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2019-2020年高中物理 2.2涅槃鳳凰再飛翔自我小測(cè) 滬科版選修3-5 1入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么(　　) A．從光照到金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減小 D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 2光電效應(yīng)中，從同一金屬逸出的電子動(dòng)能的最大值(　　) A．只跟入射光的頻率有關(guān) B．只跟入射光的強(qiáng)度有關(guān) C．跟入射光的頻率和強(qiáng)度都有關(guān) D．除跟入射光的頻率和強(qiáng)度有關(guān)外，還和光照時(shí)間有關(guān) 3光電效應(yīng)的四條規(guī)律中，波動(dòng)說(shuō)不能解釋的有(　　) A．入射光的頻率必須大于被照金屬的極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) B．光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大 C．入射光照射到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9 s D．當(dāng)入射光頻率大于極限時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比 4一細(xì)束平行光，經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解成互相分離的三束光，分別照射到相同的金屬板a、b、c上，如圖所示，已知金屬板b上有光電子逸出，可知(　　) A．板a上一定有光電子逸出 B．板a上一定無(wú)光電子逸出 C．板c上一定有光電子逸出 D．板c上一定無(wú)光電子逸出 5下列對(duì)光子的認(rèn)識(shí)，正確的是(　　　) A．光子說(shuō)中的光子就是牛頓在微粒說(shuō)中所說(shuō)的粒子 B．光子說(shuō)中的光子就是光電效應(yīng)中的光電子 C．在空間傳播中的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子 D．光子的能量跟光的頻率成正比 6利用光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行解釋，下列正確的是(　　) A．金屬表面的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子 B．電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出，成為光電子 C．金屬表面的一個(gè)電子吸收若干個(gè)光子，積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出 D．無(wú)論光子能量大小如何，電子吸收光子并累積能量后，總能逸出成為光電子 7如圖所示為光電管電路的示意圖，在光電管電路中(　　) A．能夠把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào) B．電路中的電流是由光電子的運(yùn)動(dòng)形成的 C．光照射到光電管的A極產(chǎn)生光電子并飛向K極 D．光照射到光電管的K極產(chǎn)生光電子并飛向A極 8用不同頻率的紫外線分別照射鎢板和鋅板而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光的頻率ν變化的Ek－ν圖， 已知鎢元素的逸出功為3.28 eV，鋅元素的逸出功為3.34eV，若將兩者的圖像分別用實(shí)線與虛線畫在同一個(gè)Ek－ν圖上，則圖中正確的是(　　) 9已知某種金屬在一束黃光照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．若增加一束同樣的黃光照射，逸出的光電子數(shù)目會(huì)增加 B．若增加一束同樣的黃光照射，逸出的光電子最大初動(dòng)能會(huì)增加 C．若改用一束強(qiáng)度相同的紫光照射，逸出的光電子數(shù)目會(huì)增加 D．若改用一束強(qiáng)度相同的紫光照射，逸出的光電子最大初動(dòng)能會(huì)增加 10如圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角。 (1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將______(選填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針______(選填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)。 (3)實(shí)驗(yàn)室用功率P＝1 500W的紫外燈演示光電效應(yīng)。紫外線波長(zhǎng)λ＝253nm，陰極離光源距離d＝0.5m，原子半徑取r＝0.510－10m，則陰極表面每個(gè)原子每秒鐘接收到的光子數(shù)約為_(kāi)_____。(已知h＝6.6310－34Js) 11X射線散射后波長(zhǎng)會(huì)改變，是由于X射線光子和物質(zhì)中電子__________的結(jié)果。 12已知金屬銫的極限波長(zhǎng)為0.66 μm，用波長(zhǎng)為0.05 μm的光照射銫金屬表面，發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能為多少？銫金屬的逸出功為多少？ 參考答案 1解析：發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬間的，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤。入射光強(qiáng)度減弱，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)入射光子數(shù)減少；頻率不變，說(shuō)明光子能量不變，逸出的光電子最大初動(dòng)能也就不變。選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的。入射光子數(shù)目減少，逸出的光電子數(shù)目也就減少，可見(jiàn)選項(xiàng)C是正確選項(xiàng)。入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明入射光頻率大于這種金屬的極限頻率，一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：C 2解析：根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律可知，光電子最大初動(dòng)能EKm值取決于入射光頻率ν，故選項(xiàng)A正確。 