資源簡(jiǎn)介

章末檢測(cè)試卷(六)
(滿分：100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.在人類歷史的進(jìn)程中，物理學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了人類文明的發(fā)展。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.普朗克提出了“光子說(shuō)”，并很好的解釋了黑體輻射的規(guī)律
B.德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越長(zhǎng)
C.戴維孫和革末觀察到了電子的衍射現(xiàn)象，證實(shí)了電子的波動(dòng)性
D.頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性
2.質(zhì)量為m的粒子原來(lái)的速度為v，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則描寫該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變) (　　)
A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的兩倍
C.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的一半 D.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的倍
3.一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.只增大入射光的頻率，金屬逸出功將減小
B.只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大
C.只增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大
D.只增大入射光的照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將增大
4.(2024·北京市開(kāi)學(xué)考)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100 nm附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖。“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h=6.6×10-34 J·s，真空光速c=3×108 m/s) (　　)
A.10-21 J B.10-18 J
C.10-15 J D.10-12 J
5.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后(加速電壓為U)，h為普朗克常量，該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為 (　　)
A. B.
C. D.
6.(2023·綿陽(yáng)市高二期末)紫外線光電管是利用光電效應(yīng)對(duì)油庫(kù)等重要場(chǎng)所進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽(yáng)極，K為陰極，只有當(dāng)明火中的紫外線照射到K極時(shí)，c、d端才會(huì)有電壓信號(hào)輸出。已知明火中的紫外線波長(zhǎng)主要在200~280 nm之間，下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.要實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)應(yīng)大于280 nm
B.當(dāng)明火照射光電管的時(shí)間很短時(shí)，c、d端可能沒(méi)有電壓輸出
C.只要可見(jiàn)光照射光電管的時(shí)間足夠長(zhǎng)，c、d端就會(huì)有電壓輸出
D.火災(zāi)報(bào)警時(shí)，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)越短，逸出光電子的最大初動(dòng)能越大
7.圖甲是“探究光電效應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)電路圖，光電管截止電壓UKA隨入射光頻率ν的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.入射光的頻率ν不同時(shí)，截止電壓UKA不同
B.入射光的頻率ν不同時(shí)，UKA-ν圖像的斜率不同
C.圖甲所示電路中，當(dāng)電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，電流表的示數(shù)將達(dá)到飽和電流
D.只要入射光的光照強(qiáng)度相同，光電子的最大初動(dòng)能就一定相同
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)
8.(2023·海南卷)已知一個(gè)激光發(fā)射器功率為P，發(fā)射波長(zhǎng)為λ的光，光速為c，普朗克常量為h，則 (　　)
A.光的頻率為
B.光子的能量為
C.光子的動(dòng)量為
D.在時(shí)間t內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)為
9.下列四個(gè)圖中，N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)E和極性已在圖中標(biāo)出，鎢的逸出功為4.5 eV，現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量也已在圖上標(biāo)出)，那么下列圖中從鎢板逸出的光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)的是 (　　)
10.(2023·綿陽(yáng)市期末)圖甲為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.光電管陰極K金屬材料的逸出功為5.75 eV
B.這些氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出3種頻率的光子
C.若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側(cè)為負(fù)極
D.氫原子躍遷放出的光子中共有2種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11.(4分)(2023·淄博市高二期末)一點(diǎn)光源以113 W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長(zhǎng)約為6×10- 7 m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過(guò)每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)。普朗克常量為h=6.63×10-34 J·s。R約為　　　　。
