
B.因为b光的折射率大,所以光束倾斜射入平行玻璃砖时,b的折射角比较小,则光束b比光束a的侧移量大,故B错误;
C.a的折射率小,则a的频率低,所以a的波长长,则用同样的装置做“双缝干涉”实验,由
可知a光的条纹间距大,故C正确;
D.用同样的装置研究光电效应规律,由
可知a光的遏止电压更小,故D错误。
故选C。
11.C
【详解】
A.图甲是由于海面下层空气的折射率比上层空气的折射率大,B发出的光发生偏折形成的,其中是蜃楼,A错误;
B.图乙中平行光、经过三棱镜后交于点,则、光以相同入射角从空气斜射入平行玻璃砖时,光侧移量大,B错误;
C.图丙为分别用、、三束光照射同一光电管得到的电流随电压变化图像,根据光电效应方程
由动能定理可得
可知、、三束光的频率
C正确;
D.图丁中是偏振片,是光屏,由于白炽灯发出的光时自然光,照射时,缓慢转动,光屏上亮度不会发生变化,D错误。
故选C。
12.C
【详解】
A.极板间如果是正向电压,随着正向电压的增长,光电流先大后不变,如果是反向电压随着电压增大光电流逐渐减小,故A错误;
BC.根据爱因斯坦光电效应方程,可知光电子的最大初动能等于,故B错误,C正确;
D.保持光的颜色不变,只增加光照强度时,图像的Uc不变,故D错误。
故选C。
13.BD
【详解】
A.用某种紫光照射阴极K时,电路中的微安表有示数,如果仅将紫光换成黄光,入射光的频率减小,若黄光的频率大于阴极K的极限频率,微安表有示数,故A错误;
B.如果仅将紫光换成紫外线,入射光的频率增大,则微安表一定有示数,故B正确;
C.饱和光电流与入射光的强度有关,仅将滑动变阻器的触头向右滑动,不改变光的强度,则微安表的示数不一定增大,故C错误;
D.饱和光电流与入射光的强度有关,仅将滑动变阻器的触头向左滑动,不改变光的强度,则微安表的示数可能不变,故D正确;
故选BD。
14.AD
【详解】
根据可知,对确定的金属逸出功 不变,遏止电压由入射光的频率决定,入射光的频率越大,对应的遏止电压越大,因为入射光1和入射光3的遏止电压相等,所以入射光1和入射光3的频率相同,因此是同一种颜色的光;入射光1的遏止电压小于入射光2的遏止电压,所以入射光1的频率小于入射光2的频率;遏止电压越大,对应的光电子的最大初动能越大,所以用入射光2照射时获得的光电子初动能最大,A正确,B错误,C错误,D正确
故选AD。
15.BC
【详解】
AB.根据
得金属的截止频率等于v0,纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功,逸出功等于E,则
故B正确,A错误;
C.根据


故C正确;
D.根据光电效应方程
可知,光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系,不是成正比,所以若v增大一倍,则光电子的最大初动能不是增大一倍,故D错误。
故选BC。
16.5.13eV
【详解】
由图3可知,MN所加电场的电场强
电流表中恰好没有电流时,说明具有最大动能的电子在电场力作用下速度减为零,根据动能定理可得
解得
Ekm=1.5eV
紫外线照射金属板M发生光电效应,根据爱因斯坦光电效应方程有
Ekm=hv-W

联立以上各式解得逸出功
W=5.13eV
17.(1);(2);(3)
【详解】
(1)由题意得金属的逸出功
(2)由
得光电子的最大初动能
(3)由
=
得紫光照射时的遏止电压
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