- 波粒二象性
- 共545题
用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率γ，得到
正确答案
5.0×1014，6.4×10-34
如图1所示，对光电管产生的光电子进行荷质比测定的原理图．两块平行金属板间距为d，其中N为锌板，受紫外光照射后将激发出沿不同方向运动的光电子，开关S闭合，电流表A有读数，若调节变阻器R，逐渐增大极板间的电压，A表读数逐渐减小，当电压表示数为U时，A表读数恰好为零；断开S，在MN间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感强度为B时，A表读数也恰好为零．
（1）求光电子的比荷
（2）光电管的阴极常用活泼的碱金属制成，原因是这些金属：______
A．导电性好B．逸出功小
C．发射电子多D．电子动能大
（3）光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一，如图2为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果．
正确答案
（1）粒子在电场力作用下，做负功，
根据动能定理，则有
粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，
则有Bqv0=m
且 d=2R
因此由以上三式，可解得：
（2）根据题意可知，光电管的阴极常用活泼的碱金属制成，是发生光电效应时，使其克服引力做功少，即逸出功小．故B正确，ACD错误；
故选B；
（3）由题意可知，当有光照A时，发生光电效应，有电子逸出，这样才能确保电磁继电器有电流通过，从而使触点处于断开状态．
当无光照A时，不会发生光电效应，则无电流通过电磁继电器，所以触点处于闭合状态．
因此根据此工作原理，电路图如下所示：
故答案为：（1）
（2）B
（3）
当用能量为5.0eV的光子照射到某一金属表面后，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能是1.5eV．为使这种金属产生光电效应，入射光的最长波长为______m．
正确答案
金属的逸出功W=5-1.5=3.5ev，设使这种金属产生光电效应，入射光的最短波长为λ，则有：h
答案为3.55×10-7
（选修3-5选做题）
在光电效应现象中，对于一定频率的光，__________ ，单位时间内发射的光电子数越多；某金属板的逸出功为W，用波长为λ的单色光照射此金属板，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，金属板发出的光电子的最大初动能为Ek=__________，此金属板的极限频率为ν0=__________。
正确答案
入射光越强，
如图所示是使用光电管的原理图，当频率为v的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．
（1）当变阻器的滑动端P向______滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大．
（2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为______（已知电子电荷量为e）．
（3）如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将______（填“增加”、“减小”或“不变”）．
正确答案
①当变阻器的滑动端P向左移动，反向电压减小，光电子到达右端的速度变大，则通过电流表的电流变大．
②当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，根据动能定理得，eU=
③根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变．
故答案为：左，eU，不变．
如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零。用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带________电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率________红外线的频率（选填“大于”或“小于”）。
正确答案
正，大于
（选修3-5选做题）
如图所示，为钨板，为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5eV。现分别用不同能量的光子照射钨板（各光子的能量已在图上标出），那么下列各图中，没有光电子达到金属网的是_________（填入选项前的字母代号），能够到达金属网的光电子的最大动能是________eV。
正确答案
AC，1.8
光照射到金属上时，一个光子只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，成为光电子，因此极限频率是由____________（金属/照射光）决定的。如图所示，当用光照射光电管时，毫安表的指针发生偏转，若再将滑动变阻器的滑片P向右移动，毫安表的读数不可能____________（变大/变小/不变）。
正确答案
金属，变小
如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为____________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数____________。（选填“为零”、或“不为零”）
正确答案
4.5，为零
用光子能量为5eV的光照射到某金属表面，从金属表面逸出光电子的最大初动能是2eV，为使这种金属能够发生光电效应，入射光的波长不能大于______m．要使从该金属表面逸出的光电子的最大初动能达到4eV，入射光子的能量应为______eV．
正确答案
金属的逸出功W=5-2=3eV，设使这种金属产生光电效应，入射光的最长波长为λ，则有：h
故答案为：4.1×10-7，7
紫光在真空中的波长是4.5×10-7 m，（普朗克恒量h=6.63×10-34 J·s）问：
（1）紫光光子的能量是多少？
（2）用它照射极限频率是4.62×1014 Hz的金属钾，能否产生光电效应？为什么？
正确答案
解：（1）
（2）能产生光电效应。因为入射光的波长小于金属极限波的波长，即入射光的频率大于金属极限频率。
氢原子处于基态时，原子能量E1=-13.6eV，已知电子电量e=1.6×10-19C，电子质量m=0.91×10-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m。
（1）若要使处于n=3的氢原子电离，至少要用频率多大的光子照射氢原子？
（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=3的定态时，核外电子运动的等效电流多大？
（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n=5的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有哪几条谱线可使钠发生光电效应？
正确答案
解：（1）要使处于n=3的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第3能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：
得v=3.65×1016Hz
（2）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有
根据电流强度的定义
由①②得
将数据代入③得I=3.85×10-5A
（3）由于钠的极限频率为6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为
一群处于n=5的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差
以波长为λ的单色光照射到某金属表面发生光电效应放出电子，让其中具有最大初动能的光电子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径为R，则求：
（1）该金属的逸出功
（2）该金属的极限频率．
正确答案
（1）洛伦兹力充当向心力
Ek=
又根据光电效应方程知
h
联立得逸出功
W=h
（2）金属的极限频率v0=
答：（1）该金属的逸出功为h
（2）该金属的极限频率率为
已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J•s，请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．
正确答案
氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光子能量E=-1.51+3.4eV=1.89eV=3.024×10-19J．
金属钠的逸出功W0=hv0=6.63×10-34×5.53×1014≈3.67×10-19J．
因为光子能量小于逸出功，所以不能发生光电效应．
答：不能发生光电效应．
下列有关光的现象或事实的叙述，正确的有______
A、光电效应现象说明了光是一种电磁波
B、白炽灯泡发出的光，其光谱是连续的，说明钨原子的核外电子在跃迁时能产生各种不同频率的光
C、光的偏振现象说明光是一种横波，立体电影利用了光的偏振来工作
D、光纤通迅是利用光的全反射来工作的，而且还利用了激光的优良特性
E、由于大气的蒙气差现象的影响，我们在晚上看到的星星要比它的实际位置低
F、我们竖直地透过一块玻璃砖去看它下面报纸上的字，感觉比没有玻璃砖时的要深些．
正确答案
A、光电效应说明光具有粒子性，不能说明光具有波动性．故A错误．
B、核外电子在跃迁时能产生各种不同频率的光，产生的光谱是不连续的，是线状谱．故B错误．
C、光的偏振现象说明光是一种横波，只有振动方向和偏振方向相同的波能通过，立体电影利用了光的偏振来工作的．故C正确．
D、光纤通迅是利用光的全反射的原理进行的，而且还利用了激光平行度好、亮度高的特点．故D正确．
E、由于大气蒙气差的原因，光在不同介质中发生折射，所以在晚上看到的星星要比它的实际位置高．故E错误．
F、我们竖直地透过一块玻璃砖去看它下面报纸上的字，由于光在玻璃砖中发生折射，所以看到的是字的像，感觉比没有玻璃砖时的要浅些．故F错误．
故选CD．
扫码查看完整答案与解析