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課時作業(yè)（三十四）光電效應(yīng) 光的波粒二象性 [基礎(chǔ)小題練] 1．根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量E等于(h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速和波長)(　　) A．h B．h C.hλ D． 【解析】　根據(jù)E＝hν，ν＝得：E＝h，故A對． 【答案】　A 2．在光電效應(yīng)實驗中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的(　　) A．頻率 B．強度 C．照射時間 D．光子數(shù)目 【解析】　由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek只與頻率ν有關(guān)，故選項B、C、D錯，選項A正確． 【答案】　A 3．頻率為ν的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm.改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)(　　) A．Ekm－h(huán)ν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 【解析】　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C. 【答案】　C 4．三種不同的入射光A、B、C分別射在三種不同的金屬a、b、c表面，均恰能使金屬中逸出光電子，若三種入射光的波長λA>λB>λC，則(　　) A．用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．用入射光A和B照射金屬c，均可使金屬c發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．用入射光B和C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 【解析】　恰能使金屬逸出光電子，說明入射光的頻率恰好等于金屬的截止頻率，由題意知入射光的頻率νA<νB<νC，A的頻率最小，用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；A、B光的頻率都小于C的頻率，用入射光A和B照射金屬c，金屬c不能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤；C的頻率比A、B的頻率都大，所以用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；A的頻率小于B、C的頻率，所以用入射光B、C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)，D正確． 【答案】　CD 5.某金屬在光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則(　　) A．普朗克常量為 B．入射光的頻率為3νc時，逸出的光電子的最大初動能為2E C．頻率大于2νc的入射光照射該金屬時才會發(fā)生光電效應(yīng) D．若光在真空中的速度為c，則波長大于的光照射該金屬時才會發(fā)生光電效應(yīng) 【解析】　由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，結(jié)合圖象可知金屬的逸出功W0＝E，極限頻率為νc，所以hνc－W0＝0，解得h＝，A錯誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，則Ek′＝h3νc－W0＝2E，B正確；由題圖可知頻率不低于νc的入射光照射該金屬時會發(fā)生光電效應(yīng)，即波長不大于的光照射該金屬時才會發(fā)生光電效應(yīng)，C、D錯誤． 【答案】　B 6．如圖甲所示為某實驗小組成員研究某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓隨照射光頻率變化關(guān)系的實驗裝置，圖乙為實驗得到的遏止電壓隨照射光頻率變化的關(guān)系圖象，電子的電荷量e＝1.610－19 C，則下列說法正確的是(　　) A．圖甲中滑動變阻器的滑片移到最左端，電流計G的示數(shù)為零 B．由圖乙得普朗克常量為6.410－33 Js C．由圖乙可知，該金屬的極限頻率為5.01014 Hz D．當照射光的頻率為17.51014 Hz時，逸出的光電子的最大初動能為3.210－19 J 【解析】當題圖甲中滑動變阻器的滑片移到最左端，光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)，回路中仍有光電流，電流計的示數(shù)不為零，A項錯誤；由Uc＝ν－v0可知，圖象的斜率＝ Vs，得h＝6.410－34 Js，B項錯誤；當Uc＝0時，ν＝ν0＝5.01014Hz，C項正確；當照射光的頻率為17.51014 Hz時，逸出的光電子的最大初動能為Ek＝eUc＝8.010－19 J，D項錯誤． 【答案】　C [創(chuàng)新導向練] 7．科學探究——利用光電管探究光電效應(yīng)的規(guī)律 如圖為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.51014 Hz，則以下判斷中正確的是(　　) A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率 B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度 C．用λ＝0.5 μm的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生 D．光照射時間越長，電路中的電流越大 【解析】　在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)．據(jù)此可判斷A、D錯誤，B正確．波長λ＝0.5 μm的光子的頻率ν＝＝ Hz＝61014 Hz＞4.51014 Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以C正確． 【答案】　BC 8．科學探究——用圖象法研究光電效應(yīng)的規(guī)律 如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數(shù)()的關(guān)系圖象，由圖象可知(　　) A．圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長 B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0 C．該金屬的逸出功等于－E D．若入射光的波長為，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E 【解析】　圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長，選項A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數(shù)的關(guān)系圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為Ek＝hc－W，由圖象可知Ek＝0時，hc＝Eλ0，選項B正確；由Ek＝hc－W，并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功W＝E，選項C錯誤；若入射光的波長為，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E，選項D正確． 【答案】　BD 9．生活科技——光的粒子性在激光器原理中的體現(xiàn) 某半導體激光器發(fā)射波長為1.510－6 m，功率為5.010－3 W的連續(xù)激光．已知可見光波長的數(shù)量級為10－7m，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，該激光器發(fā)出的(　　) A．是紫外線 B．是紅外線 C．光子能量約為1.310－18 J D．光子數(shù)約為每秒3.81016個 【解析】　由于該激光器發(fā)出的光波波長比可見光長，所以發(fā)出的是紅外線，A錯誤，B正確．光子能量E＝hν＝h≈1.310－19 J，C錯誤．每秒發(fā)射的光子數(shù)n＝≈3.81016個，D正確． 【答案】　BD 10．實驗探索——用雙縫干涉實驗探究光的波粒二象性 用很弱的光做雙縫干涉實驗，把入射光減弱到可以認為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片．這些照片說明(　　) A．光只有粒子性沒有波動性 B．光只有波動性沒有粒子性 C．少量光子的運動顯示波動性，大量光子的運動顯示粒子性 D．少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性 【解析】　光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性，故D正確． 【答案】　D [綜合提升練] 11．紫光在真空中的波長為4.510－7 m，問：(h＝6.6310－34 Js，c＝3108 m/s) (1)紫光光子的能量是多少？ (2)用它照射極限頻率υc＝4.621014 Hz的金屬鉀能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？ (3)若(2)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動能為多少？ 【解析】　(1)E＝hν＝h＝4.4210－19 J. (2)ν＝≈6.671014 Hz，因為ν＞νc，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)． (3)光電子的最大初動能Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)≈1.3610－19 J. 【答案】　(1)4.4210－19 J　(2)能　(3)1.3610－19 J 12．如圖所示，當開關(guān)S斷開時，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．合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時，電流表讀數(shù)為零． (1)求此時光電子的最大初動能的大小； (2)求該陰極材料的逸出功． 【解析】　設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ek，陰極材料逸出功為W0. 反向電壓達到U＝0.60 V時，具有最大初動能的光電子到不了陽極，因此eU＝Ek 由光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0 由以上兩式得Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV. 【答案】　(1)0.6 eV　(2)1.9 eV