課后素養(yǎng)落實(shí)(十五)(建議用時：40分鐘)題組一對光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解1．下列關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的表述中，錯誤的是()A．光電效應(yīng)是指照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象B．光電效應(yīng)存在極限頻率C．入射光光強(qiáng)太弱時不可能發(fā)生光電效應(yīng)D．光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的C[根據(jù)光電效應(yīng)的定義及實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知，A、B、D正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，當(dāng)入射光的頻率大于或等于極限頻率時，就可以發(fā)生光電效應(yīng)，C錯誤。]2．如圖所示，把一塊不帶電的鋅板用導(dǎo)線連接在靜電計(jì)上，當(dāng)用某頻率的紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)一定角度，下列說法正確的是()A．靜電計(jì)帶正電，鋅板帶負(fù)電B．靜電計(jì)帶負(fù)電，鋅板也帶負(fù)電C．若改用紅光照射鋅板，靜電計(jì)的指針一定也會偏轉(zhuǎn)D．若改用同等強(qiáng)度、頻率更高的紫外線照射鋅板，靜電計(jì)的指針也會偏轉(zhuǎn)D[用紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，靜電計(jì)與鋅板相連，則靜電計(jì)的金屬球和金屬指針也帶正電，A、B錯誤；根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知，若改用紅光照射鋅板，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，所以靜電計(jì)的指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，若改用同等強(qiáng)度、頻率更高的紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針會偏轉(zhuǎn)，C錯誤，D正確。]3．(2020·廣東汕頭潮陽中學(xué)月考)如圖所示為一含光電管的電路圖，滑動變阻器滑動觸頭P位于AB上某點(diǎn)，用光照射光電管陰極，電流計(jì)無偏轉(zhuǎn)，要使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有()A．加大入射光強(qiáng)度B．換用頻率高的光照射C．將P向A滑動D．將電源正負(fù)極對調(diào)B[由電路圖可知光電管陰極K電勢低，陽極A電勢高，如果K極有電子飛出，則電子向陽極A加速運(yùn)動，電流計(jì)指針將偏轉(zhuǎn)，而現(xiàn)在電流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)，能否發(fā)生光電效應(yīng)僅與入射光頻率有關(guān)，與光強(qiáng)、外加電壓的大小及方向均無關(guān)?？梢娨闺娏饔?jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，需增大入射光頻率，故選項(xiàng)B正確。]4．(2020·北京朝陽區(qū)模擬)如圖所示，把一塊帶負(fù)電的鋅板連接在靜電計(jì)上，靜電計(jì)指針張開一定的角度。用紫外線燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)指針的張角發(fā)生變化。下列推斷合理的是()A．靜電計(jì)指針的張角會不斷變大B．靜電計(jì)指針的張角會先變小后變大C．靜電計(jì)指針的張角發(fā)生變化是因?yàn)殇\板獲得了電子D．若改用紅外線燈照射鋅板，也一定會使靜電計(jì)指針的張角發(fā)生變化B[發(fā)生光電效應(yīng)時，鋅板表面會有光電子逸出，鋅板所帶負(fù)電荷減少，靜電計(jì)指針的張角發(fā)生變化，故C錯誤；鋅板原來帶負(fù)電，發(fā)生光電效應(yīng)時，電子不斷減少，鋅板所帶電荷量先減小后增大，靜電計(jì)指針的張角也會先變小后變大，故A錯誤，B正確；因?yàn)榧t外線的頻率小于紫外線的頻率，所以用紅外線燈照射時，不一定產(chǎn)生光電效應(yīng)，靜電計(jì)指針的張角也不一定會發(fā)生變化，故D錯誤。]題組二對光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用5．用某色光照射金屬表面時，有光電子從金屬表面飛出，如果改用頻率更大的光照射該金屬表面，則()A．金屬的逸出功增大B．金屬的逸出功減小C．光電子的最大初動能增大D．光電子的最大初動能不變C[金屬的逸出功只由金屬本身決定，與入射光的頻率無關(guān)，選項(xiàng)A、B錯誤；根據(jù)eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up11(2),\s\do4(m))＝hν－W逸出功可知，如果改用頻率更大的光照射該金屬表面，則光電子的最大初動能增大，選項(xiàng)C正確，D錯誤。故選C。]6．用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能為Ek，飽和光電流為I，若改用強(qiáng)度相同的紫光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子最大初動能和飽和光電流分別為Ek′和I′，則下面正確的是()A．Ek′＜Ek，I′＞I B．Ek′＞Ek，I′＞IC．Ek′＜Ek，I′＝I D．Ek′＞Ek，I′＜ID[因?yàn)樽瞎獾念l率比紅光的頻率高，由光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ek得知Ek′＞Ek。又因?yàn)閮墒獾膹?qiáng)度相同，因而N紅hν紅＝N紫hν紫，所以光子數(shù)N紅＞N紫，而飽和光電流又由入射的光子數(shù)決定，因此I＞I′，故A、B、C錯誤，D正確。]題組三光的波粒二象性7．關(guān)于光的本性，下列說法正確的是()A．光具有波動性，又具有粒子性，這是相互矛盾和對立的B．光表現(xiàn)出波動性時與機(jī)械波性質(zhì)相同，光表現(xiàn)出粒子性時光子可看作質(zhì)點(diǎn)C．大量光子才具有波動性，個別光子只具有粒子性D．由于光既具有波動性，又具有粒子性，無法只用其中一種去解釋光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性D[光在不同條件下表現(xiàn)出不同的行為，其波動性和粒子性并不矛盾，A錯誤，D正確；光表現(xiàn)出波動性時不同于機(jī)械波，表現(xiàn)出粒子性時也不同于質(zhì)點(diǎn)，B錯誤；大量光子往往表現(xiàn)出波動性，個別光子往往表現(xiàn)出粒子性，C錯誤。]8．物理學(xué)家做了一個有趣的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：在光屏處放上照相用的底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。對這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識，其中正確的是()A．曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，表現(xiàn)出光的波動性B．