答案：A 3解析：此題應(yīng)從光電效應(yīng)規(guī)律與經(jīng)典波動(dòng)理論的矛盾著手去解答。按照經(jīng)典的光的波動(dòng)理論，光的能量隨光的強(qiáng)度的增大而增大，與光的頻率無(wú)關(guān)，金屬中的電子必須吸收足夠能量后，才能從中逸出，電子有一個(gè)能量積蓄的時(shí)間，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)輻射到金屬表面的光子數(shù)目越多，被電子吸收的光子數(shù)目自然也多，這樣產(chǎn)生的光電子數(shù)目也多。但是，光子不一定全部形成光電流，故應(yīng)選A、B、C。 答案：ABC 4解析：金屬板a和c是否具有光電子逸出，取決于照射到a、c板的色光的頻率是否大于金屬的極限頻率，而色光的頻率可根據(jù)它們經(jīng)三棱鏡后的偏折情況判斷。 根據(jù)三棱鏡對(duì)光線的控制作用可知，從上到下三束光的排列情況是，照在c處的頻率最高，照在a處的頻率最低。 據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，金屬板c上有一定的光電子逸出，而金屬板a上不一定有光電子逸出，綜合以上分析可知，本題正確選項(xiàng)為C。 答案：C 5解析：根據(jù)光子說(shuō)，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子，而牛頓的“微粒說(shuō)”中的微粒指的是宏觀世界的微小顆粒，光電效應(yīng)中的光電子指的是金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫(kù)侖引力等束縛，逸出金屬表面，稱為光電子，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤而C選項(xiàng)正確。由E＝hν知，光子能量E與其頻率ν成正比，故D選項(xiàng)正確。 答案：CD 6解析：根據(jù)光子說(shuō)，金屬中的一個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子，若所吸收的光子頻率大于金屬的極限頻率，電子才能逃離金屬表面，成為光電子，且光子的吸收是瞬時(shí)的，不需時(shí)間的積累，故A選項(xiàng)正確。 答案：A 7解析：在光電管中，當(dāng)光照射到陰極K時(shí)，將發(fā)射出光電子，被A極的正向電壓吸引而奔向A極，形成光電流，使電路導(dǎo)通，照射光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的光電流越大，這樣就把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 答案：ABD 8解析：選A根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hνW可知Ek－ν圖像的斜率為普朗克常量h，因此圖中兩線應(yīng)平行，C、D錯(cuò)；圖線與橫軸的交點(diǎn)表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子動(dòng)能為零)時(shí)的入射光頻率即極限頻率。由光電效應(yīng)方程可知，逸出功越大的金屬對(duì)應(yīng)的入射光的頻率越高，所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率較高。所以A對(duì)，B錯(cuò)。 答案：A 9解析：黃光照射金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電子數(shù)目與入射光子數(shù)的多少有關(guān)，現(xiàn)增加一束同樣的黃光，入射光子數(shù)增加，可使逸出的光子數(shù)目增加，選項(xiàng)A正確。增加一束同樣的黃光，入射光子的能量不變，逸出功不變，則逸出光子的最大初動(dòng)能不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。改為一束強(qiáng)度相同的紫光照射，紫光的光子能量大于黃光的光子能量，則單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)減少，則逸出的光電子數(shù)目會(huì)減少，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。紫光的光子能量大于黃光的光子能量，逸出功不變，可見(jiàn)紫光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能增加，選項(xiàng)D正確。 答案：AD 10解析：(1)用紫外線照射鋅板時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板因有光電子逸出而帶正電，當(dāng)用帶負(fù)電的金屬小球接觸時(shí)中和了一部分正電荷，使驗(yàn)電器的帶電量減小，指針偏角減??；(2)用黃光照射鋅板不能發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明黃光的頻率低于鋅板的極限頻率，而紅外線的頻率比黃光的頻率還低，所以用紅外線照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針無(wú)偏轉(zhuǎn)；(3)因?yàn)樽贤鉄舭l(fā)光的能量分布在半徑為d的球面上，所以由能量守恒有：πr2＝nh ，解得n＝≈4.77≈5個(gè)。 答案：(1)減小　(2)無(wú)　(3)5 11解析：由于光子攜帶的能量E＝hν，則光子的動(dòng)量應(yīng)為 p＝，當(dāng)X射線光子和物質(zhì)中的電子發(fā)生碰撞時(shí)，電子獲得了一定的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒，得光子的動(dòng)量減小，故波長(zhǎng)改變。 答案：發(fā)生碰撞 12解析：由光子說(shuō)可知，金屬的逸出功在數(shù)值上就等于頻率(波長(zhǎng))為極限頻率(波長(zhǎng))的光子能量，即W＝hν0＝，再根據(jù)光電效應(yīng)方程EKm＝hν－W＝－W，可求得光電子的最大初動(dòng)能。 銫的逸出功W＝＝310－19 J。 當(dāng)用波長(zhǎng)為λ＝0.05 μm的光照射金屬時(shí)，光電子最大初動(dòng)能為EKm＝hν－W＝－W， 代入數(shù)值得EKm＝3.6810－18 J。 答案：3.6810－18 J　　310－19 J