課時分層作業(yè)(十三)量子概念的誕生光電效應與光的量子說(時間：40分鐘分值：100分)基礎(chǔ)達標練一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1(多選)以下關(guān)于輻射強度與波長關(guān)系的說法中正確的是()A物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波 B當鐵塊呈現(xiàn)黑色時，說明它的溫度不太高C當鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色，說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強D早、晚時分太陽呈現(xiàn)紅色，而中午時分呈現(xiàn)白色，說明中午時分太陽溫度最高BC由輻射強度隨波長變化關(guān)系圖知，隨著溫度的升高，各種波長的波的輻射強度都增加，而熱輻射不是僅輻射一種波長的電磁波，選項B、C正確2(多選)在光電效應實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A增大入射光的強度，光電流增大B減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，仍可能發(fā)生光電效應D改用頻率為2的光照射，光電子的最大初動能變?yōu)樵瓉淼?倍AC增大入射光的強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，光電流增大，A項正確減小入射光的強度，只是光電流減小，光電效應現(xiàn)象是否消失與光的頻率有關(guān)，而與光的強度無關(guān)，B項錯誤改用頻率小于的光照射，但只要光的頻率大于極限頻率0仍然可以發(fā)生光電效應，C項正確由愛因斯坦光電效應方程hW逸mv2得：光頻率增大，而W逸不變，故光電子的最大初動能變大，但與mv2不成正比，故D錯誤3產(chǎn)生光電效應時，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是()A對于同種金屬，Ek與照射光的強度無關(guān)B對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比C對于同種金屬，Ek與照射光的時間成正比D對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成正比AEkhWhW，同種金屬逸出功相同，最大初動能與照射光強度無關(guān)，與照射光的波長有關(guān)但不是反比例函數(shù)關(guān)系，最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系，但不是正比關(guān)系4.(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知()A該金屬的逸出功等于EB該金屬的逸出功等于h0C入射光的頻率為0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為EABD題中圖像反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程EkhW0知，當入射光的頻率恰為金屬的截止頻率0時，光電子的最大初動能Ek0，此時有h0W0，即該金屬的逸出功等于h0，根據(jù)圖線的物理意義，有W0E，故選項A、B、D正確，選項C錯誤5(多選)在光電效應實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量下列說法正確的是()A若a>b，則一定有Ua<UbB若a>b，則一定有Eka>EkbC若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD若a>b，則一定有haEka>hbEkbBC設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有EkhW，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨的增大而增大，B項正確；又EkeU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eUhW，遏止電壓U隨增大而增大，A項錯誤；又有hEkW，W相同，則D項錯誤6(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過其原因可能是()A入射光太弱 B入射光波長太長C光照時間太短D電源正、負極接反BD金屬存在截止頻率，超過截止頻率的光照射金屬才會有光電子射出發(fā)射的光電子的動能隨頻率的增大而增大，動能小時不能克服反向電壓，也不能有光電流入射光的頻率低于截止頻率，不能產(chǎn)生光電效應，與光照強弱無關(guān)，選項B正確，A錯誤；電路中電源正負極接反，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，D正確；光電效應的產(chǎn)生與光照時間無關(guān)，C錯誤二、非選擇題(14分)7紫光在真空中的波長為4.5×107 m，問：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射極限頻率為04.62×1014 Hz的金屬鉀時能否產(chǎn)生光電效應？(3)若能產(chǎn)生，則光電子的最大初動能為多少？(h6.63×1034 J·s)解析(1)紫光光子的能量Ehh4.42×1019 J.(2)紫光頻率6.67×1014 Hz因為>0，所以能產(chǎn)生光電效應(3)光電子的最大初動能為EkmhWh(0)1.36×1019 J.