12.(8分)小明用金屬銣為陰極的光電管觀測(cè)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=6.63×10-34 J·s。
(1)(2分)圖甲中電極A為光電管的　　　　　　(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)；
(2)(4分)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的截止電壓U0與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的極限頻率ν0=　　　　 Hz，逸出功W0=　　　　 J；
(3)(2分)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ekm=　　　　J。
13.(12分)(2023·泰州市高二期末)在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中，一個(gè)電子和一個(gè)正電子對(duì)撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子(光子的靜止質(zhì)量為0)。設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量在對(duì)撞前均為m，對(duì)撞前的動(dòng)能均為E，光在真空中的傳播速度為c，普朗克常量為h。
(1)(3分)寫出反應(yīng)方程式；
(2)(9分)求對(duì)撞后轉(zhuǎn)化成的γ光子的波長(zhǎng)。
14.(14分)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為λ0的單色光A照射某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表面逸出。已知普朗克常量為h，光速為c，電子質(zhì)量為m。若用波長(zhǎng)為的單色光B照射該金屬板，求：
(1)(8分)光電子的最大初動(dòng)能Ekm；
(2)(6分)金屬表面逸出光電子的物質(zhì)波的最短波長(zhǎng)為λ。
15.(16分)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的截止電壓UKA與入射光頻率ν的關(guān)系如圖乙所示(圖中所給坐標(biāo)值均為已知量)，已知電子的電荷量為e，求：
(1)(10分)普朗克常量和該金屬的逸出功；
(2)(6分)若某次實(shí)驗(yàn)，電流表的示數(shù)不為零，電壓表示數(shù)為U2，入射光的頻率為ν'(ν'>ν1)，求光電子到達(dá)A板處的最大動(dòng)能Ekm。
答案精析
1.C　［為了解釋黑體輻射的規(guī)律，普朗克提出了“量子說(shuō)”，光子說(shuō)是愛(ài)因斯坦提出的，A錯(cuò)誤；微觀粒子的德布羅意波長(zhǎng)為λ=，其中p為微觀粒子的動(dòng)量，故動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越短，故B錯(cuò)誤；戴維孫和革末做了電子束在晶體表面上散射的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電子衍射現(xiàn)象，證實(shí)了電子的波動(dòng)性，故C正確；光子既具有波動(dòng)性也具有粒子性，D錯(cuò)誤。］
2.C　［根據(jù)λ==，v增大為2v時(shí)，λ變?yōu)椋蔬x項(xiàng)C正確。］
3.B　［金屬的逸出功是由金屬本身的性質(zhì)決定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ekm=hν-W，可知只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大，故B正確；對(duì)于同種金屬材料，光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度以及照射時(shí)間無(wú)關(guān)，故C、D錯(cuò)誤。］
4.B　［一個(gè)處于極紫外波段的光子的能量約為
E=hν== J≈2×10-18 J
由題意可知，光子的能量應(yīng)比電離一個(gè)分子的能量稍大，因此數(shù)量級(jí)應(yīng)相同。故選B。］
5.C　［設(shè)該粒子被加速后的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理可得qU=mv2，所以v=，由德布羅意波長(zhǎng)公式可得λ===，選項(xiàng)C正確。］
6.D　［由題意可知，要實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)應(yīng)小于280 nm，則入射光的頻率大于截止頻率，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；c、d端有信號(hào)輸出，與明火的照射時(shí)間無(wú)關(guān)，與紫外線的頻率有關(guān)，光電效應(yīng)的發(fā)生具有瞬時(shí)性，B、C錯(cuò)誤；火災(zāi)報(bào)警時(shí)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W，照射的紫外線波長(zhǎng)越短，頻率越高，逸出的光電子最大初動(dòng)能越大，D正確。］
7.A　［根據(jù)Ekm=hν-W，可知入射光的頻率不同時(shí)，電子的最大初動(dòng)能不同，又eUKA=Ekm，得UKA=ν-，可知入射光的頻率ν不同時(shí)，截止電壓UKA不同，A項(xiàng)正確；由UKA=ν-，知UKA-ν圖像的斜率k=，與入射光的頻率ν無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；題圖甲所示電路中，必須把電源正負(fù)極反接，才能用來(lái)驗(yàn)證光電流與電壓的關(guān)系，即當(dāng)電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，電流表的示數(shù)將達(dá)到飽和光電流，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm=hν-W可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］
8.AC　［由波的知識(shí)可知：λ=cT=，則ν=；光子能量E=hν=h，光子動(dòng)量p=，時(shí)間t內(nèi)發(fā)射的光子的總能量為Pt，即有n·h=Pt，可得n=，A、C正確。］
