【物理】2020届一轮复习人教版第十二章近代物理（选修3-5）第1课时课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版第十二章近代物理（选修3-5）第1课时课时作业

‎ ‎ ‎2020届一轮复习人教版 第十二章 近代物理（选修3-5） 第1课时 课时作业 知识点一　光电效应现象和光电效应方程的应用 ‎1．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是(　　)‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 AC　解析：在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据Ekm＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高，光电子的最大初动能Ekm变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误．‎ ‎2．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，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．入射光波长太长 C．光照时间短 D．电源正、负极接反 BD　解析：入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确．‎ ‎3．(2018·西安长安区一中联考)如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则(　　)‎ A．若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变 B．若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大 C．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过 D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变 A　解析：所加的电压，使光电子到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，B错误．若用红外线照射阴极K时，因红外线频率小于可见光，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故C错误；若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于红外线的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D错误．‎ 知识点二　光电效应的图象问题 ‎4．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ekν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ekv坐标系中，如图所示用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是(　　)‎ A　解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ekν 图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ekν图线应该平行．图线的横轴截距代表频率ν0，而ν0＝，因此钨的截止频率小些，综上所述，A图正确．‎ ‎5．(多选)在光电效应实验中，某同学用同一种材料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．甲光、乙光波长相等 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 BC　解析：由eUc＝mv＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，则用甲光与用乙光照射而逸出的光电子的最大初动能相等，A错误；丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，B正确；甲光、乙光的频率相等，则甲光、乙光波长相等，C正确；丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误．‎ 知识点三　对光的波粒二象性的理解 ‎6．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)‎ A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 答案：AB ‎7．(多选)用极微弱的可见光做双 缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，则下列说法正确的是(　　)‎ A．图象(a)表明光具有粒子性 B．图象(c)表明光具有波动性 C．用紫外光观察不到类似的图象 D．实验表明光是一种概率波 ABD　解析：图象(a)曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，A、B正确；同时实验也表明光波是一种概率波，D正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C错误．‎ ‎【素能提升】‎ ‎8．(多选)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4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知(　　)‎ A．该金属的截止频率为4. 27×1014 Hz B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量 D．该金属的逸出功约为1.8 eV ACD　解析：由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014 J＝1.8 eV，选项D正确．‎ ‎9．一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为(　　)‎ A. B. C. D. A　解析：中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，同向正碰后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝＝，A正确．‎ ‎10．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的(　　)‎ A．波长 B．频率 C．能量 D．动量 A　解析：由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋mv，又由W0＝hν0，可得光电子的最大初动能mv＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B、C、D错；又由c＝λf可知光电子频率较小时，波长较大，A对．‎ ‎11．(多选)(2018·西安长安区一中模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是(　　)‎ A．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eV B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零 C．若用光子能量为12 eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大 D．若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零 AC　解析：由电路图可知，图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由Ek＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5 eV，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错误；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5 V，滑片P向左移动少许，电流计的读数可能仍为零，选项D错误．‎ ‎12．(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是(　　)‎ A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电 B．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 C．图3中，若电子电量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν图象可求得普朗克常量的表达式为h＝ D．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象可知该金属的逸出功为E或hνc CD　解析：用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，‎ 验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝ν－，图象Uc －ν的斜率表示，即＝，解得h＝，故选项C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知Ek －ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于hνc，故选项D正确．‎ ‎13．(多选)(2018·成都一诊)如图所示为光电管的工作电路图，分别用波长为λ0、λ1、λ2的单色光做实验，已知λ1＞λ0＞λ2.当开关闭合后，用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数．则下列说法正确的是(　　)‎ A．光电管阴极材料的逸出功与入射光无关 B．若用波长为λ1的单色光进行实验，则电流表的示数一定为零 C．若仅增大电源的电动势，则电流表的示数一定增大 D．若仅将电源的正负极对调，则电流表的示数可能为零 AD　解析：光电管阴极材料的逸出功只与材料有关，而与入射光的频率、入射光的强度无关，A正确；用波长为λ0的光照射阴极K时，电路中有光电流，可知波长为λ0的光照射阴极K时，发生了光电效应；若用波长为λ1(λ1＞λ0)的光照射阴极K时，虽然入射光的频率变小，但仍可能大于阴极的极限频率，仍可能发生光电效应，因此电流表的示数可能不为零，B错误；仅增大电路中电源的电动势，光电管两端电压增大，当达到饱和电流后，电流表的示数不再增大，C错误；将电路中电源的正负极对调，光电子做减速运动，若电子到达不了阳极，则此时电流表的示数为零，D正确．‎ ‎14．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm 的绿光照射阴极K，实验测得流过电流表G的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s.结合图象，求：(结果保留两位有效数字)‎ ‎(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能．‎ ‎(2)该阴极材料的极限波长．‎ 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，阴极每秒钟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＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝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得Ekm＝h－h，代入数据得λ0＝0. 66 μm.‎ 答案：(1)4.0×1012个　9.6×10－20 J　(2)0.66 μm