2019-2020学年人教新课标选修3-5 17.2光的粒子性 同步练习（解析版)

17.2光的粒子性
同步练习（解析版)
1．入射光照到某金属表面并发生光电效应，若把光强度减弱而频率不变，则(　　)
A．金属的逸出功不变
B．可能不发生光电效应
C．光电子最大初动能会减小
D．从光照到金属上到发射出电子的时间间隔将增长
2．当图甲所示光电效应实验中，分别用三束单色光照射到阴极K上测得光电流与电压的关系如图乙所示，、分别为蓝光和黄光的遏止电压．下列说法正确的是
A．强黄光照射形成的饱和电流较大，说明强黄光光子能量大于弱黄光光子能量
B．强黄光照射形成的饱和电流较大，说明强黄光光子能量小于弱黄光光子能量
C．，说明黄光照射逸出的光电子的最大初动能大于蓝光照射逸出的光电子的最大初动能
D．，说明黄光照射逸出的光电子的最大初动能小于蓝光照射逸出的光电子的最大初动能
3．用如图所示的装置研究光电效应现象.当用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触头c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是
A．改用能量为2.5 eV的光子照射，移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流
B．光电管阴极的逸出功为1.7eV
C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大
D．光电子的最大初动能始终为1.05 eV
4．如图所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（　　）
A．入射光太弱 B．入射光波长太短
C．光照时间短 D．电源正负极接反
5．如图1所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图2所示．则下列说法正确的是(　　)
A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能
B．单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的少
C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等
D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系
6．如图是氢原子的能级图，a、b、c为原子跃迁时所发出的三种光。当用c光照射某种金属时恰能发生光电效应，下列说法正确的是
A．c光的频率小于b光的频率
B．a光的频率大于b光的频率
C．换成a光照射该种金属，一定会发生光电效应
D．换成b光照射该种金属，可能会发生光电效应
7．如图所示，绝缘固定擦得很亮的金属板A水平放置，其下水平放置接地的铜板B。两板间距为d ，两板面积均为S，正对面积为S'，且S'A．带电液滴带负电
B．增大正对面积为S'或增大两板间距d，带电液滴仍然处于静止状态
C．其他条件不变，若改用紫色光源照射金属板A上表面时间t秒后，液滴一定将向上运动
D．其他条件不变，若改用光强更大的黄光源照射金属板A上表面时间1秒后，液滴一定将向上运动
8．用如图所示的装置演示光电效应，当用某种频率的光照射到光电管上时，S闭合，此时电流表A的读数为Ｉ，若改用更高频率的光照射，( )
A．将开关S断开，则一定有电流流过电流表A
B．将变阻器的触头c向b端移动，光电子到达阳极时的速度必将变小
C．只要电源的电压足够大，将变阻器的触头c向a端移动，则光电管中可能没有光电子产生
D．只要电源的电压足够大，将变阻器的触头c向a端移动，电流表A读数可能为0
9．如图所示是研究光电效应的电路图，K为光电管的阴极．用黄光照射K板时有光电子逸出，当用紫光照射时，下列说法正确的是（）
A．向右移动变阻器，当灵敏电流计示数刚刚减为零吋，光电管两端的电压称为遏止电压
B．灵敏电流计示数为零后，延长光束的照射时间，可能会在电路中重新形成光电流
C．单位时间内金属表面逸出的光电子数与入射光的强度有关
D．对于某种确定的金属来说，光电子的最大初动能只与入射光的强度有关
10．如图甲所示是研究光电效应规律的实验电路。用波长为λ1的单色光a照射阴极K，反复调节滑动变阻器，灵敏电流计的指针都不发生偏转；改用波长为λ2的单色光b照射K，调节滑动变阻器，测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律。则（　　）
A．λ1＞λ2
B．增加a光的照射强度一定能使电流计的指针发生偏转
C．如果只增加b光的照射强度，则图象与横轴交点不变
D．如果只改变阴极K的材料，则图象与横轴交点不变
11．某真空光电管的金属阴极的逸出功是4.0×10－19J，某种单色光的能量恰好等于这种金属的逸出功.