9.BC　［由于鎢的逸出功為4.5 eV，當(dāng)用能量為3 eV的光子照射鎢板時(shí)，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)用能量為8 eV的光子照射鎢板時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為Ekm=8 eV-4.5 eV=3.5 eV。在題圖B中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為2 V，電場(chǎng)力對(duì)光電子做正功，則光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)。在題圖C中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為2 V，電場(chǎng)力對(duì)光電子做負(fù)功，光電子克服電場(chǎng)力做功為2 eV，2 eV<3.5 eV，則光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)。在題圖D中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為4 V，電場(chǎng)力對(duì)光電子做負(fù)功，光電子克服電場(chǎng)力做功為4 eV，4 eV>3.5 eV，則光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)，故B、C正確，D錯(cuò)誤。］
10.AC　［大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率最高的光子能量為E=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV，由題圖丙可知截止電壓為UKA=7 V，所以光電子的最大初動(dòng)能為Ekm=eUKA=7 eV，設(shè)光電管陰極K金屬材料的逸出功為W，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ekm=eUKA=E-W，解得W=E-Ekm=12.75 eV-7 eV=5.75 eV，故A正確；這些氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出光子的頻率種數(shù)為N==6，故B錯(cuò)誤；若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，能使光電流為零，說(shuō)明光電管所加電壓為反向電壓，光電子受到的電場(chǎng)力指向陰極K，即電源正極與陰極K相連，故電源左側(cè)為正極，右側(cè)為負(fù)極，C正確；由能級(jí)圖可知，從n=4躍遷到n=1、n=3躍遷到n=1、從n=2躍遷到n=1時(shí)所放出光子的能量分別為12.7 eV、12.09 eV、10.2 eV，都大于W，而其余3種躍遷放出光子的能量都小于W，所以共有3種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。］
11.3×102 m
解析　一個(gè)光子的能量為E=hν，ν為光的頻率，光的波長(zhǎng)與頻率有以下關(guān)系c =λν，光源每秒發(fā)出的光子的個(gè)數(shù)為n==。P為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)相同，此時(shí)距光源的距離為R處，每秒垂直通過(guò)每平方米的光子數(shù)為3 × 1014個(gè)，那么此處的球面的表面積為S=4πR2，
聯(lián)立解得R= m≈3×102 m。
12.(1)陽(yáng)極　(2)5.15×1014　3.41×10-19
(3)1.23×10-19
解析　(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽(yáng)極。
(2)由題圖可知，銣的極限頻率ν0為5.15×1014 Hz，逸出功W0=hν0=6.63×10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J。
(3)當(dāng)入射光的頻率為ν=7.00×1014 Hz時(shí)，由Ek=hν-hν0得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J≈1.23×10-19 J。
13.(1ee→2γ　(2)
解析　(1)根據(jù)核反應(yīng)的特點(diǎn)可知，該反應(yīng)方程式為
ee→2γ。
(2)由于光子的靜止質(zhì)量為0，所以質(zhì)量虧損為Δm=2m
由質(zhì)能方程可知，釋放的能量為ΔE=2mc2
根據(jù)能量守恒定律可知2hν=2E+ΔE，
即2h=2E+2mc2
所以γ光子的波長(zhǎng)λ=。
14.(1)h　(2)
解析　(1)依題意，用波長(zhǎng)為λ0的單色光A照射某金屬板時(shí)，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，有h-W=0
用波長(zhǎng)為的單色光B照射該金屬板，有
Ekm=h-W
聯(lián)立可得Ekm=h。
(2)物質(zhì)波的最短波長(zhǎng)λ=，又=Ekm
聯(lián)立可得金屬表面逸出光電子的物質(zhì)波的最短波長(zhǎng)
λ=。
15.(1)　eU1　(2)-e(U1+U2)
解析　(1)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek=hν-W
由動(dòng)能定理有-eUKA=0-Ek，
聯(lián)立得UKA=-，
結(jié)合題圖乙中可得=，U1=，
解得h=，W=eU1
(2)光電子的最大初動(dòng)能為Ek0=hν'-W
由動(dòng)能定理有-eU2=Ekm-Ek0
聯(lián)立解得Ekm=-e(U1+U2)。(共35張PPT)
章末檢測(cè)試卷(六)
一、單項(xiàng)選擇題
1.在人類歷史的進(jìn)程中，物理學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了人類文明的發(fā)展。下列說(shuō)法正確的是
A.普朗克提出了“光子說(shuō)”，并很好的解釋了黑體輻射的規(guī)律
B.德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越長(zhǎng)
C.戴維孫和革末觀察到了電子的衍射現(xiàn)象，證實(shí)了電子的波動(dòng)性
D.頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
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14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
為了解釋黑體輻射的規(guī)律，普朗克提出了“量子說(shuō)”，光子說(shuō)是愛(ài)因斯坦提出的，A錯(cuò)誤；
微觀粒子的德布羅意波長(zhǎng)為λ=，其中p為微觀粒子的動(dòng)量，故動(dòng)量越
大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越短，故B錯(cuò)誤；
戴維孫和革末做了電子束在晶體表面上散射的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電子衍射現(xiàn)象，證實(shí)了電子的波動(dòng)性，故C正確；
光子既具有波動(dòng)性也具有粒子性，D錯(cuò)誤。
13
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15
2.質(zhì)量為m的粒子原來(lái)的速度為v，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則描寫該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變)
