高中物理人教版选修35习题 限时测试题17 含答案Word文档格式.docx

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D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释

C

康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；

在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝

，知波长变长，故B错误，C正确；

光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，D错误；

故选C。

4．（寿光市现代中学2014～2015学年高二下学期检测）一束平行光经玻璃三棱镜折射后，分解为互相分离的三束光，分别照在相同的金属板a、b、c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，则可知

A．板a一定不放出光电子B．板a一定能放出光电子

C．板c一定不放出光电子D．板c一定能放出光电子

D

从棱镜对光的色散可知，光的频率越大，在同一介质的折射率越大，由题意：

νa<

νb<

νc，同种材料极限频率相同。

由b板有光电子，则发生光电效应，则c一定可放出光电子，所以选项C错误，D正确，但射到a板上的光的频率不能确定是否大于极限频率，所以不能判断是否发生光电效应，所以选项A、B错误。

5．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U），该粒子的德布罗意波长为

A．

　　　　　　B．

C．

　　　D．

设加速后的速度为v，由动能定理得：

qU＝

mv2

所以v＝

由德布罗意波长公式：

λ＝

＝

6．（宁波效实中学2013～2014学年高二下学期期末）人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×

10－34J·

s，光速为3.0×

108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是

A．2.3×

10－18W　　　B．3.8×

10－19W

C．7.0×

10－10W　　　D．1.2×

10－18W

每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为

P＝

W＝2.3×

10－18W。

7．（湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则

A．普朗克常量可表示为

B．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变

C．所用材料的逸出功可表示为eb

D．b由入射光决定，与所用材料无关

BC

根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得：

Uc＝

－

，

图线的斜率k＝

，解得普朗克常量h＝ke，故A错误；

纵轴截距的绝对值b＝

，解得逸出功W0＝eb，故C正确；

b等于逸出功与电荷电量的比值，而逸出功与材料有关，则b与材料有关，故D错误；

更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B正确。

故选BC。

8．（河北冀州中学2015～2016学年高二下学期期中）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。

则这两种光

A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大

B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大

C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大

D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大

由题图知，Ekma<

Ekmb，故选项A错误；

对同一光电管，由光电效应方程Ekm＝hν－W，知νa<

νb，由sinC＝

知，Ca>

Cb，故选项B正确；

由Δx＝

λ及λ＝

知，频率越小波长越长，间距越大，即Δxa>

Δxb，故选项C正确；

因νa<

νb，所以通过三棱镜时，b的偏折程度大，故选项D错误。

9．如图所示，一束复合光束c，从玻璃射向空气，经折射后形成光a、b两束光线，则下列说法正确的是

A．a光光子的能量比b光光子的能量小

B．从玻璃射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角

C．若a光能发生光电效应，b光也一定能发生光电效应

D．经同一双缝干涉装置得到干涉条纹，a光干涉条纹间距小

AC

由光的折射定律知a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率所以A对B错误，C正确；

a光的波长大于b光的波长，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，D错。

10．（

宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中）用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA。

移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0。

则

A．光电管阴极的逸出功为1.8eV

B．电键K断开后，没有电流流过电流表G

C．光电子的最大初动能为0.7eV

D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小

该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，W0＝1.8eV，故A、C正确。

电键K断开后，用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误。

改用能量为1.5eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误，故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，共18分。

把答案直接填在横线上）

11．（5分）二氧化碳能很好吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×

10－3～1.6×

10－3m，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。

（已知普朗克常量h＝6.6×

s，真空中的光速c＝3.0×

108m/s，结果取两位有效数字）

1.2×

10－22～1.4×

10－22J　无规则运动（或热运动）更剧烈或无规则运动（或热运动）的平均动能增大

由c＝λν，得ν＝

，代入数据得频率范围为1.88×

1011～2.1×

1011Hz，又由ε＝hν得能量范围为1.2×

10－22J。

由分子动理论可知，温度升高，物体分子无规则运动更剧烈，因此分子平均动能增大。

12．（6分）（抚州市四校2014～2015学年高二下学期期中联考）如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。

