《光的粒子性》同步练习4
《光的粒子性》同步练习
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=hν-hνc，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=nhν，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hν-W0=，两式联立得，hν-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λ=，可见λ丙<λ乙，B正确；丙光对应的最大初动能最大，D错误。
3.硅光电池是利用光电效应原理制成的，下列表述正确的是( )
A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
答案:A
解析:由光电效应实验规律可知B、C、D选项都不符合光电效应规律，A选项正确。
4.(多选)如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的截止频率为4.5×1014H z，则以下判断正确的是( )
A.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C.用λ=0.5μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
D.光照射时间越长，电路中的光电流越大
答案:BC
解析:在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断选项A、D错误。波长λ=0.5μm的光子的频率ν= Hz=6×1014Hz>4.5×1014Hz，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E k与入射光的频率ν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E k=hν-W0可知，当E k=0时，ν=νc，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E k轴的交点为C，其截距为W0，有tanθ=，而tanθ=h，所以W0=h νc。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ε=hν知，频率变小，再根据c=λν知，波长变长。
7.A、B两种光子的能量之比为2∶1，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E A、E B，求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。
答案:2∶1 E A-2E B
解析:光子能量ε=hν，动量p=，且ν=，得p=，则p A∶p B=2∶1。A照射时，光电子的最大初
动能E A=εA-W0，同理E B=εB-W0。又εA=2εB，解得W0=E A-2E B。
8.如图，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV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0.60V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)0.6eV (2)1.9eV
解析:设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为E k，阴极材料逸出功为W
，当反向电压达到U=0.60V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU=E k，由0
光电效应方程得E k=hν-W0
由以上两式解得E k=0.6eV，W0=1.9eV
所以此时最大初动能为0.6eV，该材料的逸出功为1.9eV。