A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的兩倍
C.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的一半 D.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的倍
√
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根據(jù)λ==，v增大為2v時(shí)，λ變?yōu)椋蔬x項(xiàng)C正確。
3.一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說(shuō)法正確的是
A.只增大入射光的頻率，金屬逸出功將減小
B.只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大
C.只增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大
D.只增大入射光的照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將增大
√
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金屬的逸出功是由金屬本身的性質(zhì)決定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；
根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ekm=hν-W，可知只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大，故B正確；
對(duì)于同種金屬材料，光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度以及照射時(shí)間無(wú)關(guān)，故C、D錯(cuò)誤。
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4.(2024·北京市開(kāi)學(xué)考)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100 nm附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖。“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h=6.6×
10-34 J·s，真空光速c=3×108 m/s)
A.10-21 J B.10-18 J
C.10-15 J D.10-12 J
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√
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6
7
8
9
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12
一個(gè)處于極紫外波段的光子的能量約為
E=hν== J≈2×10-18 J
由題意可知，光子的能量應(yīng)比電離一個(gè)分子的能量稍大，因此數(shù)量級(jí)應(yīng)相同。故選B。
13
14
15
5.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后(加速電壓為U)，h為普朗克常量，該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為
A. B. C. D.
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√
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設(shè)該粒子被加速后的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理可得qU=mv2，所以v=
，由德布羅意波長(zhǎng)公式可得λ===，選項(xiàng)C正確。
6.(2023·綿陽(yáng)市高二期末)紫外線光電管是利用光電效應(yīng)對(duì)油庫(kù)等重要場(chǎng)所進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽(yáng)極，K為陰極，只有當(dāng)明火中的紫外線照射到K極時(shí)，c、d端才會(huì)有電壓信號(hào)輸出。已知明火中的紫外線波長(zhǎng)主要在200~280 nm之間，下列說(shuō)法正確的是
A.要實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)應(yīng)大于280 nm
B.當(dāng)明火照射光電管的時(shí)間很短時(shí)，c、d端可能沒(méi)有電壓輸出
C.只要可見(jiàn)光照射光電管的時(shí)間足夠長(zhǎng)，c、d端就會(huì)有電壓輸出
D.火災(zāi)報(bào)警時(shí)，照射光電管的紫外線波長(zhǎng)越短，逸出光電子的
最大初動(dòng)能越大
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12
由題意可知，要實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，照射光電管的紫外線
波長(zhǎng)應(yīng)小于280 nm，則入射光的頻率大于截止頻率，
會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；
c、d端有信號(hào)輸出，與明火的照射時(shí)間無(wú)關(guān)，與紫外
線的頻率有關(guān)，光電效應(yīng)的發(fā)生具有瞬時(shí)性，B、C錯(cuò)誤；
火災(zāi)報(bào)警時(shí)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W，照射的紫外線波長(zhǎng)越短，頻率越高，逸出的光電子最大初動(dòng)能越大，D正確。
13
14
15
7.圖甲是“探究光電效應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)電路圖，光電管截止電壓UKA隨入射光頻率ν的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是
A.入射光的頻率ν不同時(shí)，截止電壓UKA不同
B.入射光的頻率ν不同時(shí)，UKA-ν圖像的斜率不同
C.圖甲所示電路中，當(dāng)電壓增大到一定數(shù)
值時(shí)，電流表的示數(shù)將達(dá)到飽和電流
D.只要入射光的光照強(qiáng)度相同，光電子的
最大初動(dòng)能就一定相同
√
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根據(jù)Ekm=hν-W，可知入射光的頻率不同
時(shí)，電子的最大初動(dòng)能不同，又eUKA=
Ekm，得UKA=ν-，可知入射光的頻率ν
不同時(shí)，截止電壓UKA不同，A項(xiàng)正確；
由UKA=ν-，知UKA-ν圖像的斜率k=，與入射光的頻率ν無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
