2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步练习--第6章 波粒二象性复习提升

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2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步
本章复习提升
易混易错练
易错点1　对光电效应规律认识不正确
1.关于光电效应的规律,下面说法中正确的是 (　　)
A.当某种色光照射金属表面时,能产生光电效应,则入射光的频率越高,产生的光电子的最大初动能也就越大
B.当某种色光照射金属表面时,能产生光电效应,如果入射光的强度减弱,从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
C.对某种金属来说,入射光波长必须大于一极限值,才能产生光电效应
D.同一频率的光照射不同金属,如果都能产生光电效应,则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同
易错点2　对光强和饱和电流关系不理解
2.如图所示是研究光电管产生的电流的电路图,A、K是光电管的两个电极,已知该光电管阴极的极限频率为ν0,元电荷为e,普朗克常量为h。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上,则下列方法一定能够增加饱和光电流的是 (　　)
A.照射光强度不变,增加光的频率
B.照射光频率不变,增加照射光强度
C.增加A、K电极间的电压
D.减小A、K电极间的电压
3.(2022江苏苏州昆山文峰高级中学期末)如图甲所示是研究光电效应规律的电路图。用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34 J·s,真空中光速c=3.0×108 m/s。结合图像,求:(结果保留两位有效数字)
(1)阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能;
(2)该阴极材料的极限波长。
易错点3　不能正确应用不确定性关系
4.从衍射的规律可以知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽,由不确定性关系式ΔxΔp≥判断下列说法正确的是 (　　)
A.入射的粒子有确定的动量,射到屏上粒子就有准确的位置
B.狭缝的宽度变小了,因此粒子的不确定性也变小了
C.更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置,但粒子动量不确定性却更大了
D.可以同时确定粒子的位置和动量 思想方法练
思想方法一　“守恒”思想
方法概述
　　爱因斯坦光电效应方程表明,光子的能量一部分用于电子逸出做的功,一部分为电子逸出后的最大初动能,总能量守恒。
1.(2022湖南长郡中学模拟预测)如图所示,两个电源的电动势均为E,内阻不计。K是光电管的阴极,A是光电管的阳极,它们都是半径为r的圆形金属板。两圆心间距离为l,两圆心连线与两板垂直,当两板间存在电压时,板间的电场可视为匀强电场(不计边缘效应)。R为滑动变阻器,长度ab=bc=cd=df。电压表V(0刻度在表盘中间)和灵敏电流计G均为理想电表。频率为ν的细激光束照射到K的中心O上,使阴极发射光电子。合上开关S,当滑动变阻器的滑动触头P从c向左滑动到b处时,灵敏电流计G的读数刚好为0;当滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到d后,再向f滑动的过程中,电压表V读数增大而灵敏电流计G的读数保持不变。不计光电子之间的相互作用和重力。普朗克常量为h、电子带电荷量为-e(e为元电荷),电子质量为m,下列说法正确的是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.光电子的最大初动能为Ee
B.阴极K的金属材料的逸出功为hν-
C.阳极A的半径不小于2l
D.换用光强更大的同种激光照射阴极K,滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到d后,再向f滑动的过程中,电压表V读数增大,灵敏电流计G的读数也增大
思想方法二　图像法
方法概述
　　物理图像能够直观、形象、简洁、生动地展现两个物理量之间的关系,清楚地表达物理过程和物理规律。对于与光电效应现象有关的图像,可以根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0及动能定理-eUc=-Ek进行分析。
2.(2022辽宁六校协作体期初)爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。在光电效应实验中,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。下列选项中说法正确的是 (　　)
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
本章复习提升
易混易错练
1.A 2.B 4.C
1.A　从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关,B错;由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值,才能产生光电效应,C错;光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关,D错,A对。
2.B　照射光强度不变,增加光的频率,则单位时间内入射光的光子数目变小,光电流的饱和值变小,A错误;照射光频率不变,增加光强,则单位时间内入射光的光子数目增多,使光电流的饱和值增大,B正确;饱和光电流与入射光强度有关,增减A、K电极间的电压,饱和光电流不变,C、D错误。
3.答案　(1)4.0×1012(个)　9.6×10-20 J　(2)0.66 μm
解析　(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒发射的光电子的个数
n==(个)=4.0×1012(个)
光电子的最大初动能为:
Ekm=eUc=1.6×10-19 ×0.6 J=9.6×10-20 J。
(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程:Ekm=h-h,代入数据解得λ0≈0.66 μm。
4.C　由ΔxΔp≥知,狭缝越窄,即Δx越小,则Δp越大,即动量的不确定性变大,故C对。
思想方法练
1.BC　假设两电源左侧电势为2E,两电源中间电势为E,右侧电势为0,则b点电势为E,所以当滑动变阻器滑片P在b点时,UKA=E ,滑动变阻器滑片P在b处时,灵敏电流计G的读数刚好为0,则光电子的最大初动能为,阴极K的金属材料的逸出功为hν-,故A错误,B正确;滑动触头P到达d处,所有方向射出的电子都能到达A板,则当电子出射方向平行于K板时,运动到A板的过程为类平抛运动,有=m,解得v0=,此时UAK=,l=×t2,所以r=v0t=2l,故C正确;换用光强更大的同种激光照射阴极K,滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到d后,再向f滑动的过程中,电压表V读数增大,阴极发射出的电子在电场力的作用下都到达A极,电流达到饱和电流,灵敏电流计G的读数不变,故D错误。故选B、C。
2.D　由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和W0=hν0(W0为金属的逸出功)可得,Ek=hν-hν0,可见图像的斜率表示普朗克常量,D对;只有ν≥ν0时才会发生光电效应,C错;金属的逸出功只与金属的种类有关,与入射光的频率无关,A错;最大初动能取决于金属的极限频率和入射光的频率,而与入射光的强度无关,B错。
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