【与名师对话】2022年高考物理总复习 课时配套作业47 新人教版选修3-5

课时作业(四十七)　　　　　　　　　　　　　1．(2022·北京朝阳区期中统考)下列实验现象中，哪一个实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难(　　)A．光的干涉　　　　　　　B．光的衍射C．多普勒效应D．光电效应[解析]　光的干涉、衍射现象和多普勒效应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．本题答案为D.[答案]　D2．对光电效应的理解正确的是(　　)A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同[解析]　按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，否则即使光的频率低，若照射时间足够长，也会产生光电效应现象．电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．[答案]　BD6\n3．如图所示，近年来数码相机已经进入千家万户，用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为(　　)A．像素的多少，与光的本质无关B．像素少，光的波动性显著C．像素多，说明大量光子表现光具有粒子性D．像素的多少能说明光具有波粒二象性，像素多光的波动性显著[解析]　根据光的波粒二象性，当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质，少量或个别光子容易显示出光的粒子性；光在传播时，表现出波的性质，大量光子产生的效果往往显示出波动性．像素越多，光子与物质作用的个数越多，波动性越明显，照片越清晰，D正确．[答案]　D4．用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射到两种不同金属的表面上，均可发生光电效应，则下列说法中错误的是(　　)A．两束紫外线光子总能量相同B．从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能相同C．在单位时间内从不同的金属表面逸出的光电子数相同D．从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能不同[解析]　因为紫外线的强度和频率都相同，所以光子总能量相同，A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，两种金属逸出功不同，所以光电子最大初动能不同，B错误，D正确；由于强度和频率都相同，所以单位时间内从金属表面逸出的光电子数相同，C正确．故选B.[答案]　B5．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象可求出(　　)A．该金属的逸出功B．该金属的极限频率C．单位时间内逸出的光电子数D．普朗克常量6\n[解析]　根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，任何一种金属的逸出功W0一定，说明Ek随入射光频率的变化而变化，且是线性关系(与y＝ax＋b类似)，直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA表示Ek＝0时的频率νc，即为金属的极限频率．直线与纵轴截距大小表示金属的逸出功．[答案]　ABD6．(2022·上海高考)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，则(　　)A．图象(a)表明光具有粒子性B．图象(c)表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波[答案]　ABD7．(2022·新课标全国卷)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.[解析]　由W0＝hν0＝h，又eU＝Ek，且Ek＝hν－W0，ν＝，所以U＝(－)＝.[答案]　h　8．(1)研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是________．6\n(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是___________________________________________．[解析]　(1)由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理－eUc＝0－Ek可得Uc＝ν－，遏止电压Uc与入射光的频率有关，与光强无关．由发生光电效应的规律可知，光电流与光的强度有关，光越强，光电流越强，所以选项C正确．(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量减小．[答案]　(1)C　(2)减小　光电子从金属表面逸出过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)9．用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光子的最大初动能为Ek1，光电流强度为I1；若改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为Ek2，光电流强度为I2，则Ek1与Ek2、I1与I2的大小关系为：Ek2________Ek1，I2________I1(选填“>”、“＝”或“<”)．[答案]　>　<10．太阳能光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．如图所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．(1)说出电源和电流表的正、负极．(2)入射光应照射在________极上．(3)若电流表读数是10μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．[解析]　(1)电源左边为正极，右边为负极，电流表是上边正极下边负极．(2)入射光应照射到阴极板上，即题图中的B极．6\n(3)q＝It＝10×10－6×1C＝10－5C而n＝，所以每秒发射出6.25×1013个光电子．[答案]　(1)电源左边为正极，右边为负极　电流表是上边正极下边负极　(2)B　(3)6.25×101311．用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc－ν图象如图，根据图象求出该金属的截止频率νc＝________Hz，普朗克常量h＝________J·s.(已知电子电量e＝1.6×10－19C)[答案]　5.0×1014　6.4×10－3412.某同学采用如右图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向截止电压．根据反向截止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向截止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为，求：(1)阴极K所用金属的极限频率；(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.[解析]　(1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理－eU1＝0－mv　－eU2＝0－mv根据光电效应方程mv＝hν1－W0　mv＝hν2－W0其中W0＝hνc解以上各式得　νc＝6\n(2)由以上各式eU1＝hν1－W0　eU2＝hν2－W0解得h＝.[答案]　(1)　(2)h＝6