題圖甲所示電路中，必須把電源正負(fù)極反接，才能用來(lái)驗(yàn)證光電流與電壓的關(guān)系，即當(dāng)電壓增大到一定數(shù)值時(shí)，電流表的示數(shù)將達(dá)到飽和光電流，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
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根據(jù)Ekm=hν-W可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
13
14
15
二、多項(xiàng)選擇題
8.(2023·海南卷)已知一個(gè)激光發(fā)射器功率為P，發(fā)射波長(zhǎng)為λ的光，光速為c，普朗克常量為h，則
A.光的頻率為
B.光子的能量為
C.光子的動(dòng)量為
D.在時(shí)間t內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)為
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√
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√
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由波的知識(shí)可知：λ=cT=，則ν=；光子能量E=hν=h，光子動(dòng)量p=，時(shí)間t內(nèi)發(fā)射的光子的總能量為Pt，即有n·h=Pt，可得n=，A、C
正確。
13
14
15
9.下列四個(gè)圖中，N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)E和極性已在圖中標(biāo)出，鎢的逸出功為4.5 eV，現(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量也已在圖上標(biāo)出)，那么下列圖中從鎢板逸出的光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)的是
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由于鎢的逸出功為4.5 eV，當(dāng)用能量為3 eV的光子照射鎢板時(shí)，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
當(dāng)用能量為8 eV的光子照射鎢板時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為Ekm=8 eV-4.5 eV=3.5 eV。在題圖B中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為2 V，電場(chǎng)力對(duì)光電子做正功，則光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)。在題圖C中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為2 V，電場(chǎng)力對(duì)光電子做負(fù)功，光電子克服電場(chǎng)力做功為2 eV，2 eV<3.5 eV，則光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)。在題圖D中，由于電池的電動(dòng)勢(shì)為4 V，電場(chǎng)力對(duì)光電子做負(fù)功，光電子克服電場(chǎng)力做功為4 eV，4 eV>3.5 eV，則光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)，故B、C正確，D錯(cuò)誤。
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14
15
10.(2023·綿陽(yáng)市期末)圖甲為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說(shuō)法正確的是
A.光電管陰極K金屬材料的逸出功為5.75 eV
B.這些氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出3種頻率
的光子
C.若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片能使光電流
為零，則可判斷圖乙中電源右側(cè)為
負(fù)極
D.氫原子躍遷放出的光子中共有2種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象
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√
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12
大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原
子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率最高的
光子能量為E=E4-E1=-0.85 eV
-(-13.6 eV)=12.75 eV，由題
圖丙可知截止電壓為UKA=7 V，所以光電子的最大初動(dòng)能為Ekm=eUKA
=7 eV，設(shè)光電管陰極K金屬材料的逸出功為W，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ekm=eUKA=E-W，解得W=E-Ekm=12.75 eV-7 eV=5.75 eV，故A正確；
這些氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出光子的頻率種數(shù)為N==6，故B錯(cuò)誤；
13
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15
若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，改變
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，
能使光電流為零，說(shuō)明光電管
所加電壓為反向電壓，光電子
受到的電場(chǎng)力指向陰極K，即
電源正極與陰極K相連，故電源左側(cè)為正極，右側(cè)為負(fù)極，C正確；
由能級(jí)圖可知，從n=4躍遷到n=1、n=3躍遷到n=1、從n=2躍遷到n=1時(shí)所放出光子的能量分別為12.7 eV、12.09 eV、10.2 eV，都大于W，而其余3種躍遷放出光子的能量都小于W，所以共有3種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。
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三、非選擇題
11.(2023·淄博市高二期末)一點(diǎn)光源以113 W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長(zhǎng)約為6×10- 7 m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過(guò)每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)。普朗克常量為h=6.63×10-34 J·s。R約為