（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________________（填“有”或“无”）偏转。

（1）减小　

（2）无

（1）锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电；

将一带负电的金属球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将减小。

（2）要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于被照射金属的极限频率，而与照射光的强度无关。

用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象。

当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。

13．（7分）深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道，如图所示是一个航标灯自动控制电路的示意图。

电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属。

下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770nm（1nm＝10－9m）。

各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：

金属

铯

钠

锌

银

铂

极限频率（Hz）

4.545×

1014

6.000×

8.065×

1.153×

1015

1.529×

极限波长（μm）

0.6600

0.5000

0.3720

0.2600

0.1962

根据上图和所给出的数据，你认为：

（1）光电管阴极K上应涂有金属________；

（2）控制电路中的开关S应和________（填“a”和“b”）接触；

（3）工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故。

如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S应和________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生。

（1）铯　

（2）b　（3）a

（1）依题意知，可见光的波长范围为

400×

10－9～770×

10－9m。

而金属铯的波长为λ＝0.6600×

10－6m＝660×

10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯。

（2）深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触。

（3）若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触。

三、论述·

计算题（共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（9分）2016年8月15日，牙买加运动员麦克劳德在里约奥运会110m栏比赛中，以13秒05的成绩获得冠军。

设麦克劳德质量约为75kg，计算他在110m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显。

1.05×

10－36m，波动性不明显。

麦克劳德110米栏跑时对应德布罗意波波长为

m≈1.05×

10－36m。

可见此波长极短，其波动性很难表现出来。

15．（10分）如图所示表示黑体辐射强度随波长的变化图线。

根据热辐射理论，辐射强度的极大值所对应的波长λm与热力学温度之间存在如下关系：

λmT＝2.90×

10－3m·

K。

求：

（1）T＝15000K所对应的波长；

（2）用T＝15000K所对应波长的光照射逸出功为W0＝4.54eV的金属钨，能否发生光电效应？

若能，逸出光电子的最大初动能是多少？

（1）1.93×

10－7m　

（2）能　1.90eV

（1）由公式λmT＝2.90×

K得

λm＝

m≈1.93×

10－7m

（2）波长λm＝1.93×

10－7m的光子能量

E＝hν＝

eV≈6.44eV

因E>

W0，故能发生光电效应。

由光电效应方程Ek＝hν－W0，得Ek＝（6.44－4.54）eV＝1.90eV。

16．（11分）（河北正定中学2015～2016学年高二下学期检测）如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5000

的钠制成。

用波长λ＝3000

的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1V，饱和光电流的值（当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）I＝0.56μA。

（1）求每秒钟内由K极发射的光电子数目；

（2）求电子到达A极时的最大动能；

（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？

（普朗克常量h＝6.63×

s）

（1）3.5×

1012个　

（2）6.01×

10－19J　（3）6.01×

10－19J

（1）设每秒内发射的电子数为n，则：

n＝

＝3.5×

1012（个）。

（2）由光电效应方程可知：

Ekm＝hν－W0

＝h

－h

＝hc（

）

在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，

Ek＝Ekm＋eU

）＋eU。

代入数值得：

Ek＝6.01×

10－19J。

（3）根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关。

如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变。

17．（12分）（潍坊二中2014～2015学年高二下学期检测）如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的实验原理简图：

两块平行板相距为d，放在真空容器中，其中N金属板受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流表指针偏转。

若调节R，逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零；

断开开关，在MN间加上垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零。

当磁感应强度为B时，电流恰好为零。

由此可算得光电子的比荷e/m为多少？

由于当电压表示数为U时，电流恰好为零，所以光电子的最大初动能为Ek＝

mv

＝eU；

又断开开关，在MN间加上垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零。

当磁感应强度为B时，电流恰好为零，所以当磁感应强度为B时，具有最大初动能的电子做圆周运动的直径刚好为两块平行板的间距d，根据向心力公式即有Bev0＝

，由此可算得光电子的比荷

。