高二物理光电效应试题答案及解析Word文件下载.docx
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【解析】光具有波粒二象性,故A选项错误;
光子是光传播过程中的一份能量子,而电子是实物粒子,两者不是同一种粒子,故B选项错误;
大量光子在传播过程中按照概率波原则随机出现,表现出波动性,故C选项错误;
光具有波粒二象性,光子能量
公式中,
是频率,表示波的特征,故D选项正确。
【考点】本题考查光的本质。
4.在如图所示的真空管的,光照射到金属钠电极K上,如果有光电子逸出时就会奔向阳极A,从而在电路中形成电流,G表就会偏转。
在研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射真空管钠电极K时,电流计G的指针发生偏转,而用另一频率的单色光b照射真空管钠电极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么
A.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转;
B.用a光照射真空管钠电极K时通过电流计G的电流是由c到d;
C.光电管阴极K有光电子逸出时,如果滑片P向左滑动,则从阴极K逸出的光电子的最大初动能要增大;
D.采用比a光频率更高的光时,光电子的最大初动能将增大。
【答案】BD
【解析】用另一频率的单色光b照射真空管钠电极K时,电流计G的指针不发生偏转,说明b光的频率太低,增加b光的强度不能产生光电子,A错;
电流的方向与光电子定向移动的方向相反,B正确;
光电子的最大初动能与外接的滑动变阻器无关,与入射光的频率有关,C错D对。
【考点】光电效应
5.用不同频率的光照射某金属,测量其反向遏止电压UC与入射光频率ν,得到UC-ν图象,根据图象求出该金属的截止频率νC=
Hz,金属的逸出功W=
eV,普朗克常量h=
J·
s.
【答案】5.0×
1014;
2.0;
6.4×
10-34。
【解析】根据UC-ν图象可知该金属的截止频率为:
νC=5.0×
1014Hz
根据爱因斯坦光电效应方程有:
Ek=hν-W
①
又由光电子的最大初动能与遏止电压的关系有:
Ek=eUC
②
由①②式联立解得遏止电压UC与入射光频率ν的关系方程为:
UC=
-
③
根据③式和图象可知,金属的逸出功为:
W=2.0eV
普朗克常量为:
h=
s=6.4×
10-34J·
s
【考点】本题主要考查光电效应规律的应用问题,属于中档偏低题。
6.图是研究光电效应的装置,用一定频率的光束照射金属板K,有粒子逸出,则
A.逸出的粒子是电子
B.改变光束的频率,金属的逸出功随之改变
C.减少光束的光强,逸出的粒子初动能减少
D.减小光束的频率,金属板K可能没有粒子逸出
【答案】AD
【解析】逸出功跟入射光束的频率无关,只跟金属种类有关,所以改变光束的频率,金属的逸出功不变,B错;
逸出的粒子初动能
,所以改变光束的强度,对逸出的粒子初动能没有影响,C错。
当
时,没有粒子逸出,D正确。
7.根据表格中的内容,判断下列说法正确的是
材料
铯
钙
镁
铍
钛
金
逸出功W/eV
1.9
2.7
3.7
3.9
4.1
4.8
A.只要入射光的强度足够大,照射时间足够长,表中的金属均可以发生光电效应
B.用某光照射表中金属,均能够发生光电效应,则从铯表面逸出的光电子的最大初动能最大
C.使表中金属发生光电效应时,金的极限频率最小
D.使表中金属发生光电效应时,金的极限波长最小
【解析】发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率,与光照强度无关,A错误;
根据光电效应方程
可得光的频率一定,逸出功越小,获得的最大动能越大,故B正确;
因为金的逸出功最大,所以极限频率最大,极限波长最小,故C错误,D正确;
故选BD
【考点】考查了光电效应
点评:
发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率,与光照强度无关,
8.三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面,均恰能使金属中逸出光电子,若三种入射光的波长λA>λB>λC,则(
)
A.用入射光A照射金属b和c,金属b和c均可发出光电效应现象
B.用入射光A和B照射金属c,金属c可发生光电效应现象
C.用入射光C照射金属a与b,金属a、b均可发生光电效应现象
D.用入射光B和C照射金属a,均可使金属a发生光电效应现象
【答案】CD
【解析】恰能使金属逸出光电子说明入射光的频率恰好等于金属的极限频率,由题意知入射光的频率
.
