2.2 涅槃鳳凰再飛翔 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1.產(chǎn)生光電效應時，關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 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與照射光的頻率成線性關系 E.對于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關系 【解析】　Ek＝hν－W＝h－W，同種金屬逸出功相同，最大初動能與照射光強度無關，與照射光的波長有關但不是反比例函數(shù)關系，最大初動能與入射光的頻率成線性關系，不同種金屬，保持入射光頻率不變，最大初動能Ek與逸出功成線性關系. 【答案】　ADE 2.頻率為ν的光子，具有的能量為hν，動量為，將這個光子打在處于靜止狀態(tài)的電子上，光子將偏離原運動方向，這種現(xiàn)象稱為光子的散射，下列關于光子散射的說法正確的是(　　) A.光子改變原來的運動方向，且傳播速度變小 B.光子改變原來的傳播方向，但傳播速度不變 C.光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大 D.由于受到電子碰撞，散射后的光子波長大于入射光子的波長 E.由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率小于入射光子的頻率 【解析】　碰撞后光子改變原來的運動方向，但傳播速度不變，A錯誤，B正確；光子由于在與電子碰撞中損失能量，因而頻率減小，即ν＞ν′，再由c＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，C錯誤，D、E正確. 【答案】　BDE 3.如圖226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ν的關系圖象，由圖象可知(　　) 圖226 A.該金屬的逸出功等于E B.該金屬的逸出功等于hν0 C.入射光的頻率為ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E D.入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E E.入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E 【解析】　題中圖象反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，知當入射光的頻率恰為金屬的截止頻率ν0時，光電子的最大初動能Ek＝0，此時有hν0＝W0，即該金屬的逸出功等于hν0，根據(jù)圖線的物理意義，有W0＝E，故選項A、B、D正確，而選項C、E錯誤. 【答案】　ABD 4.美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應.關于康普頓效應，以下說法正確的是 (　　) A.康普頓效應說明光子具有動量 B.康普頓效應現(xiàn)象說明光具有波動性 C.康普頓效應現(xiàn)象說明光具有粒子性 D.當光子與晶體中的電子碰撞后，其能量增加 E.當光子與晶體中的電子碰撞后，其能量減少 【解析】　康普頓效應說明光具有粒子性，B項錯誤，A、C項正確；光子與晶體中的電子碰撞時滿足動量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量轉移給電子，光子的能量會減少，D項錯誤，E項正確. 【答案】　ACE 5.實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系如圖227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(　　) 【導學號：67080017】 圖227 金屬 鎢 鈣 鈉 截止頻率ν0/1014 Hz 10.95 7.73 5.53 逸出功W/eV 4.54 3.20 2.29 A.如用金屬鎢做實驗得到的Ekmν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大 B.如用金屬鈉做實驗得到的Ekmν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大 C.如用金屬鈉做實驗得到的Ekmν圖線也是一條直線，設其延長線與縱軸交點的坐標為(0，－Ek2)，則Ek2<Ek1 D.如用金屬鎢做實驗，當入射光的頻率ν<ν1時，不可能有光電子逸出 E.用金屬鎢、鈣、鈉做實驗得到的Ekmν圖線都是一條直線，且這三條直線相互平行 【解析】　由光電效應方程Ekm＝hν－W可知Ekmν圖線是直線，且斜率相同，A、B錯誤，E正確；由表中列出的截止頻率和逸出功數(shù)據(jù)可知，C正確，當入射光的頻率小于金屬鎢的截止頻率時，不發(fā)生光電效應，不可能有光電子逸出，D正確. 【答案】　CDE 6.現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.當用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為Ek，當改用c光束照射該金屬板時________(填“能”或“不能”)發(fā)生光電效應，若能發(fā)生光電效應，飛出的光電子的最大初動能為________. 【解析】　對a、b、c三束光由光電效應方程可得： －W＝Ek，－W＝Ek， 由以上兩式可解得：＝Ek，W＝Ek， 當用c光束照射該金屬板時－W＝Ekc λc＝3λa，可解得：＝Ek>W， Ekc＝Ek. 【答案】　能　Ek 7.A、B兩種光子的能量之比為2∶1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應，且所產(chǎn)生的光電子最大初動能分別為EkA、EkB.求該金屬的逸出功. 【解析】　由光電效應方程可得：EkA＝EA－W，EkB＝EB－W， 又EA∶EB＝2∶1，可解得該金屬的逸出功W＝EkA－2EkB. 【答案】　EkA－2EkB [能力提升] 8.