- 爱因斯坦光电效应方程
- 共36题
用波长为的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是4.7
。由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63
·s),光速c=3.0
/s,结果取两位有效数字)
正确答案
解析
根据光电效应方程,在恰好发生光电效应时最大出动能为0有
,且
,综合化简得
,B正确。
知识点
如图,若x轴表示时间,y轴表示位置,则该图像反映了某质点做匀速直线运动时,位置与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其他的物理量,则该图像又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是
正确答案
解析
略
知识点
关于近代物理,下列说法正确的是________。(填选项前的字母)
正确答案
解析
射线是高速运动的氦原子核,答案A错;
;答案B错;从光电效应方程
可知最大初动能和入射光的频率成一次函数关系而非正比函数关系所以C错;正确答案选D.
知识点
(1)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是______。(填选项前的字母)
A. 逸出功与ν有关
B. Ekm与入射光强度成正比
C. ν<ν0时,会逸出光电子
D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关
(2)在光滑水平面上,一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后,A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是__________。(题选项前的字母)
A. 0.6
B. 0.4
C. 0.3
D. 0.2
正确答案
(1)D(2)A
解析
(1)光电子的最大初动能与入射光频率的关系是Ekm = hv-W,结合图象易判断D正确。
(2)由碰撞中的动量守恒得mv = 2mvB-mvA,vA>0,则vB>0.5v,故小于0.5v的值不可能有,A正确。
知识点
(1)在光电效应试验中,某金属的截止频率相应的波长为0,该金属的逸出功为______。若用波长为
(
<
0)单色光做实验,则其截止电压为______。已知电子的电荷量,真空中的光速和布朗克常量分别为e,c和h。
(2)如图,ABC三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上,BC之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触可不固连,将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC紧连,是弹簧不能伸展,以至于BC可视为一个整体,现A以初速沿BC的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起,以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A,B分离,已知C离开弹簧后的速度恰为
,求弹簧释放的势能。
正确答案
见解析。
解析
(1)由和
得
由爱因斯坦质能方程和
得
(2)设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒得①
设C离开弹簧时,A、B的速度大小为,由动量守恒得
②
设弹簧的弹性势能为,从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒,有
③
由①②③式得弹簧所释放的势能为④
知识点
(1)产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能,下列说法正确的是__________
A对于同种金属,与照射光的强度无关
B对于同种金属,与照射光的波长成正比
C对于同种金属,与照射光的时间成正比
D对于同种金属,与照射光的频率成线性关系
E对于不同种金属,若照射光频率不变,Ek与金属的逸出功成线性关系
(2)一静止的核经
衰变成为
,释放出的总动能为4.27MeV,问此衰变后
核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?
正确答案
见解析。
解析
(1)ADE
(2)
据题意知,此衰变的衰变方程为
根据动量守恒定律得
①
式中,和
分别为
粒子和Th核的质量,
和
分别为
粒子和Th核的速度大小,由题设条件知
②
③
式中是
粒子和Th核的总动能。
由①②③式得
④
代入数据解得,衰变后核的动能
⑤
知识点
(1)氢原子处于基态时,原子的能量为E1,处于n=3的激发态时,原子的能量为E3,一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=1的基态时,可以向外辐射________种不同频率的光子.已知普朗克常量为h,光在真空中传播的速度为c,其中最短波长是________,若用该光子去照射某种金属,恰能发生光电效应,则该金属的逸出功是________。
(2)如图13所示,三个大小相同、质量均为m的小球A、B、C静止在光滑水平面上,且A、B、C共线,现让A球以速度v0向着B运动,A、B两球碰撞后粘在一起继续向右运动并与C球发生弹性碰撞,求最终A、B、C的速度.
图13
正确答案
(1)
(2)
解析
略
知识点
在光电效应实验中,用单色光照时某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的 ( )
正确答案
解析
根据爱因斯坦光电效应方程,,光电子的最大初动能取决于入射光的频率
。
知识点
(1)已知钙和钾的截止频率分别为7. 73×1014Hz和5. 44×1014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的____。
A.波长
B.频率
C.能量
D.动量
(2)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是 。已知
的半衰期约为3. 8天,则约经过______天,16 g的
衰变后还剩1g。
(3)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,A、B两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16。分离速度是指碰撞后B对A的速度,接近速度是指碰撞前A对B的速度。若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B,且为对心碰撞,求碰撞后A、B的速度大小。
正确答案
解析
(1)根据光电效应方程;因为钙的截止频率较大,所以光电子的最大初动能较小,动量也较小,CD项错误;根据德布罗意波长
可知从钙中逸出的光电子具有较大波长,A项错误;波长大的,频率小,B项错误。
(2)根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒可知生成物电荷数为2,质量数为4,即为α粒子。设半衰期为,半衰期的定义:
,而n为发生半衰期的次数,
;代入数据可得t=15.2天
(3)设A、B球碰后速度分别为和
由动量守恒定律 且由题意知
解得
知识点
(1)如图所示是研究光电效应的实验装置,某同学进行了如下操作:
①用频率为ν1的光照射光电管,此时电流表中有电流。调节滑动变阻器,将触头P向 端滑动(选填“a”或“b”),使微安表示数恰好变为零,记下电压表示数U1。
②用频率为ν2的光照射光电管,重复①中的步骤,记下电压表示数U2。
已知电子的电量为e,由上述实验可知,普朗克常量h= (用上述已知量和测量量表示)。
(2)(9分)如图所示,光滑的水平面上静止着半径相同的三个小球A、B、C,其中小球A、C的质量分别为mA=m、mC=4m。现使A以初速沿B、C的连线方向向B运动,求B球的质量M为何值时,才能使C球碰撞后的速度最大?(已知A、B、C之间的碰撞均为弹性碰撞)
正确答案
(1)a (3分) (3分)
(2)解:
以碰撞前A球的速度方向为正,A球与B球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为和
,由能量守恒定律和动量守恒定律,得
1分
1分
解得 1分
B球与C球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为和
,由能量守恒定律和动量守恒定律,得
1分
解得 1分
故C球碰撞后的速度
由数学关系解得时,C球碰撞后的速度最大。 2分
解析
略
知识点
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