A的频率最小,照射金属b和c,金属b和c均不能发生光电效应现象,A错误;
AB光的频率都小于C的极限频率,所以用入射光A和B照射金属c,金属c不能发生光电效应现象,B错误;
C光的频率最大,所以用入射光C照射金属a与b,金属a、b均可发生光电效应现象,C正确;
BC光的频率大于A光的频率,所以用入射光B和C照射金属a,均可使金属a发生光电效应现象,D正确;
故选CD
【考点】光电效应.
本题的关键是知道光电效应产生的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率,波长越大频率越小.
9.当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时,发生了光电效应,这时发生的现象是(
)
A.验电器内的金属箔带正电
B.有电子从锌板上飞出来
C.有正离子从锌板上飞出来
D.锌板吸收空气中的正离子
【答案】AB
【解析】发生光电效应,则电子从锌板上逃逸出来,使得验电器内部带上了负电荷,故AB正确
基础题,关键是深刻理解光电效应实验,切记金属导体中可以自由移动的只有电子
10.用紫光照射某金属恰可发生光电效应,现改用较弱的太阳光照射某金属,则( )
A.可能不发生光电效应
B.逸出光电子的时间明显变长
C.逸出光电子的最大初动能不变
D.单位时间逸出光电子的数目变小
【解析】由于太阳光含有紫光,所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变,又因为光强变弱,所以单位时间逸出光电子的数目变小.
11.若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应,则下列哪一种方法可能使该金属发生光电效应(
A.增大入射光的强度
B.增加光的照射时间
C.改用黄光照射
D.改用紫光照射
【解析】本题考查光电效应的产生条件问题,只有光的频率大于被照射物质的极限频率才有可能产生光电效应
且产生的光电流的大小和光照射的强度没关系。
黄光的频率比绿光小,紫光的频率比绿光大,绿光照射能产生光电效应,说明绿光的频率高于此金属的极限频率。
所以紫光的频率也一定高于极限频率,能产生光电效应。
正确答案为D。
12.在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。
若实验a中的光强大于实验b中的光强,实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示,则下列图中可能正确的是(
【答案】A
【解析】a中的光强大于b中的光强,则a的饱和电流大于b的饱和电流,CD错;
两束光的频率相同,截止电压相同,A对;
B错;
13.已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能EK跟入射光的频率的关系图象如图中的直线1所示。
某种单色光照射到金属锌的表面时,产生的光电子的最大初动能为E1。
若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2,E2<
E1,关于这种金属的最大初动能EK跟入射光的频率的关系图象应如图中的
(
A.a
B.b
C.c
D.上述三条图线都不正确
【解析】两种情况下,都是同一种单色光,所以照射过程中电子吸收的光子能力相同,都为
,由爱因斯坦光电效应方程
得,
分别为金属锌和另一金属的逸出功,又知道
,所以我们得出,又知道金属的极限频率
,所以我们得出
分别为金属锌和另一金属的极限频率,图中给出的三条图线,a的极限频率小于1的,所以正确。
b的极限频率等于1的。
所以错误,c的大于1的极限频率所以错误。
故选A
14.光电效应实验中,下列表述正确的是(
A.光照时间越长光电流越大
B.入射光足够强就可以有光电流
C.遏止电压与入射光的频率有关
D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子
【解析】在光电效应实验中,光电流的大小与光照强度有关,与光照时间无关,A错;
有无光电流与入射光的频率有关,跟光照强度无关,B错;
由遏止电压U与光电子最大动能关系为Ek=eU得
,光电子最大动能与入射光的频率有关,所以遏止电压与入射光的频率有关,C对;
光电效应的产生条件是入射光频率大于极限频率才会发生,才能产生光电子,D对。
15.铯的逸出功是3.0×
10-19J,用波长为0.59μm的黄光照射铯,电子从铯表明飞出的最大初动能为___________J。
(普朗克常量h=6.63×
10-34J·
s)
【答案】3.7×
10-20J
【解析】根据光电效应方程有:
代入数据得:
最大初动能为Ek=3.7×
16.(8分)氢原子从-3.4eV的能级跃迁到-0.85eV的能级时,是发射还是吸收光子?
这种光子的波长是多少(计算结果取一位有效数字)?
