(新課標(biāo))2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.1-3.1.2 能量量子化 光的粒子性學(xué)案 新人教版選修3-5.doc
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3.1波粒二象性3.1.1能量量子化3.1.2光的粒子性學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.了解黑體輻射及能量子概念,知道黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2.了解光電效應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律,感受以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)研究方法。3.知道光電效應(yīng)方程及其意義,感受科學(xué)家在面對(duì)科學(xué)疑難時(shí)的創(chuàng)新精神。4.了解康普頓效應(yīng)及其意義。2個(gè)概念黑體輻射能量子2個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑體輻射光電效應(yīng)一、黑體與黑體輻射1.熱輻射:我們周圍的一切物體都在輻射電磁波,這種輻射與物體的溫度有關(guān)。2.黑體:指能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體。3.一般材料物體的輻射規(guī)律:輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。4.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:圖1黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),如圖1所示。(1)隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加。(2)隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。思考判斷(1)只有高溫物體才能輻射電磁波。()(2)能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體。()(3)溫度越高,黑體輻射電磁波的強(qiáng)度越大。()答案(1)(2)(3)二、能量子1.定義:普朗克認(rèn)為,振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍,當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的,這個(gè)不可再分的最小能量值叫作能量子。2.能量子大?。篽,其中是電磁波的頻率,h稱為普朗克常量。h6.6261034 Js(一般取h6.631034 Js)。3.能量的量子化:在微觀世界中能量是量子化的,或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的。思考判斷(1)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。()(2)能量子的能量不是任意的,其大小與電磁波的頻率成正比。()答案(1)(2)三、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.光電效應(yīng):照射到金屬表面的光,能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2.光電子:光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子。3.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在著飽和光電流:在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大。這表明對(duì)于一定顏色的光,入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(2)存在著遏止電壓和截止頻率:光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。(3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性:光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的,從光照射到產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過(guò)109 s。4.逸出功:使電子脫離某種金屬所做功的最小值。不同金屬的逸出功B(A.相同B.不同)。思考判斷(1)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)。()(2)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)。()(3)入射光照射到金屬表面上時(shí),光電子幾乎是瞬時(shí)發(fā)射的。()答案(1)(2)(3)四、愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)與光電效應(yīng)方程1.光子說(shuō):光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的,而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的,頻率為的光的能量子為h,這些能量子被稱為光子。2.愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式:hEkW0或EkhW0。(2)物理意義:金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h,這些能量一部分用于克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek。思考判斷(1)“光子”就是“光電子”的簡(jiǎn)稱。()(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比。()(3)入射光若能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則入射光的強(qiáng)度越大,照射出的光電子越多。()答案(1)(2)(3)五、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量1.光的散射:光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫作光的散射。2.康普頓效應(yīng):美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí),發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中,除了與入射波長(zhǎng)0相同的成分外,還有波長(zhǎng)大于0的成分,這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。3.康普頓效應(yīng)的意義:康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外,還具有動(dòng)量,深入揭示了光的粒子性的一面。4.光子的動(dòng)量(1)表達(dá)式:p。(2)說(shuō)明:在康普頓效應(yīng)中,入射光子與晶體中電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,光子的動(dòng)量變小。因此,有些光子散射后波長(zhǎng)變大。思考判斷(1)光子的動(dòng)量與波長(zhǎng)成反比。()(2)光子發(fā)生散射時(shí),其動(dòng)量大小發(fā)生變化,但光子的頻率不發(fā)生變化。()(3)光子發(fā)生散射后,其波長(zhǎng)變大。()答案(1)(2)(3)黑體輻射的規(guī)律要點(diǎn)歸納1.一般物體與黑體的比較熱輻射特點(diǎn)吸收、反射特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射,其能力與材料的種類及入射波長(zhǎng)等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波,不反射2.隨著溫度的升高,黑體輻射的各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。精典示例例1 (多選)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖2所示,由圖可知()圖2A.