高中物理分层练习：量子概念的诞生 光电效应与光的量子说

高中物理分层练习：量子概念的诞生光电效应与光的量子说

(时间：40分钟分值：100分)

[基础达标练]

一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)

1．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( )

A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波

B．当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高

C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强

D．早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高

BC[由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波,选项B、C正确．]

2．(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是( )

A．增大入射光的强度,光电流增大

B．减小入射光的强度,光电效应现象消失

C．改用频率小于ν的光照射,仍可能发生光电效应

D．改用频率为2ν的光照射,光电子的最大初动能变为原来的2倍

AC[增大入射光的强度,单位时间内照射到单位面积上的光子数增加,光电流增大,A项正确．减小入射光的强度,只是光电流减小,光电效应现象是否消失与光的频率有关,而与光的强度无关,B项错误．改用频率小于ν的光照射,但只要光的频率大于极限频率ν

仍然可以发

生光电效应,C项正确．由爱因斯坦光电效应方程hν－W

逸＝

1

2

mv2得：光频率ν增大,而W

逸

不

变,故光电子的最大初动能变大,但ν与1

2

mv2不成正比,故D错误．]

3．产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能E

k

,下列说法正确的是( )

A．对于同种金属,E

k

与照射光的强度无关

B．对于同种金属,E

k

与照射光的波长成反比

C．对于同种金属,E

k

与照射光的时间成正比

D．对于同种金属,E

k

与照射光的频率成正比

A[E

k ＝hν－W＝h

c

λ

－W,同种金属逸出功相同,最大初动能与照射光强度无关,与照射光

的波长有关但不是反比例函数关系,最大初动能与入射光的频率成线性关系,但不是正比关系．]

4.(多选)如图所示是某金属在光的照射下,光电子最大初动能E

k

与入射光频率ν的关系图像,由图像可知( )

A．该金属的逸出功等于E

B．该金属的逸出功等于hν

C．入射光的频率为ν

时,产生的光电子的最大初动能为E

D．入射光的频率为2ν

时,产生的光电子的最大初动能为E

ABD[题中图像反映了光电子的最大初动能E

k

与入射光频率ν的关系,根据爱因斯坦光

电效应方程E

k ＝hν－W

知,当入射光的频率恰为金属的截止频率ν

时,光电子的最大初动能

E k ＝0,此时有hν

＝W

,即该金属的逸出功等于hν

,根据图线的物理意义,有W

＝E,故选项A、

B、D正确,选项C错误．]

5．(多选)在光电效应实验中,分别用频率为ν

a 、ν

b

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U

a 和U

b

、光电子的最大初动能分别为E

ka

和E

kb

.h为普朗克常量．下

列说法正确的是( )

A．若ν

a >ν

b

,则一定有U

a

b

B．若ν

a >ν

b

,则一定有E

ka

>E

kb

C．若U

a

b

,则一定有E

ka

kb

D．若ν

a >ν

b

,则一定有hν

a

－E

ka

>hν

b

－E

kb

BC[设该金属的逸出功为W,根据爱因斯坦光电效应方程有E

k

＝hν－W,同种金属的W不

变,则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大,B项正确；又E

k

＝eU,则最大初动能与遏止电压成正比,C项正确；根据上述有eU＝hν－W,遏止电压U随ν增大而增大,A项错误；又有

hν－E

k

＝W,W相同,则D项错误．]

6．(多选)如图所示,电路中所有元件完好,光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )

A．入射光太弱B．入射光波长太长

C．光照时间太短D．电源正、负极接反

BD[金属存在截止频率,超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的光电子的动能随频率的增大而增大,动能小时不能克服反向电压,也不能有光电流．入射光的频率低于截止频率,不能产生光电效应,与光照强弱无关,选项B正确,A错误；电路中电源正负极接反,对光电管加了反向电压,若该电压超过了遏止电压,也没有光电流产生,D正确；光电效应的产生与光照时间无关,C错误．]

二、非选择题(14分)

7．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m,问：

(1)紫光光子的能量是多少？

(2)用它照射极限频率为ν

＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？

(3)若能产生,则光电子的最大初动能为多少？

(h＝6.63×10－34J·s)

[解析](1)紫光光子的能量

E＝hν＝h

c

λ

＝4.42×10－19 J.

(2)紫光频率

ν＝c

λ

＝6.67×1014 Hz

因为ν>ν

,所以能产生光电效应．(3)光电子的最大初动能为

E km ＝hν－W＝h(ν－ν

)＝1.36×10－19 J.

[答案](1)4.42×10－19 J (2)能(3)1.36×10－19 J

[能力提升练]

一、选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分)

1．(多选)紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置,其工作电路如图所示,其中A为阳极,K为阴极,只有当明火中的紫外线照射到K极时,c、d端才会有信