图中光电管用金
属材料铯制成,电路中定值电阻R0=0.75Ω,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.25Ω,图中电路在D点交
叉,但不相连.R为变阻器,O是变阻器的中间抽头,位于变阻器的正中央,P为滑动端.变阻器的两端点ab总阻值为14Ω.当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管,欲使电流计G中电流为零,变阻器aP间阻值应为多大?
已知普朗克常量h=6.63×
s,金属铯的逸出功为1.9eV.1eV=1.6×
10-19J
【答案】
(1)
因氢原子是从低能级向高能级跃迁,故应是吸收光子.
(2)
(3)
【解析】略
17.某金属在一束绿光的照射下,发生了光电效应,则(
)
A.若增大绿光的照射强度,则单位时间逸出的光电子数增加
B.若增大绿光的照射强度,则逸出的光电子的最大初动能增加
C.若改用较弱的紫外线照射,则不能发生光电效应
D.用绿光或紫光照射时,逸出的光电子的动能有可能相等
【答案】AD
【解析】逸出的光电子的最大初动能
,增大绿光的照射强度,最大初动能不变,但单位时间逸出的光电子数增加,A对B错。
紫外线频率比绿光高,若改用较弱的紫外线照射,也能发生光电效应,且逸出的光电子的最大初动能增加,C错。
D对。
18.氢原子能级如图所示,一群原处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中(
)
A.放出三种频率不同的光子
B.放出六种频率不同的光子
C.放出的光子的最大能量为其12.75ev,最小能量是0.66eV
D.放出的光能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应
【答案】BC
【解析】由题知从n=4能级向下跃迁共有3种,从n=3能级向下跃迁共2种,从n=2能级向下跃迁1种,放出六种频率不同的光子,A错B对。
从n=4能级向n=1能级跃迁放出的光子的能量最大为12.75eV,从n=4能级向n=3能级跃迁放出的光子的能量最小为0.66eV,C对。
放出的光能量最大为12.75eV,不能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应,D错。
19.在图甲所示的装置中,K为一金属板,A为金属电极,都密封在真空的玻璃管中,W为由石英片封盖的窗口,单色光可通过石英片射到金属板K上,E为输出电压可调的直流电流,其负极与电极A相连,A是电流表,实验发现,当用某种频率的单色光照射K时,K会发出电子(光电效应),这时,即使A、K之间的电压等于零,回路中也有电流.当A的电势低于K时,而且当A比K的电势低到某一值Uc时,电流消失,Uc称为截止电压,当改变照射光的频率
,截止电压Uc也将随之改变,其关系如图乙所示,如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据,又知道了电子电量,则
A.可得该金属的极限频率
B.可求得该金属的逸出功
C.可求得普朗克常量
D.可求得电子的质量
【答案】ABC
【解析】图线横截距即为该金属的极限频率,金属克服电场力所做的功与该金属的逸出功相等,为
,根据动能定理可得
,即可求得普朗克常量,但是无法求得电子的质量,故ABC正确
故选ABC
20.家用节能灯正常工作时约有40%的电能转化为可见光。
若普朗克常数取6×
s,可见光频率取6×
1014Hz。
根据节能灯功率和以上数据可以估算出节能灯1秒钟释放出的光子数最接近
A.1×
1048
B.1×
1034
C.1×
1019
D.1×
1014
【答案】C
21.如图1所示,四个示意图所表示的实验中,能说明光具有粒子性的是
22.在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性,在光的本性研究中却得到了统一,即所谓光具有波粒二象性,下列关于光的波粒二象性的叙述中正确的是(
A.大量光子产生的效果显示出波动忡.个别光子产生的效果展示出粒子性
B.光在传播时表现出波动性,而在跟物质作用时表现出粒子性
C.频率大的光比频率小的光的粒子性强,但波动性弱
D.频率大的光较频率小的光的粒子性及波动性都强
23.A、B两束不同频率的光波均能使某金属发生光电效应,如果产生光电流的最大值分别为IA、IB,且IA<
I
B,则下列关系正确的是(
A.照射光的波长
B.照射光的光子能量为
C.单位时间内照射到金属板的光子数
D.照射光的频率
24.(7分)某激光源的发光功率为P,发射的激光在空气中波长为λ,波速为c。
当该激光照射到折射率为n的介质中时,由于介质表面的反射,其能量减少了10%,在介质中该激光束的直径为d。
(1)在介质中激光光子的能量多大?