答案(1)4.42×1019 J(2)能(3)1.36×1019 J能力提升練一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1(多選)紫外光電管是利用光電效應原理對油庫等重要場所進行火災報警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽極，K為陰極，只有當明火中的紫外線照射到K極時，c、d端才會有信號輸出已知地球表面太陽光中紫外線的波長主要在315400 nm之間，而明火中的紫外線的波長主要在200280 nm之間在光電效應中，某種金屬的極限頻率所對應的波長叫金屬的極限波長下列說法正確的是()A要實現(xiàn)有效報警，陰極所用材料的極限波長應大于280 nmB明火照射到K極的時間要足夠長，c、d端才有信號輸出C僅有太陽光照射光電管時，c、d端輸出的信號為零D火災報警時，照射光電管的紫外線波長越大，逸出的光電子的最大初動能越大AC只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率，即入射光的波長應小于金屬的極限波長，才能發(fā)生光電效應要實現(xiàn)有效報警，光電管陰極的極限波長應大于明火中的紫外線的波長，并小于太陽光中的紫外線的波長，A正確；c、d端有信號輸出，與明火照射到K極的時間無關(guān)，與紫外線的頻率有關(guān)，B錯誤；僅有太陽光照射光電管時，入射光的頻率小于金屬的截止頻率，不會發(fā)生光電效應，c、d端輸出的信號為零，C正確；火災報警時，根據(jù)光電效應方程EkhW0知，照射光電管的紫外線的波長越短，其頻率越大，逸出的光電子的最大初動能越大，D錯誤2在光電效應實驗中，小明同學用同一實驗裝置，如圖(a)所示，在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示則正確的是()A乙光的頻率大于甲光的頻率B甲光的波長小于丙光的波長C丙光的光子能量小于甲光的光子能量D乙光對應的光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能A由愛因斯坦光電效應方程EkhW0及遏止電壓的含義可知，hW0eUc，結(jié)合題意與圖像可以判斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為乙丙>甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C錯誤，同時判斷乙光對應光電子的最大初動能等于丙光對應光電子的最大初動能，A正確，D錯誤，由知，乙丙甲，B錯誤3(多選)以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應，這已被實驗證實光電效應實驗裝置示意如圖所示用頻率為的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應換用同樣頻率的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場逐漸增大U，光電流會逐漸減?。划敼怆娏髑『脺p小到零時，所加反向電壓U可能是(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)()AUBUCU2hWDUBD由題意知，一個電子吸收一個光子不能發(fā)生光電效應，換用同樣頻率為的強激光照射，則發(fā)生光電效應，即吸收的光子能量為nh，n2,3,4，.則由光電效應方程可知：nhWmv2(n2,3,4，)在減速電場中由動能定理得eU0mv2聯(lián)立得：U(n2,3,4，)，選項B、D正確4(多選)美國物理學家密立根利用圖所示的電路研究金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系，描繪出圖中的圖像，由此算出普朗克常量h.電子電荷量用e表示，下列說法正確的是()A入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片P應向M端移動B由圖像可知，這種金屬的截止頻率為BC增大入射光的強度，光電子的最大初動能也增大D由圖像可得普朗克常量表達式為hBD入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，則遏止電壓增大，測遏止電壓時，應使滑動變阻器的滑片P向N端移動，故A錯誤；根據(jù)光電效應方程EkmhW0知，光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，故C錯誤；根據(jù)EkmhW0eUc，解得Uc，圖線的斜率k，則h，當遏止電壓為零時，B.故B、D正確二、非選擇題(本大題共2小題，共26分)5(12分)經(jīng)測量，人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長為940 m處根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體最強輻射的波長與物體的絕對溫度的關(guān)系近似為Tm2.90×101 m·K，由此估算人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少？(h6.63×1034 J·s)解析人體表面的溫度為T K309 K36 .人體輻射的能量子的值為h6.63×1034× J2.12×1022 J.答案36 2.12×1022 J6(14分)光電管是應用光電效應實現(xiàn)光信號與電信號之間相互轉(zhuǎn)換的裝置，其廣泛應用于光功率測量、光信號記錄、電影、電視和自動控制等諸多方面如圖所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長為5.0×107 m)現(xiàn)用波長為4.8×107 m的某單色光照射B極(1)電阻R上電流的方向是向左還是向右？(2)求出從B極發(fā)出的光電子的最大初動能(3)若給予光電管足夠大的正向電壓時，電路中光電流為10 A，則每秒射到光電管B極的光子數(shù)至少為多少個？解析(1)B極板上逸出光電子，相當于電源的正極，A為負極，故流過R的電流向左(2)Ekmhh6.63×1034×3×108× J1.66×1020 J.(3)每秒電路中流過的電子電荷量qIt10×106×1 C1×105 Cn個6.25×1013個答案(1)向左(2)1.66×1020 J(3)6.25×1013個- 7 -