單個光子通過雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測C．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)概率較大的地方D[單個光子表現(xiàn)為粒子性，而大量光子表現(xiàn)為波動性，所以曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，說明了單個光子表現(xiàn)為粒子性，故A錯誤；光子的粒子性并非宏觀實(shí)物粒子的粒子性，故單個光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測，故B錯誤；光具有波粒二象性如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，說明了大量光子表現(xiàn)出明顯的波動性，故C錯誤；光子到達(dá)多的區(qū)域表現(xiàn)為亮條紋，而光子到達(dá)少的區(qū)域表現(xiàn)為暗條紋，故D正確。]9．我國中微子探測實(shí)驗(yàn)利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。如圖所示，A和K分別是光電管的陽極和陰極，加在A、K之間的電壓為U?，F(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為ν的光全部照射在K上，回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0，普朗克常量為h，電子電荷量為e。(1)求光電子到達(dá)A時的最大動能Ekm；(2)若每入射N個光子會產(chǎn)生1個光電子，所有的光電子都能到達(dá)A，求回路的電流強(qiáng)度I。[解析](1)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知hν－W0＝Ek0逸出的電子在電場中加速向A運(yùn)動，根據(jù)動能定理Ue＝Ekm－Ek0聯(lián)立解得Ekm＝Ue＋hν－W0。(2)每秒鐘到達(dá)K極的光子數(shù)量為n，則nhν＝P每秒鐘逸出電子個數(shù)為a個，則a＝eq\f(n,N)回路的電流強(qiáng)度I＝eq\f(q,t)＝ae聯(lián)立得I＝eq\f(Pe,Nhν)。[答案](1)Ue＋hν－W0(2)eq\f(Pe,Nhν)10．(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用同一實(shí)驗(yàn)裝置，如圖(a)所示，在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示。則正確的是()A．乙光的頻率大于甲光的頻率B．甲光的波長小于丙光的波長C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光對應(yīng)的光電子最大初動能等于丙光的光電子最大初動能AD[由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及遏止電壓的含義可知，hν－W0＝eUc，結(jié)合題意與圖像可以判斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能量大于甲光子能量，A正確，C錯誤；同時判斷乙光對應(yīng)光電子的最大初動能等于丙光對應(yīng)光電子的最大初動能，D正確；由ν＝eq\f(c,λ)知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B錯誤。]11．(多選)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中正確的是()組次入射光子的能量/eV相對光強(qiáng)光電流大小/mA逸出光電子的最大動能/eV甲1234.04.04.0弱中強(qiáng)2943601.21.21.2乙4566.06.06.0弱中強(qiáng)2740552.92.92.9A．甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中所用的金屬板材質(zhì)相同B．甲組實(shí)驗(yàn)所采用的入射光波長更長C．甲組實(shí)驗(yàn)若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動能為2.2eVD．乙組實(shí)驗(yàn)若入射光子的能量為5.0eV，相對光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大BCD[根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，可得第一組實(shí)驗(yàn)對應(yīng)金屬板的逸出功為W＝(4.0－1.2)eV＝2.8eV第二實(shí)驗(yàn)對應(yīng)金屬板的逸出功為W′＝(6.0－2.9)eV＝3.1eVW≠W′則可知兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同，故A錯誤；第一組實(shí)驗(yàn)時，光子能量為4.0eV，第二組實(shí)驗(yàn)時，光子能量為6.0eV，根據(jù)ε＝hν＝heq\f(c,λ)可知甲實(shí)驗(yàn)采用的入射光的波長較長，故B正確；若入射光子的能量為5.0eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，可得甲組實(shí)驗(yàn)逸出光電子的最大動能為Ek＝5.0eV－2.8eV＝2.2eV，故C正確；由表格中的數(shù)據(jù)可知，在產(chǎn)生光電效應(yīng)的前提下，對同種頻率的入射光而言，入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大，所以若入射光子的能量為5.0eV，大于金屬板的逸出功，則相對光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大，故D正確。故選BCD。]12．小明用陰極為金屬銣的光電管觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(1)圖甲中電極A為光電管的什么極？(2)實(shí)驗(yàn)中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc和逸出功W0分別是多少？(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek是多少？[解析](1)由光電管的結(jié)構(gòu)知，A為陽極。(2)Uc-ν圖像中橫軸的截距表示截止頻率，則νc＝5.20×1014Hz，逸出功W0＝hνc≈3.45×10－19J。(3)由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0≈1.19×10－19J。[答案](1)陽極(2)5.20×1014Hz3.45×10－19J(3)1.19×10－19J13．光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光信號與電信號之間相互轉(zhuǎn)換的裝置，其廣泛應(yīng)用于光功率測量、光信號記錄、電影、電視和自動控制等諸多方面。如圖所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長為5.0×10－7m)。現(xiàn)用波長為4.8×10－7m的某單色光照射B極。(1)電阻R上電流的方向是向左還是向右？(2)求出從B極發(fā)出的光電子的最大初動能；(3)若給予光電管足夠大的正向電壓時，電路中光電流為10μA，則每秒射到光電管B極的光子數(shù)至少為多少個？[解析](1)B極板上逸出光電子，相當(dāng)于電源的正極，A為負(fù)極，故流過R的電流向左。(2)Ekm