隨溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加B.隨溫度降低,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加C.隨溫度升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D.隨溫度降低,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)解析由題圖可知,隨溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),當(dāng)溫度降低時(shí),上述變化都將反過(guò)來(lái)。答案ACD針對(duì)訓(xùn)練1 關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無(wú)關(guān)D.如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體答案C能量子的理解和計(jì)算要點(diǎn)歸納1.物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候,只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過(guò)渡到另一狀態(tài),而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。2.在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們可以認(rèn)為:物體的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的,能量變化是連續(xù)的,不必考慮量子化;在研究微觀粒子時(shí)必須考慮能量量子化。3.能量子的能量h,其中h是普朗克常量,是電磁波的頻率。精典示例 例2 人眼對(duì)綠光較為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530 nm的綠光時(shí),只要每秒鐘有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺(jué)。普朗克常量為6.631034 Js,光速為3.0108 m/s,則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是()A.2.31018 W B.3.81019 WC.7.01010 W D.1.21018 W解析因只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺(jué)。所以察覺(jué)到綠光所接收的最小功率P,式中E6,又hh,可解得P W2.31018 W。答案A針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)對(duì)于帶電微粒的輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn),以下說(shuō)法正確的是()A.以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C.吸收的能量可以是連續(xù)的D.輻射和吸收的能量是量子化的解析帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)是以最小能量值能量子的整數(shù)倍或一份一份地輻射或吸收的,是不連續(xù)的。故選項(xiàng)A、B、D正確,C錯(cuò)誤。答案ABD光電效應(yīng)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律要點(diǎn)歸納1.光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì):光現(xiàn)象電現(xiàn)象。2.光電效應(yīng)中的光包括不可見(jiàn)光和可見(jiàn)光。3.光電子:光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子,其本質(zhì)還是電子。4.能不能發(fā)生光電效應(yīng)由入射光的頻率決定,與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。5.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光的頻率無(wú)關(guān),與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。6.光電效應(yīng)與光的電磁理論的矛盾按光的電磁理論,應(yīng)有:(1)光越強(qiáng),光電子的初動(dòng)能越大,遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān)。(2)不存在截止頻率,任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(3)在光很弱時(shí),放出電子的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于109 s。精典示例 例3 一驗(yàn)電器與鋅板相連(如圖3所示),用一紫外線燈照射鋅板,關(guān)燈后,驗(yàn)電器指針保持一定偏角。圖3(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_(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_(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)。解析(1)當(dāng)用紫外線燈照射鋅板時(shí),鋅板發(fā)生光電效應(yīng),鋅板放出光電子而帶上正電,此時(shí)與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電,故指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸后,中和了一部分正電荷,從而使驗(yàn)電器的指針偏角減小。(2)使驗(yàn)電器指針回到零,用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn),說(shuō)明鈉燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率,而紅外線比黃光的頻率還要低,更不可能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。答案(1)減小(2)無(wú)針對(duì)訓(xùn)練3 (多選)如圖4所示,電路中所有元件完好,但光照射到光電管上,靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)。其原因可能是()圖4A.入射光太弱B.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C.光照時(shí)間太短D.電源正、負(fù)極接反解析金屬存在截止頻率,超過(guò)截止頻率的光照射金屬時(shí)才會(huì)有光電子射出。射出的光電子的動(dòng)能隨頻率的增大而增大,動(dòng)能小時(shí)不能克服反向電壓,也不會(huì)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(yīng),與光照強(qiáng)弱無(wú)關(guān),選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;電路中電源正、負(fù)極接反,對(duì)光電管加了反向電壓,若該電壓超過(guò)了遏止電壓,也沒(méi)有光電流產(chǎn)生,選項(xiàng)D正確;光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時(shí)間無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案BD光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用要點(diǎn)歸納1.光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程(1)能量為h的光子被電子所吸收,電子把這些能量的一部分用來(lái)克服金屬表面對(duì)它的吸引,另一部分就是電子離開(kāi)金屬表面時(shí)的動(dòng)能。(2)如果克服吸引力做功最少為W0,則電子離開(kāi)金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek,根據(jù)能量守恒定律可知:EkhW0。2.