高中物理选修3-5 课时训练8 光的粒子性.doc

课时训练课时训练 8 光的粒子性光的粒子性一、非标准一、非标准 1.关于光电效应,下列说法正确的是( )A.极限频率越大的金属材料逸出功越大 B.只要光照射的时间足够长,任意金属都能产生光电效应 C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小 D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多 答案:A 解析:由爱因斯坦光电效应方程可知 mv2=h-hc,所以极限频率越大,逸出功越大,A 正确;低于极限频率的光无论强度多大,照射时间多长,都不可能产生光电效应,B 错误;光电子的最大初动能还与照射光子的频率有关,C 错误;光强 E=nh,光强一定时,当频率变大时,光子数反而变少,光电子数变少,D 错误。2.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。则可判断出( )A.甲光的频率大于乙光的频率 B.乙光的波长大于丙光的波长 C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 答案:B 解析:当光电管两端加上反向截止电压且光电流恰好为零时,有=eU,对同一光电管使用不同频率的光照射,有h-W0=,两式联立得,h-W0=eU,丙光的反向截止电压最大,则丙光的频率最大,甲光、乙光频率相同,A、C错误;又 =,可见 丙4.5×1014 Hz,可发生光电效应。所以,选项 B、C 正确。5.(多选)在做光电效应的实验时,某种金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能 Ek与 入射光的频率 的关系如图所示,由实验图可 求出( )A.该金属的截止频率和截止波长 B.普朗克常量 C.该金属的逸出功 D.单位时间内逸出的光电子数 答案: ABC 解析:依据光电效应方程 Ek=h-W0可知,当 Ek=0 时,=c,即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的截止频率。图线的斜率 k=。可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。据图象,假设图线的延长线与 Ek轴的交点为 C,其截距为 W0,有 tan =,而 tan =h,所以 W0=hc。即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。6.康普顿效应证实了光子不仅遵守能量守恒,也遵守动量守恒。如图给出了光子与静止电子碰撞后电子 的运动方向,则碰后光子可能沿方向 运动,并且波长 (选填“不变”“变短”或“变长”)。 答案:1 变长 解析:因光子与电子的碰撞过程动量守恒,所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方 向一致, 可见碰后光子运动的方向可能沿 1 方向,不可能沿 2 或 3 方向;通过碰撞,光子将一部分能量转移给电子, 能量减少,由 =h 知,频率变小,再根据 c= 知,波长变长。 7.A、B 两种光子的能量之比为 21,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分 别为 EA、EB,求 A、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功。答案:21 EA-2EB 解析:光子能量 =h,动量 p=,且 =,得 p=,则 pApB=21。A 照射时,光电子的最大初动能 EA=A-W0,同理EB=B-W0。又 A=2B,解得 W0=EA-2EB。8.如图,当开关 S 断开时,用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极 P,发现电流表读数不为零。合上开关, 调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于 0.60 V 时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于 0.60 V 时,电流表读数为零,求:(1)此时光电子的最大初动能的大小; (2)该阴极材料的逸出功。 答案:(1)0.6 eV (2)1.9 eV解析:设用光子能量为 2.5 eV 的光照射时,光电子的最大初动能为 Ek,阴极材料逸出功为 W0,当反向电压 达到 U=0.60 V 以后,具有最大初动能的光电子也达不到阳极,因此 eU=Ek,由光电效应方程得 Ek=h-W0 由以上两式解得 Ek=0.6 eV,W0=1.9 eV 所以此时最大初动能为 0.6 eV,该材料的逸出功为 1.9 eV。