(1)求这种单色光的频率；
(2)在光电管的阳极和阴极间加30V的加速电压，用这种单色光照射光电管的阴极，光电子到达阳极时的动能有多大？
12．氢原子能级示意图如图所示，氢原子处于基态时，原子的能级为E1＝－13.6 eV（1 eV=1.6×10－19 J），普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，当氢原子在n＝4的激发态时，求：
(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量值为多大；
(2)若氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出的光恰好使金属A发生光电效应，则金属A的截止频率为多大；
(3)现用氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝1的能级辐射出的电磁波照射金属A的表面，则光电子的最大初动能为多大。
13．用如图甲所示的电路研究电子发射的情况与照射光的强弱、频率等物理量的关系，图中两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射阴极，调节两极间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。
若单色光a是光子能量为2.652eV的紫光，对应的遏制电压为0.852V，由图乙可知：该金属的逸出功为_____eV：单色光b的频率一定_____（填“大于”“小于”或“等于”）单色光a的频率；单色光c的亮度一定比单色光a的亮度_____（填“强”或“弱”）。
14．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图所示．
（1）图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
（2）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的关系如图乙所示，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，则普朗克常量可表示为______，所用材料的逸出功可表示为________。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A．金属逸出功只与材料有关，与入射光无关，故A正确。
B．根据发生光电效应的条件可知，入射光的频率大于金属的极限频率，频率不变，则仍能产生光电效应，故B错误。
C．根据光电效应方程知，入射光的频率不变，则最大初动能不变，故C错误。
D．光电子的发射几乎是瞬时的，故D错误
2．D
【解析】
【详解】
强黄光照射形成的饱和电流大于弱黄光的饱和电流，表明强黄光照射时单位时间发出的光电子数多．根据爱因斯坦的光子说，光子的能量满足：，光子能量与光的频率相关，故强黄光和弱黄光光子能量相等，选项A、B错误；分别为蓝光和黄光的遏止电压，满足：，由于，故黄光照射打出的光电子的最大初动能小于蓝光照射打出的光电子的最大初动能，选项D正确，C错误．故选D.
【点睛】
解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程eU截=mvm2=hγ-W，理解I与U的图象的横、纵截距的含义，是解题的关键.
3．A
【解析】
【详解】
A．当用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，改用能量为2.5 eV的光子照射，也可能发生光电效应，即移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流，选项A正确；
BD．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为1.7eV，根据光电效应方程EKm=hγ-W0，则逸出功W0=1.05eV．故BD错误。
C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达集电极的电子的数目减小，电流减小。故C错误。
4．D
【解析】
【分析】
当入射光的波长小于金属的极限波长时，金属能产生光电效应。当光电管上加上反向电压时，灵敏电流计中可能没有电流通过。结合光电效应的条件分析。
【详解】
AC.能否发生光电效应与入射光的强弱、照射时间长短无关。故A、C不符合题意。
BD.光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，可能未发生光电效应，即入射光的波长太长，也可能是发生了光电效应，由于所加的电压为反向电压，光电子不能到达阳极。故B不符合题意，D符合题意。
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应的条件，即入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强弱、光照时间无关。
5．D
【解析】
【详解】
A：当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子。当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时，式中vc表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，Uc为遏止电压，丙光对应的遏止电压较大，可知丙光产生光电子的最大初动能较大；据爱因斯坦光电效应方程，丙光的频率较大；但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大。故A项错误。