光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系(1)兩條線索(2)兩個(gè)關(guān)系光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大;光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。精典示例例4 如圖5所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí),用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6 V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為零。當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí),電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為()圖5A.1.9 eV B.0.6 eVC.2.5 eV D.3.1 eV解析由題意知光電子的最大初動(dòng)能為EkeUc0.6 eV所以根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可得W0hEk(2.50.6)eV1.9 eV答案A1.逸出功W0對(duì)應(yīng)著某一極限頻率c,即W0hc,只有入射光的頻率c時(shí)才有光電子逸出,即才能發(fā)生光電效應(yīng)。2.對(duì)于某一金屬(c一定),入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)及光電子的最大初動(dòng)能,而與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。針對(duì)訓(xùn)練4 (多選)如圖6所示是某金屬在光的照射下,光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象,由圖象可知()圖6A.該金屬的逸出功等于EB.該金屬的逸出功等于hcC.入射光的頻率為c時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ED.入射光的頻率為2c時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E解析題中圖象反映了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系,根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0,知當(dāng)入射光的頻率恰為該金屬的截止頻率c時(shí),光電子的最大初動(dòng)能Ek0,此時(shí)有hcW0,即該金屬的逸出功等于hc,選項(xiàng)B正確;根據(jù)圖線的物理意義,有W0E,故選項(xiàng)A正確,C、D錯(cuò)誤。答案AB1.能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()A.能量的連續(xù)經(jīng)典理論B.普朗克提出的能量量子化理論C.以上兩種理論體系任何一種都能解釋D.牛頓提出的能量微粒說(shuō)解析根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,隨著溫度的升高,一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加;另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋,故選項(xiàng)B正確。答案B2.(多選)關(guān)于普朗克“能量量子化”的假設(shè),下列說(shuō)法正確的是()A.認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),是一份一份的B.認(rèn)為能量值是連續(xù)的C.認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的、連續(xù)的D.認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的解析普朗克的理論認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),是一份一份的,微觀粒子的能量是量子化的,是分立的,故選項(xiàng)A、D正確。答案AD3.關(guān)于光電效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí),不能發(fā)生光電效應(yīng)B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng),任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.光電效應(yīng)現(xiàn)象中存在極限頻率,導(dǎo)致含有光電管的電路存在飽和電流D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí),頻率越高,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多解析光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的截止頻率,與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),飽和電流的大小與極限頻率無(wú)關(guān),與入射光的強(qiáng)度有關(guān);入射光的光強(qiáng)一定時(shí),頻率越高,光子的能量值越大;入射光中的光子的數(shù)目越少,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少。答案A4.分別用波長(zhǎng)為和的單色光照射同一金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為12,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為()A. B. C. D.解析根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ek1hW0Ek2hW0又Ek22Ek1聯(lián)立得W0,選項(xiàng)A正確。答案A1.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中,符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()解析黑體輻射規(guī)律:隨著溫度的升高,一方面,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加,另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),A圖正確。答案A2.某激光器能發(fā)射波長(zhǎng)為的激光,發(fā)射功率為P,c表示光速,h為普朗克常量,則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為()A. B. C. D.Phc解析每個(gè)光量子的能量h,每秒鐘發(fā)射的總能量為P,則n。答案A3.(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1所示,用弧光燈照射擦得很亮的鋅板,驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度,則下列說(shuō)法正確的是()圖1A.用紫外線照射鋅板,驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用紅色光照射鋅板,驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.鋅板帶的是負(fù)電荷D.使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷解析將擦得很亮的鋅板連接驗(yàn)電器,用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線),驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度,說(shuō)明鋅板帶了電。進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電,這說(shuō)明在紫外線的照射下,鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來(lái),鋅板中缺少電子,于是帶正電,選項(xiàng)A、D正確。紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。答案AD4.某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成,不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖2所示。