惠阳区第三中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：2.2光子 课时练（含解析）

2.2光子
1．颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为Ca和Cb，且Ca＞Cb ．当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b光照射，则（ ）
A．不一定能发生光电效应
B．光电子的最大初动能增加
C．单位时间内发射的光电子数增加
D．入射光强度增加
2．关于光电效应，以下说法正确的是（　　）
A．光电效应证明了光的波动性
B．金属的极限频率与照射光的强弱及频率无关
C．同种金属分别用不同频率的光照射，遏止电压相同
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
3．爱因斯坦对于光电效应的解释使人类对于光的本性的认识更加透彻，下列关于光电效应的说法中正确的是
A．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比
B．入射光光子能量小于金属逸出功时也可能发生光电效应的
C．对于某种金属，只要入射光强度足够大，照射时间足够长，就会发生光电效应
D．用频率大于金属的极限频率的入射光照射金属时，光越强，饱和电流越大
4．给出与光电效应有关的四个图，下列说法正确的是（　　）
A．图 1中，发生了光电效应，如果用与丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变小
B．图 2中，闭合电键后，发现电流表指针不偏转，说明没有发生光电效应
C．图 3中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，光的频率关系是：v甲> v乙> v丙
D．图 4中，由图象可知该金属的逸出功为 E 或 hνc，且不同金属的图线是平行的
5．科学家发现，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用力。这一现象的实质是与量子力学中的真空零点能相关的宏观现象，可以形象理解为金属板之间充满了具有能量的电磁波，当它们相互靠近时（如图所示），两板间的一些波会逐渐被“挤压”出去，使得周围空间的能量高于两板之间的能量，推动它们继续靠近，从而表现得像是存在一种作用力的效果。已知这种作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d以及两板间的正对面积S有关。你可能不会求解F的表达式，但根据所学的知识你可以对F表达式的合理性做出一些判断。根据你的判断，下列关于F的表达式可能正确的是（式中的η是无单位的物理常量）（　　）
A． B． C． D．
6．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能Ek与入射光频率之间的关系如图所示。已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，结合图像所给信息，下列说法正确的是（　　）
A．频率大于的入射光不可能使该金属发生光电效应现象
B．该金属的逸出功等于
C．若用频率是的光照射该金属，则遏止电压为
D．遏止电压随入射光的频率增大而减小
7．如图所示，N为铝板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出，铝的逸出功为4.2eV。现分别用能量不同的光子照射铝板（各光子的能量在图上标出），那么，下列图中有光电子到达金属网的是（　　）
A．①②③ B．②③ C．③④ D．①②
8．如图甲所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法不正确的是（ ）
?
A．该金属的极限频率为
B．根据该图象能求出普朗克常量
C．该金属的逸出功为0.5eV
D．用n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
9．一透明球体置于空气中，MN是一条穿过圆心的直线，平行单色光a、b，平行于MN射向球体且到MN的距离相等，经透明球体折射后交于MN下方的P点，如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．a的光子能量较大
B．a、b经过同一双缝干涉装置，b的条纹间距小
C．a、b从某种介质射向空气发生全反射，a的临界角较小
D．a、b照射某种金属表面都能发生光电效应，b 照射产生的光电子最大初动能较大
10．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5）．由图可知：
A．该金属的截止频率为4.27×1014Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014Hz
C．该图线的斜率的物理意义是普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5eV
11．光子说是__________提出的，他认为光是_________，每一个光子的能量是_________．
12．为解释光电效应，________________首先提出了光子说，认为光子能量跟它的________成正比．
13．我国自行研制的一种大型激光器能发出频率为、功率为P的高纯度和高亮度激光，当该激光垂直照射到某纯黑物体表面时能被完全吸收．已知真空中光速为c，普朗克常量为h，则该激光发出的每个光子的能量为__________，激光器单位时间内发射光子数为________个．
14．已知金属钠的极限频率ν=5.53×1014Hz，用波长λ =2×10?7m的光照射金属钠。已知真空中的光速c=3 ×108 m/s，普朗克常量h =6.63×10?34J?s。
(1)请通过计算说明能否发生光电效应？
(2)若能发生光电效应，逸出光电子的最大初动能是多少？（结果保留两位有效数字）
15．某金属受到频率为=7.0×1014Hz的紫光照射时，释放出来的光电子最大初动能是0.69eV，当受到频率为=11.8×1014Hz的紫外线照射时，释放出来的光电子最大初动能是2.69eV。求：
(1)普朗克常量；
(2)该金属的逸出功和极限频率。
参考答案
1．B
【解析】