(普朗克常量为h)
(2)在介质中单位时间内通过与激光束垂直的截面上单位面积的光子数为多少?
【解析】
(1)空气中光子频率
(1分)
由于光从空气射向介质时,频率不变
所以在介质中光子的能量
(2分)
(2)时间t内光源发射的总光子数
单位时间内光源发射的总光子数
所以单位时间内通过与激光束垂直的截面上单位面积的光子数
25.(13分)如图所示的光电管实验当中,当用波长136.4nm的光照在K上时,调节滑动变阻器,当电压表读数为6.60V时,灵敏电流表读数为零.改用波长65.2nm的光照在K上时,调节滑动变阻器,当电压表读数为16.50V时,灵敏电流表读数为零
.求普朗克常量和K的逸出功.
26.下列实验中,深入地揭示了光的粒子性一面的有(
).
【解析】散射后波长变长是康普顿效应,经典的电磁理论无法解释这种现象,康普顿借助于爱因斯坦的光子理论,从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释,此为光的粒子性,答案A正确。
锌板被光照射后有电子逃逸出,此为光电效应,揭示了光的粒子性,爱因斯坦因此发现而获得诺贝尔奖。
答案B对。
散射实验是卢瑟福发现原子核式结构模型的实验,与光的粒子性无关。
C错。
线状谱的出现使得原子的核式结构模型无法解释,据此波尔提出了原子能级和轨道的量子化,与光的粒子性无关答案D错
【考点】原子结构
27.如图所示的实验电路,当用黄光照射光电管中的金属涂层时,毫安表的指针发生了偏转.若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时,毫安表的读数恰好减小到零,此时电压表读数为U.
①若增加黄光照射的强度,则毫安表
(选填“有”或“无”)示数.若改用蓝光照射光电管中的金属涂层,则毫安表
(选填“有”或“无”)示数.
②若用几种都能使金属涂层发生光电效应的不同频率
ν的光照射光电管中的金属涂层,分别测出能使
毫安表的读数恰好减小到零时的不同电压值U,通过U和ν的几组对应数据,作出U—ν图象.则利用电子的电荷量e与U—ν图象的
就可求得普朗克常量h(用纵轴表示U、横轴表示ν).
【答案】无;
有;
斜率
28.下列说法正确的是
A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B.α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
【解析】原子核发生衰变时电荷数和质量数守恒,故A错误;
α射线是氦原子核、β射线是电子、γ射线电磁波,故B错误;
氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子,故C正确;
发生光电效应时光电子的动能与入射光的频率有关,D错误。
【考点】考查了原子核衰变,氢原子跃迁,光电效应
29.用如图所示的装置演示光电效应现象.当用某种频率的光照射到光电管上时,电流表G的读数为
.下列说法正确的是(
A.将电池正的极性反转,则光电流减小,甚至可能为零
B.用较低频率的光来照射,依然有光电流,但电流较小
C.将变阻器的触点
向
移动,光电流减小,但不为零
D.只要电源的电动势足够大,将变阻器的触点
端移动,电流表G的读数必将一直变大
【答案】AC
【解析】将电池正的极性反转,光电管中仍然有光电子产生,只是电流表读数可能为零,故A正确;
用较低频率的光来照射,可能不会发生光电效应,B错误;
触头c向b端移动,只是导致阳极与阴极的电压减小,电场力也减小,电子获得的加速度减小,光电子到达阳极时的速度变小,光电流减小,但不为零,C正确;
只要电源的电压足够大,将变阻器的触头c向a端移动,因受到电场阻力,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错误.
30.下列说法正确的是(
)
A.原子的核式结构是汤姆生发现的
B.一个氢原子从量子数n=3的激发态跃迁到基态时最多可产生2条不同频率的谱线
C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的光强太小
D.用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
【解析】原子的核式结构是卢瑟福提出的,选项A错误;
一个氢原子从量子数n=3的激发态跃迁到基态时最多可产生
条不同频率的谱线,选项B错误;
一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的频率太小,选项C错误;
用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期,选项D正确;
故选D.
【考点】原子的跃迁;
光电效应;
半衰期.
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