表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng),用該光源發(fā)出的光照射表中材料()圖2材料鈉銅鉑極限波長(zhǎng)(nm)541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子 B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D.都能產(chǎn)生光電子解析當(dāng)光的波長(zhǎng)小于金屬的極限波長(zhǎng)時(shí),被照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)。又光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)約為50 nm到450 nm之間,故可使三種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),D項(xiàng)正確。答案D5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖3所示。則可判斷出()圖3A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能解析該題考查了光電效應(yīng)問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)遏止電壓判斷頻率。由eUcmv2hW可知丙甲乙,甲乙丙,所以選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,B正確;由于h0W,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案B6.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率變化的Ek圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV,鋅的逸出功是3.24 eV,若將二者的圖線畫(huà)在同一個(gè)Ek坐標(biāo)圖中,用實(shí)線表示鎢,虛線表示鋅,則正確反映這一過(guò)程的圖是()解析依據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可知,Ek圖線的斜率代表了普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ek圖線應(yīng)該平行。圖線的橫截距代表了極限頻率c,而c,因此鎢的c大些。故選項(xiàng)B正確。答案B7.實(shí)驗(yàn)得到金屬鈣的光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率的關(guān)系如圖4所示。下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功,參照下表可以確定的是()圖4金屬鎢鈣鈉截止頻率0/1014 Hz10.957.735.53逸出功W0/eV4.543.202.29A.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)得到的Ekm圖線也是一條直線,其斜率比圖中直線的斜率大B.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的Ekm圖線也是一條直線,其斜率比圖中直線的斜率大C.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的Ekm圖線也是一條直線,設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,Ek2),則Ek2Ek1D.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn),當(dāng)入射光的頻率1時(shí),可能會(huì)有光電子逸出解析由光電效應(yīng)方程EkmhW0可知Ekm圖線是直線,且斜率相同,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;由表中所列的截止頻率和逸出功數(shù)據(jù)可知選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。答案C8.(多選)在圖5甲所示的裝置中,K為一金屬板,A為金屬電極,都密封在真空的玻璃管中,W為由石英片封蓋的窗口,單色光可通過(guò)石英片射到金屬板K上,E為輸出電壓可調(diào)的直流電源,其負(fù)極與電極A相連,A是電流表,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時(shí),K會(huì)發(fā)出電子(光電效應(yīng)),這時(shí),即使A、K之間的電壓等于零,回路中也有電流。當(dāng)A的電勢(shì)低于K時(shí),而且當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值Uc時(shí),電流消失,Uc稱為遏止電壓,當(dāng)改變照射光的頻率,遏止電壓Uc也將隨之改變,其關(guān)系如圖乙所示,如果某次實(shí)驗(yàn)我們測(cè)出了畫(huà)出這條圖線所需的一系列數(shù)據(jù),又知道了電子電量,則()圖5A.可得該金屬的極限頻率B.可求得該金屬的逸出功C.可求得普朗克常量D.可求得電子的質(zhì)量E.電源按圖示極性連接時(shí),陰極K和陽(yáng)極A之間所加的電壓為正向電壓解析由題意結(jié)合光電效應(yīng)方程可知圖象乙中當(dāng)遏止電壓Uc0時(shí),入射光頻率即極限頻率,故選項(xiàng)A正確;當(dāng)遏止電壓Uc0時(shí),入射光子的能量即等于逸出功,故選項(xiàng)B正確;圖乙的斜率即普朗克常量與電子電量的比值,故選項(xiàng)C正確;電子質(zhì)量不可求得,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電源按圖示極性連接時(shí),陰極K和陽(yáng)極A之間所加的電壓為反向電壓,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。答案ABC9.A、B兩種光子的能量之比為21,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)。且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA、EB。求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功。解析光子能量h,動(dòng)量p,且得p,則pApB21,A照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能EAAW0同理EBBW0。又A2B,解得W0EA2EB。答案21EA2EB10.某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10 kW在空氣中波長(zhǎng)為187.5 m的電磁波。(1)求該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)光子?(2)若發(fā)射的光子四面八方視為均勻的,試求在離天線2.5 km處,直徑為2 m的環(huán)狀天線每秒鐘接收的光子個(gè)數(shù)以及接收功率。解析(1)每個(gè)光子的能量Eh6.631034 J1.061027 J。則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)光子數(shù)n01031個(gè)。(2)設(shè)環(huán)狀天線每秒接收光子數(shù)為n個(gè),以電臺(tái)發(fā)射天線為球心,則半徑為R的球面積S4R2,而環(huán)狀天線的面積Sr2,所以,nn04.01023;接收功率P收P總4104 W。答案(1)1031個(gè)(2)4.01023個(gè)4104 W11.用波長(zhǎng)為的光照射金屬的表面,當(dāng)遏止電壓取某個(gè)值Uc時(shí),光電流便被截止;當(dāng)光的波長(zhǎng)改變?yōu)樵ㄩL(zhǎng)的后,已查明使電流截止的遏止電壓必須增大到原值的倍,試計(jì)算原入射光的波長(zhǎng)。(已知該金屬的逸出功為W0)解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得光電子的初動(dòng)能EkhW0又EkeUc聯(lián)立得eUchW0eUcnhW0聯(lián)立得(1)eUch(n1)又c得。答案- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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