如圖228所示為研究光電效應規(guī)律的實驗電路，電源的兩個電極分別與接線柱c、d連接，用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉，而且另一頻率的單色光b照射該光電管時，靈敏電流計G的指針不偏轉.下列說法正確的是(　　) 圖228 A.a光的頻率一定大于b光的頻率 B.電源正極可能與c接線柱連接 C.用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應 D.若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉，則電流方向一定是由e→G→f E.若增加a光的強度，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，逸出的光電子最大初動能變大 【解析】　用單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉，而用單色光b照射時，電流計G的指針不偏轉，說明單色光a的頻率一定大于單色光b的頻率，A對.單色光a照射時一定發(fā)生光電效應，單色光b照射時可能發(fā)生光電效應，但由于加反向電壓，光電流為零，也可能沒有發(fā)生光電效應，C錯誤，B對.若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉，電流方向一定是與電子定向運動的方向相反，由e→G→f，D對.若增加a光的強度，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，但光電子最大初動能不變，E錯誤. 【答案】　ABD 9.在光電效應實驗中，小明同學用同一實驗裝置，如圖229(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)之間的關系曲線，如圖(b)所示.則正確的是(　　) 圖229 A.乙光的頻率大于甲光的頻率 B.甲光的波長大于丙光的波長 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 E.乙、丙兩種光對應的光電子的最大初動能相等 【解析】　由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0及遏止電壓的含義可知，hν－W0＝eUc，結合題意與圖象可以判斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為ν乙＝ν丙>ν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、E正確，D錯誤，由ν＝知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B正確. 【答案】　ABE 10.小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現(xiàn)象，實驗裝置示意如圖2210甲所示.已知普朗克常量h＝6.6310－34 Js. 圖2210 (1)圖甲中電極A為光電管的________(填“陰極”或“陽極”)； (2)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J； (3)如果實驗中入射光的頻率ν＝7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J. 【解析】　(1)在光電效應中，電子向A極運動，故電極A為光電管的陽極. (2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.151014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.6310－345.151014 J≈3.4110－19 J. (3)當入射光的頻率為ν＝7.001014Hz時，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動能為Ek＝6.6310－34(7.00－5.15)1014 J≈1.2310－19 J. 【答案】　(1)陽極　(2)5.151014[(5.12～5.18)1014均視為正確]　3.4110－19[(3.39～3.43)10－19均視為正確]　(3)1.2310－19[(1.21～1.25)10－19均視為正確 11.紫光在真空中的波長為4.510－7m，問： (1)紫光光子的能量是多少？ (2)用它照射極限頻率為ν0＝4.621014 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？(h＝6.6310－34 Js) 【解析】　(1)紫光光子的能量 E＝hν＝h＝4.4210－19 J. (2)紫光頻率 ν＝＝6.671014 Hz， 因為ν>ν0，所以能產(chǎn)生光電效應. (3)光電子的最大初動能為 Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0) ＝1.3610－19 J. 【答案】　(1)4.4210－19 J　(2)能 (3)1.3610－19 J 12.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2211所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長為5.010－7 m).現(xiàn)用波長為4.810－7 m的某單色光照射B極. 【導學號：67080018】 圖2211 (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 μA，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)Ekm＝h－h(huán) ＝6.6310－343108－ J ＝1.6610－20 J. (3)每秒電路中流過的電子電荷量 q＝It＝1010－61 C＝110－5 C n＝＝個＝6.251013個. 【答案】　(1)向左　(2)1.6610－20 J (3)6.251013個