[教育资料]人教版高二物理选修3-5第十七章 波粒二象性 第二节 光的粒子性 每课一练教师版学习精品

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第十七章 波粒二象性

第二节 光的粒子性 每课一练

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1．分别用波长为λ和

2λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1 :2，以h表示普33hc 2?4hcD. 5?B.

朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )

hc 2?3hcC. 4?A.

2．光电效应实验和康普顿实验都证明了光具有________(填“粒子性”或“波动性”)．甲图中金属片张开是因为验电器带________(填“正”或“负”)电，若改用强度较弱的紫外线照射锌板________(填“能”或“不能”)使金属片张开；乙图中ν1________ν(填“>”“<”或“＝”)．

3.小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。

(1)图甲中电极A为光电管的 (选填“阴极”或“阳极”);

(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc= Hz，逸出功W0= J;

(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek= J。

4．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。 (1)求此时光电子的最大初动能的大小。 (2)求该阴极材料的逸出功。

5．如图所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66μm的金属铯制成，用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压，当A板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA，求： (1)每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。

(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。

6．用频率为v但强度不同的甲乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，

________（选填甲或乙）光的强度大，已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0则光电子的最

大初动能为________。

7．已知钙和钾的截止（极限）频率分别为7.73×10Hz和5.44×10Hz，在某种单色光的照射下两种金属均

发生了光电效应。用W表示金属中的电子克服金属的逸出功，则有W钙________W钾；用Ek表示从金属表面逸出的光电子的最大初动能，则有Ek钙________Ek钾。（选填“>”、“<”或“=”）

8．在某次光电效应实验中，得到的遏制电压u0与入射光的频率v的关系如图所示，若该直线的斜率为k、横截距为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

________。

9．如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。a此时锌

板带正电，静电计带________电（填“正”或“负”）；b使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转。此时如果增大入射黄光的照射强度，则可观察到静电计指针________（填“有”或“无”）偏转。

10．如图所示是做光电效应实验的装置简图．在抽成真空的玻璃管内，K为阴极

（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9 eV），A为阳极。在a、b间教育资源

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不接任何电源，用频率为ν（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1 V时，电流表的示数刚好减小到零。求：（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向； （2）从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek是多少焦？

（3）入射单色光的频率是多少？ 11．（2019·新课标全国Ⅲ卷）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νa>νb，则一定有Uaνb，则一定有Eka>Ekb C．若Ua

D．若νa>νb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb

12．（2019·全国新课标Ⅰ卷）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 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

1. 【答案】A

【解析】由光电效应方程Ek1＝Ek2＝

hc?－W0.

hc－W0，又因为Ek2＝2Ek1. 2?3联立解得W＝

hc. 2?2. 【答案】粒子性 正 能 >

【解析】光电效应实验和康普顿实验都证明了光具有粒子性；图甲中金属片张开是因为验电器带正电；若改用强度较弱的紫外线照射锌板一定能使验电器张开；图乙中hν1>hν，所以ν1>ν. 3. 【答案】(1)阳极 (2)5.15×1014 3.41×10-19 (3)1.23×10-19

【解析】(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极。

(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J。

(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014 Hz时，由Ekm=hν-hνc得，光电子的最大初动能为Ekm=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J≈1.23×10-19 J。 4 【答案】(1)0.6 eV (2)1.9 eV

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【解析】设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0。

当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU＝Ek

由光电效应方程：Ek＝hν－W0

由以上二式：Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV。

5. 【答案】(1)4.0×1012个 9.6×10－20J (2)8×1012个 9.6×10－20J 【解析】饱和电流的值I与每秒内阴极发射的电子数的关系是I＝ne。

电子从阴极K飞出的最大初动能Ek＝hν－W，电子从阴极K飞向阳极A时，还会被电场加速，使其动能进一步增大。

(1)当阴极发射的光电子全部达到阳极A时，光电流达到饱和，由电流可知每秒到达阴极的电子数，即每秒发射的电子数。

Im0.64?10－6n＝＝＝4.0×1012(个) －191.6?10e根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能为

Ek＝hν－W＝

(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律，阴极每秒发射的光电子数为n′＝2n＝8×1012个。

光电子的最大初动能仍然是

6．甲 hv–W0

【解析】根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；由

hc?－

hc11?＝6.63×10－34×3×108×??－60.66?10－6?0?0.50?10?－20

J＝9.6×10J ??1mv2＝9.6×10－20J。 212

光电效应方程2mv=hv–W0，可知，电子的最大初动能Ekm=hv–W0。

7．> <

【解析】根据金属的逸出功W0=hvc，知逸出功与截止频率成正比，则W钙>W钾；根据爱因斯坦光电效教育资源

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应方程得：Ek=hv–W0，又W0=hvc，联立得：Ek=hv–hvc，则得Ek钙

8．ek keb

【解析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hv–W，任何一种金属的逸出功W一定，说明Ek随频率f的变化而变化，且是线性关系（与y=ax+b类似），直线的斜率等于普朗克恒量，由于：Ek=eUe所以：eUe=hv–W，由图可得Ue=kγ–b，整理得：h=ek；Ek=hv–W，Ek=0时有hv0–W=0，所以逸出功W=keb。 9．正 无

【解析】（1）用弧光灯照射锌板，发生光电效应，发出光电子，锌板和验电器带正电。

（2）使静电计指针回到零，再用相同光照强度的钠灯发出的黄光照射锌版，静电计指针无偏转，说明了黄色光不能使锌板发生光电效应；当增大入射黄光的照射强度，也不能发生光电效应。故静电计的指针不偏转。 10．（1）7.56 eV （2）43.44 eV

（1）原子从能级n=3向n=2跃迁所放出的光子的能量为13.60–6.04=7.56 eV，当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功W0=7.56 eV

（2）从能级n=4向n=1跃迁所放出的光子能量为54.4–3.4 eV=51 eV， 根据光电效应方程得，最大初动能Ekm=hv–W0=51–7.56=43.44 eV 11．BC

【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ekm?h??W，又由动能定理有Ekm?eU，当?a??b时，

Eka?Ekb，Ua?Ub，A错误，B正确；若Ua?Ub，则有Eka?Ekb，C正确；同种金属的逸出功

不变，则W?h??Ekm不变，D错误。

12．ACE【解析】根据光电效应实验得出的结论：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，故A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没有光电流产生，故D错误，E正确。

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