《2018-2019學(xué)年高中物理 課時提升作業(yè)十四 第四章 波粒二象性 4.1 量子概念的誕生 4.2 光電效應(yīng)與光的量子說 教科版選修3-5.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 課時提升作業(yè)十四 第四章 波粒二象性 4.1 量子概念的誕生 4.2 光電效應(yīng)與光的量子說 教科版選修3-5.doc（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
課時提升作業(yè) 十四 量子概念的誕生 光電效應(yīng)與光的量子說
(30分鐘 50分)
一、選擇題(本大題共5小題,每小題6分,共30分)
1.(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,下列表述正確的是 ( )
A.光照時間越長光電流越大
B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流
C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)
D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子
【解析】選C、D。要產(chǎn)生光電效應(yīng),入射光的頻率必須大于最小頻率,即極限頻率,當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時,不管光的強(qiáng)度多大都不會產(chǎn)生光電效應(yīng),與光照時間無關(guān),故D正確,A、B錯誤;對同一種金屬,入射光的頻率越大,光電子的最大初動能越大,需要的遏止電壓越大,C正確。
2.(多選)如圖所示,N為鎢板,M為金屬網(wǎng),它們分別與電池兩極相連,各電池的電動勢E和極性已在圖中標(biāo)出,鎢的逸出功為4.5eV,現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量也已在圖上標(biāo)出),那么下列圖中電子能到達(dá)金屬網(wǎng)的是
( )
【解析】選B、C。由3eV
νa,故nb>na,由sinC=可知,a光的臨界角較大,B正確;由ν=可知,λb<λa,通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉時,a光的相鄰條紋間距較大,C正確;通過同一玻璃三棱鏡時,b光的折射率大,偏折程度大,D錯誤。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時,有光電子產(chǎn)生.由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動.光電流i由圖中電流計G測出.反向電壓U由電壓表V測出,且遏止電壓為U0.在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中,錯誤的是 ( )
【解析】選B。當(dāng)反向電壓U和入射光頻率ν一定時,發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比,則單位時間到達(dá)陽極A的光電子數(shù)與光強(qiáng)也成正比,故光電流i與光強(qiáng)I成正比,所以選項A正確。由動能定理得-eU0=0-Ek,又因Ek=hν-W,所以U0=ν-,可知遏止電壓U0與頻率ν是線性關(guān)系,但不是正比例關(guān)系,故選項B錯誤。當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的,所形成的光電流強(qiáng)度會隨反向電壓的增大而減小,選項C正確。根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時性規(guī)律,可知選項D正確。
【總結(jié)提升】利用光電效應(yīng)規(guī)律解題的技巧
應(yīng)用光電效應(yīng)規(guī)律解題應(yīng)當(dāng)明確:
(1)光電效應(yīng)規(guī)律中“光電流的強(qiáng)度”指的是光電流的飽和值(對應(yīng)從陰極發(fā)射出的電子全部被拉向陽極的狀態(tài)).因?yàn)楣怆娏魑催_(dá)到飽和值之前,其大小不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān),還與光電管兩極間的電壓有關(guān),只有在光電流達(dá)到飽和值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比。
(2)明確兩個決定關(guān)系
①逸出功W一定時,入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動能。
②入射光的頻率一定時,入射光的強(qiáng)度決定著單位時間內(nèi)發(fā)射出來的光電子數(shù)。
4.如圖所示,這是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成,當(dāng)用綠光照射光電管的陰極K時,可以發(fā)生光電效應(yīng),則下列說法正確的是 ( )
A.示意圖中,a端應(yīng)是電源的負(fù)極
B.放大器的作用是將光電管中產(chǎn)生的電流放大后,使鐵芯M磁化,將銜鐵N吸住
C.若增大綠光的照射強(qiáng)度,光電子最大初動能增大
D.改用紅光照射光電管陰極K時,電路中一定有光電流
【解析】選B。要使光電管正常工作,光電管的A端應(yīng)連接電源的正極,A錯誤;要把銜鐵吸往,線圈中應(yīng)有足夠大的電流,放大器的作用就是放大光電管中的電流,B正確;由光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動能與光的強(qiáng)度無關(guān),C錯誤;若換用頻率較低的紅光照射光電管的陰極K時,有可能不發(fā)生光電效應(yīng),故D錯誤。
5.(多選)如圖所示為一光電管的工作原理圖,當(dāng)用波長為λ的光照射陰極K時,電路中有光電流,則 ( )
A.換用波長為λ1(λ1>λ)的光照射陰極K時,電路中一定有光電流
B.換用波長為λ2(λ2<λ)的光照射陰極K時,電路中一定有光電流
C.增加電路中電源的路端電壓,電路中的光電流一定增大
D.將電路中電源的極性反接,電路中可能還有光電流
【解析】選B、D。由ν=,λ1>λ可知,ν1<ν,故換用波長為λ1的光照射時,光電管有可能不發(fā)生光電效應(yīng),A錯誤;又由λ2<λ可知ν2>ν,故用波長為λ2的光照射時,光電管一定發(fā)生光電效應(yīng),電路中一定有光電流,B正確;在電路沒達(dá)到光電流之前,增大電源的路端電壓,電路中的光電流增大,將電路中電源極性反接,電源路端電壓小于遏止電壓時,電路中就有光電流,故C錯誤,D正確。
二、非選擇題(本大題共2小題,共20分)
6.(10分)在綠色植物的光合作用中,每放出一個氧分子要吸收8個波長為6.6810-7m的光子,同時每放出1mol氧氣,植物儲存469kJ的能量。求綠色植物能量的轉(zhuǎn)化效率(普朗克常數(shù)h=6.6310-34Js)。
【解析】放出1mol氧氣要吸收的能量為:
E=8NAh
=86.010236.6310-34J
=1.43106J
則能量轉(zhuǎn)化效率為:
η=100%=100%=33%。
答案:33%
7.(10分)如圖所示,陰極K用極限波長是λ0=0.66μm的金屬銫制成,用波長λ=0.50μm的綠光照射陰極K,調(diào)整兩個極板電壓。當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時,光電流達(dá)到飽和,電流表G的示數(shù)為0.64μA。求:
(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大初動能。
(2)若把入射到陰極的綠光的光強(qiáng)增大到原來的二倍,求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子到達(dá)A極的最大動能。
(3)G中電流為零的條件即遏止電壓UAK。
【解析】題目中的光電流達(dá)到飽和是指光電流達(dá)到最大值.因?yàn)楣怆娏魑催_(dá)到最大值之前,其值大小不僅與入射光強(qiáng)度有關(guān),還跟光電管兩極的電壓有關(guān),只有在光電流達(dá)到最大值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比。
(1)光電流達(dá)到飽和時,陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A,所以陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù):
n==個=4.01012個。
根據(jù)光電效應(yīng)方程:
Ek=hν-W,W=,
代入可求得Ek=9.610-20J。
(2)若入射光的頻率不變,光的強(qiáng)度加倍,則陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)也加倍,即n′=2n=8.01012個。根據(jù)Ek=hν-W可知,光電子的最大初動能不變,由于A、K之間電勢差是2.5V,所以光電子到達(dá)A極時的最大動能為:Ek′=Ek+eU=4.9610-19J
(3)光電子的最大初動能
Ek=9.610-20J=0.6eV。
若使G中電流為零,光電子到達(dá)A極時克服電場力做功至少為W=eU=Ek,
解得U=0.6V,即UAK=-0.6V。
答案:(1)4.01012個 9.610-20J
(2)8.01012個 4.9610-19J
(3)UAK=-0.6V
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