　　　　。
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3×102 m
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一個(gè)光子的能量為E=hν，ν為光的頻率，光的波長(zhǎng)與頻率有以下關(guān)系c
=λν，光源每秒發(fā)出的光子的個(gè)數(shù)為n==。P為光源的功率，光子
以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)相同，此時(shí)距光源的距離為R處，每秒垂直通過(guò)每平方米的光子數(shù)為3 × 1014
個(gè)，那么此處的球面的表面積為S=4πR2，聯(lián)立解得R= m≈
3×102 m。
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12.小明用金屬銣為陰極的光電管觀測(cè)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×
10-34 J·s。
(1)圖甲中電極A為光電管的　 　(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)；
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陽(yáng)極
在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽(yáng)極。
(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的截止電壓U0與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的極限頻率ν0=
　　　 　 Hz，逸出功W0=　　 　　 J；
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5.15×1014
3.41×10-19　
由題圖可知，銣的極限頻率ν0為5.15×1014 Hz，逸出功W0=hν0=6.63
×10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J。
(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ekm=___________J。
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1.23×10-19
當(dāng)入射光的頻率為ν=7.00×1014 Hz時(shí)，由Ek=hν-hν0得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J≈1.23×10-19 J。
13.(2023·泰州市高二期末)在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中，一個(gè)電子和一個(gè)正電子對(duì)撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子(光子的靜止質(zhì)量為0)。設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量在對(duì)撞前均為m，對(duì)撞前的動(dòng)能均為E，光在真空中的傳播速度為c，普朗克常量為h。
(1)寫出反應(yīng)方程式；
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答案　ee→2γ
根據(jù)核反應(yīng)的特點(diǎn)可知，該反應(yīng)方程式為ee→2γ。
(2)求對(duì)撞后轉(zhuǎn)化成的γ光子的波長(zhǎng)。
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答案　
由于光子的靜止質(zhì)量為0，所以質(zhì)量虧損為Δm=2m
由質(zhì)能方程可知，釋放的能量為ΔE=2mc2
根據(jù)能量守恒定律可知2hν=2E+ΔE，
即2h=2E+2mc2
所以γ光子的波長(zhǎng)λ=。
14.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為λ0的單色光A照射某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表面逸出。已知普朗克常量為h，光速為c，電子質(zhì)量為m。
若用波長(zhǎng)為的單色光B照射該金屬板，求：
(1)光電子的最大初動(dòng)能Ekm；
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答案　h
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依題意，用波長(zhǎng)為λ0的單色光A照射某金屬板時(shí)，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，有
h-W=0
用波長(zhǎng)為的單色光B照射該金屬板，有
Ekm=h-W
聯(lián)立可得Ekm=h。
(2)金屬表面逸出光電子的物質(zhì)波的最短波長(zhǎng)為λ。
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答案　
物質(zhì)波的最短波長(zhǎng)λ==Ekm
聯(lián)立可得金屬表面逸出光電子的物質(zhì)波的最短波長(zhǎng)λ=。
15.如圖甲所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的截止電壓UKA與入射光頻率ν的關(guān)系如圖乙所示(圖中所給坐標(biāo)值均為已知量)，已知電子的電荷量為e，求：
(1)普朗克常量和該金屬的逸出功；
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答案　　eU1
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根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有
Ek=hν-W
由動(dòng)能定理有-eUKA=0-Ek，
聯(lián)立得UKA=-，
結(jié)合題圖乙中可得=
U1=，
解得h=
W=eU1
(2)若某次實(shí)驗(yàn)，電流表的示數(shù)不為零，電壓表示數(shù)為U2，入射光的頻率為ν'(ν'>ν1)，求光電子到達(dá)A板處的最大動(dòng)能Ekm。
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答案　-e(U1+U2)
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光電子的最大初動(dòng)能為Ek0=hν'-W
由動(dòng)能定理有-eU2=Ekm-Ek0
聯(lián)立解得Ekm=-e(U1+U2)

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