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1高中物理选修3-5同步练习试题解析光的粒子性1．如图7－1所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度，则()图7－1A．锌板带正电，验电器带负电B．锌板带正电，验电器带正电C．若改用红外线照射，验电器指针仍张开D．若改用红外线照射，验电器指针不会张开解析：用紫外线照射锌板，发生光电效应，锌板发射光电子，故锌板带正电，锌板上的正电荷将验电器上的负电荷吸引过来，验电器带正电，A错误，B正确；若改用红外线照射，红外线的频率低于锌的截止频率，不会发生光电效应，C错误，D正确。答案：B、D2．光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值()A．只跟入射光的频率有关B．只跟入射光的强度有关C．跟入射光的频率和强度都有关D．除跟入射光的频率和强度有关外，还与光照的时间有关解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝12mv2＝hν－W0知，从同一金属逸出的光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故仅A选项正确。答案：A3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射解析：光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故A、B、D选项均错误；又因ν＝cλ，所以C选项正确。答案：C4．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，则应()A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝12mv2＝hν－W0知，光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故仅D选项正确。答案：D5．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是()2A．hν－Ek，ν－EkhB．Ek－hν，ν＋EkhC．hν＋Ek，ν－hEkD．Ek＋hν，ν＋hEk解析：由光电效应方程Ek＝hν－W得W＝hν－Ek，而W＝hν0，则ν0＝Wh＝hν－Ekh＝ν－Ekh，故A正确。答案：A6.如图7－2所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是()图7－2A．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A、D错误；波长λ＝0.5μm的光子的频率ν＝cλ＝3×1080.5×10－6Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可发生光电效应。所以，选项B、C正确。答案：B、C7．已知钙的逸出功是3.20eV，对此理解正确的是()A．钙中的电子脱离钙需做功3.20eVB．钙表面的电子脱离钙需做功3.20eVC．钙只需吸收3.20eV的能量就有电子逸出D．入射光子的能量必须大于3.20eV才能发生光电效应解析：逸出功指使电子脱离某种金属所做功的最小值，它等于金属表面的电子脱离金属所做的功，故A错误，B正确；钙中的电子至少吸收3.20eV的能量才可能逸出，C错误；由光电效应发生的条件知，D正确。答案：B、D8．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ν的关系如图7－3所示，由实验图可求出()图7－3A．该金属的极限频率和极限波长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3解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率。图线的斜率k＝tanθ＝Ekν－ν0。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W，有tanθ＝W/ν0，而tanθ＝h，所以W＝hν0。即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。答案：A、B、C9．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc。用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定()A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小解析：由于光子能量公式E＝hν＝hcλ，根据题意，a、b、c三束单色光对应光子的能量大小分别为Ea＜Eb＜Ec，若Eb恰能使某金属发生光电效应，则a光束一定不能使该金属发生光电效应，而c光束一定能使该金属发生光电效应，故A对，B错，C错；根据光电效应方程Ek＝hν－W，可以看出，c光束照射该金属释放出的光电子的最大初动能比b光束产生的大，故D错。答案：A10．下表给出了一些金属材料的逸出功。材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19)J3.04.35.96.26.6现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s)()A．2种B．3种C．4种D．5种解析：据光子说可知，波长为λ＝400nm的单色光子的能量为：E＝hν＝hcλ＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9J＝5.0×10－19J。据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当入射光子的能量E＝hν大于金属的逸出功W时，光电子最大初动能Ek＞0，即能发生光电效应。由题中表格可知，入射光子的能量大于铯和钙的逸出功，而小于镁、铍、钛的逸出功。故发生光电效应的金属只有铯和钙两种。答案：B11．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象。已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个坐标系中，用实线表示钨，虚线表示锌，以下正确反映这一过程的图象是()4解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν的图线应该平行。图线的横截距代表了极限频率ν0，而ν0＝Wh，因此钨的ν0大些。综上所述，B图正确。答案：B12．频率为ν的光照射某种金属，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2ν的光照射同一金属，则光电子的最大初动能是多少呢？解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率为ν时，可计算出该金属的逸出功W0＝hν－Ek，当入射光的频率为2ν时，光电子的最大初动能为E′k＝2hν－W0＝Ek＋hν。答案：Ek＋hν13．用一束单色光照射截止频率为νc＝1.5×1015Hz的某种金属，产生的光电子的最大初动能Ek＝6eV，求该单色光一个光子的动量。解析：金属的逸出功W0＝hνc，由光电效应方程Ek＝hν－W0得，hν＝Ek＋W0＝Ek＋hνc，因一个光子的动量p＝hλ，由c＝λν得p＝hνc，则p＝Ek＋hνcc＝6×1.6×10－19＋6.626×10－34×1.5×10153×108kg·m/s＝6.5×10－27kg·m/s。答案：6.5×10－27kg·m/s14．某金属的逸出功为W0，用波长为λ的光照射金属的表面，当电压取某个值时，光电流便被截止。当入射光的波长改变为原波长的1n后，查明电压必须增大到原值的η倍才能使光电流截止。试计算原入射光的波长λ。解析：光的波长为λ时，eUc＝hcλ－W0，当光的波长为λn后，ηeUc＝nhcλ－W0，联立得λ＝hc(η－n)(η－1)W0。答案：hc(η－n)(η－1)W015．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10－7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷的带电量为1.6×10－19C，普朗克常量为6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能分别是多大？解析：W＝hν0，ν0＝Wh≈2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz＝5.3×1014Hz，由光电效应方程Ekm＝hν－W＝hcλ－W＝6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19(J)＝4.4×10－19J。答案：5.3×1014Hz4.4×10－19J