B：对于甲、乙两束频率相同的光来说，单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的多。故B项错误。
C：光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，单位时间内发出的光电子数就较少。故C项错误。
D：对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程，知逸出光电子的最大初动能Ek与金属的逸出功为线性关系。故D项正确。
6．BC
【解析】因为Em-En=hv，则Ea＞EC＞Eb，依据E=hγ，可知，γa＞γc＞γb，可知a光的频率最高，b光的频率最低，故A错误，B正确；因为a光的能量大于c光的能量，所以能发生光电效应，故C正确；因为b光的能量小于c光的能量，所以不能发生光电效应，故D错误。所以BC正确，AD错误。
7．AD
【解析】
【详解】
A.板发生光电效应，电子“跑走”极板剩余正电荷，、?板间形成方向向下的?匀强电场，由液滴处于静止状态可知
故带电液滴带负电，故选项A符合题意；
B.增大正对面积，根据
可知将变大，根据
可知将变小，根据
可知电场强度减小，带电液滴受到电场力减小，故带电液滴将向下运动，故选项B不符合题意；
C.光电效应产生的电子个数与光子个数有关，由于无法确定紫光光源在单位时间产生的光子个数与黄光灯源的对比，故无法判断，故选项C不符合题意；
D.改用光强更大的黄光源照射金属板上表面，不存在漏电的情况下，板的正电荷将越积越多，、?板间电压也将越来越大，液滴受到的电场力也将大于重力而向上运动，故选项D符合题意。
8．ABD
【解析】
【分析】
考查光电效应的实验规律。
【详解】
A．即使开关S断开，由于入射光的频率更高，则导致光电子的最大初动能更大，能到达另一极，则有电流流过电流表A，所以A正确．
B．由电路可知，光电管加的是反向电压，当触头c向b端移动，导致阳极与阴极的电压减小，则电场力也减小，即电子运动受到的阻力减小，因此光电子到达阳极时的速度必将变大，B错误；
C．由于改用更高频率光照，所以光电管中一定有光电子产生，故C错误；
D．只要电源的电压足够大，将变阻器的触头c向a端移动，因反向电压增大，则电子受到电场阻力变大，则可能导致到达阳极时，动能为零，则电流表A读数可能为0，故D正确．
故选AD．
9．AC
【解析】
【详解】
A．向右移动变阻器，当灵敏电流计示数刚刚减为零吋，说明所有的光电子不能到达A极板，此时光电管两端的电压称为遏止电压，选项A正确；
B．灵敏电流计示数为零后，延长光束的照射时间，光电子最大初动能不变，则仍不可能会在电路中重新形成光电流，选项B错误；
C．单位时间内金属表面逸出的光电子数与入射光的强度有关，入射光的强度越大，则单位时间内金属表面逸出的光电子数越多，选项C正确；
D．对于某种确定的金属来说，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项D错误．
10．AC
【解析】
【详解】
A.用波长为λ1的单色光a照射阴极K，反复调节滑动变阻器，灵敏电流计的指针都不发生偏转，说明单色光a不能发生光电效应现象，单色光b可以发生光电效应现象，发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故a光的频率低，波长长，故λ1＞λ2，故A正确；
B.增加a光的照射强度不能发生光电效应现象，电流计指针不偏转，故B错误；
C.只增加b光的照射强度，则饱和光电流增加，图象与纵轴交点变大，由eUC＝hν﹣W可知图象与横轴交点不变，故C正确；
D.图象与横轴交点表示遏止电压，改变阴极K的材料，则改变了极限频率，改变了逸出功W，根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知，eUC＝hν﹣W，遏止电压变化，则图象与横轴交点变化，故D错误。
11．(1)6.0×1014Hz　(2)4.8×10－18J
【解析】
试题分析：根据求出单色光的频率，根据动能定理求出光电子到达阳极时的动能大小．
（1）该单色光的频率即为光电管阴极金属的极限频率.该单色光光子能量，所以.
（2）到达阳极时电子的动能即为加速电压所做的功.
12．（1）；（2）；（3）
【解析】
（1）原子的能级为，，使氢原子电离需要的最小能量； （2）从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为：，再根据得：；
（3）从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为：,根据光电效应方程：,则。
13．1.8 大于 弱
【解析】
【详解】
第一空：根据爱因斯坦光电效应方程可知，，若单色光a是光子能量为2.652eV的紫光，对应的遏制电压为0.852V，则该金属的逸出功为1.8eV；
第二空：单色光b的遏制电压大，则单色光b的频率一定大于单色光a的频率；
第三空：单色光c的饱和光电流小，故单色光c的亮度一定比单色光a的亮度弱。
14．（1）阳极； （2）
【解析】
【详解】
（1）电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为正极即为阳极；（2）由Ekm=hv-W0和euC=EKm得：euC=hv-W0，即 ，则 ，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为。