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1、课时规范练36光电效应波粒二象性1.(对光电效应的理解)(2019广东化州模拟)如图所示是光电管的工作原理电路图,一束波长为1的单色光照射到光电管的阴极,电路中产生了光电流,下列判断正确的是()A.若电路中电源的正、负极反接后,电路中仍可能有光电流B.单色光照射一段时间后,才能观察到电流表指针转动C.若另一束波长为2的单色光(21)照射到光电管的阴极时,电路中也可能产生光电流但光电流肯定比前次小D.入射光的强度一定时,电路中光电流的大小随电压的增大而持续增大2.(光电效应现象)(2019广东阳江模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发
2、生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么()A.a光的波长一定大于b光的波长B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大3.(光电效应方程的应用)(2019浙江宁波期末)光电效应实验装置如图所示。用频率为的光源照射阴极K产生了光电效应,已知逸出功为W,普朗克常量为h,电子电荷量为e。调节变阻器滑动片,使光电流逐渐减小;当电流表示数恰好减小到零时,电压表的示数U可能是下列的()A.U=he-WeB.U=2he-WeC.U=2h-WD.U=5h2e-We4
3、.(光电效应方程的应用)如图所示,用波长为0的单色光照射某金属,调节变阻器,当电压表的示数为某值时,电流表的示数恰好减小为零;再用波长为405的单色光重复上述实验,当电压表的示数增加到原来的3倍时,电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h,真空中光速为c。该金属的逸出功为()A.5hc40B.hc0C.7hc80D.7hc405.(波粒二象性)(2019吉林通榆县月考)关于波粒二象性,下列说法中正确的是()A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应,则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大,则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性
4、也有波动性D.戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性6.(光电效应图象问题)(2019吉林延边区模拟)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调,电源的正负极也可以对调,分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示,由图可知()A.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最大B.单色光a和c的频率相同,且a光更强些,b光频率最大C.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最小D.单色光a和c的频率不同,且a光更强些,b光频率最小7.(多选)(光电效应图象问题)(201
5、9山东日照模拟)某种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图所示,E、0为已知量。由图线信息可知()A.逸出功W0=EB.图象的斜率表示普朗克常量的倒数C.图中E与0的值与入射光的强度、频率均无关D.若入射光频率为30,则光电子的最大初动能为3E素养综合练8.(2019安徽合肥模拟)研究光电效应的电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是()9.(2019浙江台州模拟)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止
6、电压Uc和入射光的频率的几组数据。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据描点连线,可得直线方程,如图所示。则这种金属的截止频率约为()A.3.51014 HzB.4.31014 HzC.5.51014 HzD.6.01014 Hz10.(2019江苏常州检测)用频率为0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的关系图象如图所示,已知普朗克常量为h,电子的带电荷量为e,求:(1)照射在金属表面上的这束光的最小功率P;(2)该金属的极限频率c。11.(2019北京西城一模)可利用如图1所示的电
7、路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整,电源的正负极也可以对调。(1)a.电源按图1所示的方式连接,且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近。试判断:光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?b.现有一电子从K极板逸出,初动能忽略不计,已知电子的电量为e,电子经电压U加速后到达A极板。求电子到达A极板时的动能Ek。(2)在图1装置中,通过改变电源的正、负极,以及移动变阻器的滑片,可以获得电流表示数与电压表示数U之间的关系,如图2所示,图中Uc叫遏止电压。
8、实验表明,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。请写出光电效应方程,并对“一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的”做出解释。(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性,设计实验并测量了某金属的遏止电压Uc与入射光的频率。根据他的方法获得的实验数据绘制成如图3所示的图线。已知电子的电量e=1.610-19 C,求普朗克常量h。(运算结果保留1位有效数字)参考答案课时规范练36光电效应波粒二象性1.A将电路中电源的正、负极反接,光电子做减速运动,有可能到达阳极,所以还可能有光电流,A正确。光电效应具有瞬时性,若能产生光电流,则不需要等待时间,B错误。
9、换用波长为2(21)的光照射阴极时,光的频率变小,但光电流的大小与光的强度有关,与光的频率无关,C错误。增加电路中电源的路端电压,光电流达到饱和电流时不再增大,D错误。2.D用一定频率的a单色光照射光电管时,电流计指针会发生偏转,知a0,a光的波长小于b光的波长,故A项错误;发生光电效应的条件:0,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转,故B项错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计G的电流方向是c流向d,故C项错误;增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大,故D项正确。3.A根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为:Ek=h-
10、W根据动能定理可得电压表示数至少为:eUc=Ek=h-W解得:Uc=he-We,故A正确,BCD错误;故选A。4.C接通开关,当电压表读数大于或等于U时,电流表读数为零,遏止电压为U,根据光电效应方程,光电子的最大初动能为:Ekm=eU=hc0-W0;用波长为405的单色光照射时,Ekm=3eU=hc450-W0;联立解得:W0=7hc80,故C正确,ABD错误。故选C。5.D在可见光中,紫光的频率最大,故紫光光子的能量最大,紫光照射到锌板上可以发生光电效应,但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应,A错误;入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量,但不能增大逸出光电子的最大初动能,B
11、错误;光的散射揭示了光的粒子性,没有揭示光的波动性,C错误;衍射是波特有的现象,故电子束衍射实验证明了电子具有波动性,D正确。6.Ba、c两光照射后遏止电压相同,根据Ekm=eUc,可知产生的光电子最大初动能相等,可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大,故a光的强度较大,单色光b照射后遏止电压较大,根据Ekm=eUc,可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大,根据光电效应方程Ekm=h-W0得,b光的频率大于a光的频率,故ACD错误,B正确。7.AC根据光电效应方程Ek=h-W0知,Ek=0时,有h0-W0=0,所以逸出功W0=h0,由题图可知,=0时,得-E=0-W0
12、,所以W0=E,A正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0知,任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随频率的变化而变化,且是线性关系,直线的斜率等于普朗克常量,B错误。根据A的分析可知,E等于金属的逸出功,所以题图中E与0的值与入射光的强度、频率均无关,C正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0,若入射光频率为30,则光电子的最大初动能为2E,D错误。8.C频率相同的光照射金属,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能相等,根据Ekm=eUc知,遏止电压相等,光越强,饱和光电流越大,C正确。9.B遏止电压为零时,入射光的频率等于截止频率,根据方程Uc=0.39731014-1.7024,
13、当Uc=0时,=4.31014Hz,B正确。10.答案 (1)I0h0e(2)h0-eUch解析 (1)由饱和光电流为I0,可知单位时间内产生的光电子的个数n=I0e照射到金属上的光子全部被金属吸收,则照射到金属上的光子的个数N=I0e所以这束光照射在金属表面上的功率P=Nh0=I0h0e。(2)由动能定理及Uc为遏止电压可知,电子的最大初动能Ekm=eUc根据光电效应方程得Ekm=h0-hc所以该金属的极限频率c=h0-eUch。11.答案 (1)电子加速运动Ek=eU(2)Ek=h-W0因Uc=he-W0e,可见对于一定频率的光,无论光强如何,遏止电压相同。(3)h为61034 Js解析 (1)a.所加电压产生的电场由A到K,对于电子为加速电场,做加速运动。b.由动能定理,可得Ek=eU。(2)由光电效应方程:Ek=h-W0,又Ekm=eUc可得:Uc=he-W0e,可见对于一定频率的光,无论光强如何,遏止电压相同。(3)图线斜率为k=he=410-15Vs,即h=ek=61034Js。