广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：2.2光子 课时训练（含解析）

2.2光子
1．密立根实验的目的是：测量金属的遏止电压与入射光频率，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦方程式的正确性。其根据实验数据得到图像，则从图中可以得到物理量描述正确的是（　　）
A．普朗克常量为：
B．普朗克常量为：
C．该金属的逸出功为：
D．该金属的逸出功为：
2．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（ ）
A．1×1014Hz
B．8×1015Hz
C．.2×1015Hz
D．8×1014Hz
3．用波长200nm的光照射铝的表面发生光电效应，已知铝的逸出功是4.2eV，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，电子电量e=1.6×10-19C，则光电子的最大初动能约为（　　）
A．0.2 eV B．2 eV C．20eV D．200eV
4．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（　　）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
5．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
A． B． C． D．
6．物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属钾的遏止电压Uc与入射光频率的关系，其图像如图乙所示。已知电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　）
A．若仅增大入射光的光强，则光电子的最大初动能增大
B．若增大入射光的频率，则光电子的最大初动能保持不变
C．由Uc—图像可知，金属钾的截止频率为
D．由Uc—图像可求出普朗克常量为
7．如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．从图中可知( )
A．Ek与ν成正比
B．入射光频率必须大于或等于极限频率νc时，才能产生光电效应
C．对同一种金属而言，Ek仅与ν有关
D．Ek与入射光强度成正比
8．在光电效应实验中，某同学先后用甲、乙两种光照射同一光电管，得到如图所示的两条光电流与电压之间的关系曲线，则两种光中（　　）
A．甲光的频率比较大
B．甲光的波长比较长
C．甲光照射时单位时间内逸出的光电子数比较多
D．甲光照射时逸出的光电子的最大初动能比较大
9．下列说法中正确的是(　　)
A．在海边，海浪一阵阵推向海滩，说明机械波的能量是量子化的
B．在电磁波的发射中，频率越高的电磁波越容易发射出去
C．不同频率的光在真空中传播时，波速相同
D．在照相机镜头前加装增透膜，可以减弱反射光的影响
10．在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是（　　）
A．若，则一定有
B．若，则一定有
C．若，则一定有
D．若，则一定有
11．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应．在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是___________，可能相同的是___________，一定不同的是是___________．
A．光子的能量 B．光电子的逸出功 C．光电子的动能 D．光电子的最大初动能
12．如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将___________．
13．某电台发射功率为10kW，在空气中波长为200 m的电磁波。（结果均保留1位有效数字）求：
(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？（h=6.63×10-34 J。s，取6.63×3=20）
(2)若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的环状天线每秒接收的光子数和天线的接收功率？
14．如图所示，电源的电动势为E，内阻不计，K为光电管的阴极．闭合开关S，将波长为λ的激光射向阴极，产生了光电流．调节滑片P，当电压表示数为U0时，光电流恰好减小到零，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中光速为c。求：
(1)入射激光光子的动量p；
(2)从阴极K发出光电子的最大初动能；
(3)增大入射激光的频率，为能测出对应的遏止电压，入射激光频率的最大值。
参考答案
1．A
【解析】
AB．根据光电子最大初动能与遏止电压的关系式
利用光电方程化简得到
则知图像斜率为
解得
A正确B错误；
CD．该金属的逸出功为
CD错误。
故选A。
2．D
【解析】
根据光电效应方程
逸出功
，
可知
代入数据可知：
故D正确，ABC错误
3．B
【解析】
根据光电效应方程
带入数据得
ACD错误B正确。
故选B。
4．B
【解析】
A．根据
入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；故A错误；
B．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以乙光的频率小于丙光的频率，乙光的波长大于丙光的波长，故B正确；
C．同一金属，截止频率是相同的，故C错误；
D．甲光的截止电压小于丙光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能。故D错误。
故选B。
5．A
【解析】
绿光光子能量：E=hν==3.8×10-19J．每秒钟最少由6个绿光的光子射入瞳孔，所以：，故选A.
6．D
【解析】
AB．根据光电效应方程
可知增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，增大入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故AB错误；
C．由图可知，当遏止电压为零时金属钾的截止频率为，故C错误；
D．根据光电效应方程有
光电子从K到A，根据动能定理有
联立解得，结合图象可知，图线的斜率
解得，故D正确。
故选D。
7．BC
【解析】
A．根据最大初动能Ekm与入射光频率ν 的关系图线知，图线不过原点，所以不是成正比关系．故A错误．
B．由图线知，入射光的频率大于或等于极限频率时，最大初动能大于等于零，才能发生光电效应，故B正确．
C．根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，同一种金属，逸出功相同，则最大初动能仅与v有关，故C正确．
D．最大初动能与入射光的强度无关，故D错误．
故选BC．
8．BC
【解析】
ABD．根据
由图像可知，乙光的截止电压较大，则乙光照射时逸出的光电子的最大初动能比较大，乙光的频率较大，根据
则甲光波长较大，选项AD错误，B正确；
C．由图像可知，甲光的饱和光电流较大，则甲光照射时单位时间内逸出的光电子数比较多，选项C正确。
故选BC。
9．BC
【解析】
A．机械波的波峰虽然是不连续的，但机械波蕴含的机械能是连续的，非量子化的，故A与题意不符；
B．在电磁波的发射中，频率越高的电磁波能量越大，越容易发射出去，故B与题意相符；
C．所有的光在真空中的速度都是相等的，与频率的大小无关，故C与题意相符；
D．反射光属于偏振光，在照相机镜头前加装偏振片，可以减弱反射光的影响，故D与题意不符。
故选BC。
10．BC
【解析】
AB．由爱因斯坦光电效应方程可知，同种金属的逸出功W0相同，若，则；遏止电压用于反映最大初动能的大小，即，则，故A错误，B正确；
C．由可知，若，则，故C正确；
D．金属的逸出功，由于金属的逸出功W0由金属材料本身决定，与单色光的频率无关，故D错误。
故选BC。
11．A C BD
【解析】
（1）[1] 光子的能量由光的频率决定，同一束光频率相同，因而光子能量相同，故选A；
（2）[2] 由于电子吸收光子能量后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量不同，因而脱离金属时的动能可能分布在0与最大初动能之间，所以两种不同材料的金属发生光电效应时产生的光电子中，某些光电子的动能有可能是相同的，故选C；
（3）[3] 逸出功等于电子挣脱原子核束缚需要做的最小的功，只由材料决定．锌片与银片发生光电效应时，光电子的逸出功一定不同；由：
知照射光子能量不变，而逸出功不同，则光电子的最大初动能也不同，故选BD。
12．减小或先减小后增大
【解析】
[1] 锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，当小球的带电量小于等于锌板的带电量时，验电器指针偏角将变小；当小球的带电量大于锌板的带电量时，验电器指针偏角将先减小后增大；
故验电器指针偏角将减小或先减小后增大。
13．(1)1×1031个；(2) 个，4×10-4W
【解析】
(1)每个光子的能量
则每秒钟电台发射上述波长光子数
个
(2)设环状天线每秒接收光子数为个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积
而环状天线的面积
所以
整理得
个
接收功率
代入数据，整理得
14．(1)；(2)Ekm=eU0；(3)
【解析】
本题考查光电效应实验的原理及相关计算。
【详解】
(1)由得
(2)根据动能定理有
-eU0=0-Ekm
则
Ekm=eU0
(3)设阴极K的逸出功为W0，遏止电压为U0，有
遏止电压最大为E时，对应入射光的频率最大，则
联立解得