根据sinC=1/n，Ca＞Cb．知a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，用a光照射某种金属时发生了光电效应，则b光照射一定能发生光电效应．故A错误．根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，b光照射产生的光电子最大初动能大．故B正确．b光的频率大于a光的频率．频率的大小与光的强度无关，光的强度影响单位时间内光电子的数目，光的频率与光电子的数目无关．故CD错误．故选B．
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应的条件以及光电效应效应方程，注意临界角越大，折射率越小，频率越小；光的频率与光的强度无关．
2．B
【解析】
A．光电效应证明了光的粒子性，故A错误；
B．金属的极限频率
所以极限频率由金属本身决定，与照射光的强弱及频率无关，故B正确；
C．用不同频率的光照射时，由光电效应方程
可知得到光电子的动能不同，由
可知动能不同，截止电压不同，故C错误；
D．由光电效应方程
可知最大初动能与入射光的频率成一次函数关系而非正比关系，故D错误。
故选B。
3．D
【解析】
A．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故A错误；
B．当入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了，故B错误；
C．能否发生光电效应与入射光的强度，照射时间无关，故C错误；
D．在光电效应中，入射光越强，光电流的饱和值越大，故D正确。
故选D。
4．D
【解析】
本题考查对光电效应的理解。
【详解】
A．发生光电效应后金属板带正电，丝绸摩擦过的玻璃棒也带正电，靠近金属板时正电荷向验电器移动，张角变大，故A错误；
B．如果路端电压大于遏止电压，电流表指针不偏转，但仍发生光电效应，故B错误；
C．恰有电流产生时电压为遏止电压，甲乙遏止电压相同，入射光频率相同，故C错误；
D．根据光电子最大初动能公式，该金属的逸出功为 E 或 hνC，斜率为普朗克常数，不同金属图线平行，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
从量纲分析的角度来分析，F的单位为，其中普朗克常量h的单位为，化为国际标准单位为：，故的单位为，单位为，单位为，单位为，故A符合题意，正确，BCD不符合题意，错误。
故选A。
6．B
【解析】
A．由题知，金属的极限频率为，而发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故频率大于的入射光可以使该金属发生光电效应现象，故A错误；
B．由题知，金属的极限频率为，该金属的逸出功等于
故B正确；
C．根据光电效应方程知
若用频率是的光照射该金属，则光电子的最大初动能是，则遏止电压为
故C错误；
D．根据光电效应方程知
遏止电压为
可知遏止电压随入射光的频率增大而，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故①错误；
入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应；电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故②正确；
入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程
因为所加的电压为反向电压，反向电压为2V，光电子能到达金属网，故③正确；
入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程
所加的反向电压为4V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网，故④错误；
综上分析可知B项正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【解析】
A、根据爱因斯坦光电效应方程可知图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为，故选项A正确；
B、根据爱因斯坦光电效应方程得知该图线的斜率表示普朗克常量，故选项B正确；
C、当时，逸出功为，故选项C错误；
D、用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光子能量为，所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应，故选项D正确；
不正确的故选选项C。
9．AC
【解析】
A．由图可知平行单色光a的折射率比平行单色光b大，根据折射率大光的频率关系可得a的光子能量比b的光子能量大，A正确；
B．根据双缝干涉条纹间距公式
再由a光子频率大，波长短可得当a、b经过同一双缝干涉装置，a的条纹间距小，B错误；
C．由a的折射率大于b的折射率
再由全反射临界角公式
可得a的临界角较小，C正确；
D．根据光电效应最大初动能公式
因为a光子的频率较大，所以a照射发生光电效应产生的光电子最大初动能较大, D错误。
故选AC。
10．AC
【解析】
当最大初动能为零时，入射光的光子能量与逸出功相等，即入射光的频率等于金属的截止频率，可知金属的截止频率为4.27×1014Hz，A正确B错误；根据知，图线的斜率表示普朗克常量，C正确；金属的逸出功为，D错误．
11．爱因斯坦 一份一份的
【解析】
[1][2][3]光子说是爱因斯坦提出的，他认为光是一份一份的，每一个光子的能量是。
12．爱因斯坦 频率
【解析】
[1][2]为解释光电效应，爱因斯坦首先提出了光子说，认为光子能量跟它的频率成正比，即。
13．
【解析】
[1]光子的频率为，则每个光子的能量:
[2]激光器的功率为P，则单位时间内发射光子数为:
．
14．(1)能；(2)
【解析】
(1)金属钠的逸出功
光子的能量
因为光的能量大于金属的逸出功，则能发生光电效应；
(2)逸出光电子的最大初动能
15．(1) h=6.67×10-34J?s；(2) W0=3.57×10-19J，
【解析】
(1)根据光电效应方程知
代入数据，联立方程组，解得普朗克常量为
h=6.67×10-34J?s
(2)将普朗克常量带入方程组可得逸出功
W0=3.57×10-19J
根据得，极限频率