學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年人教版物理選修3-5課時分層作業(yè)5能量量子化光的粒子性課時分層作業(yè)(五）(時間：40分鐘分值：100分）[基礎達標練]一、選擇題(本題共6小題,每小題6分）1．(多選）以下關于輻射強度與波長關系的說法中正確的是（）A．物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波B．當鐵塊呈現黑色時，說明它的溫度不太高C．當鐵塊的溫度較高時會呈現赤紅色，說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強D．早、晚時分太陽呈現紅色，而中午時分呈現白色，說明中午時分太陽溫度最高[解析]由輻射強度隨波長變化關系圖知，隨著溫度的升高，各種波長的波的輻射強度都增加,而熱輻射不是僅輻射一種波長的電磁波，選項B、C正確．[答案]BC2．某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量,則激光器每秒發(fā)射的能量子數為（)A．eq\f（Pc，hλ）B．eq\f(hc，λ）C．eq\f(λP，hc）D．eq\f(λc，hP）[解析]每個激光光子的能量為ε＝heq\f（c,λ)，則激光器的發(fā)射功率為P＝nε，其中n為激光器每秒鐘發(fā)射的能量子數,所以n＝eq\f(λP,hc），故C選項正確．[答案］C3．（多選）美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發(fā)現在散射的X射線中,除了與入射波長λ0相同的成分外,還有波長大于λ0的成分，這個現象稱為康普頓效應．關于康普頓效應，以下說法正確的是（）A．康普頓效應說明光子具動量B．康普頓效應現象說明光具有波動性C．康普頓效應現象說明光具有粒子性D．當光子與晶體中的電子碰撞后，其能量增加［解析］康普頓效應說明光具有粒子性，B項錯誤，A、C項正確；光子與晶體中的電子碰撞時滿足動量守恒和能量守恒，故二者碰撞后,光子要把部分能量轉移給電子,光子的能量會減少，D項錯誤．［答案］AC4．（多選)已知鈣的逸出功是3.20eV,對此理解正確的是(）A．鈣中的電子脫離鈣需做功3.20eVB．鈣表面的電子脫離鈣需做功3。20eVC．鈣只需吸收3。20eV的能量就有電子逸出D．入射光子的能量必須大于3.20eV才能發(fā)生光電效應[解析］逸出功是使電子脫離某種金屬所做功的最小值，它等于金屬表面的電子脫離金屬所做的功，故A錯誤,B正確；鈣中的電子至少吸收3。20eV的能量才可能逸出,C錯誤；由光電效應發(fā)生的條件知，D正確．[答案]BD5．(多選)如圖所示為一光電管的工作原理圖，光電管能把光信號轉變?yōu)殡娦盘枺斢胁ㄩL為λ0的光照射光電管的陰極K時，電路中有電流通過靈敏電流計,則(）A．用波長為λ1（λ1〉λ0)的光照射陰極時,電路中一定沒有電流B．用波長為λ2（λ2<λ0）的光照射陰極時，電路中一定有電流C．用波長為λ3(λ3〉λ0)的光照射陰極時,電路中可能有電流D．將電源的極性反接后，電路中一定沒有電流［解析]波長為λ1（λ1>λ0)的光的頻率有可能大于極限頻率,電路中可能有光電流，A錯誤，易知C正確；波長為λ2（λ2〈λ0)的光的頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，B正確；將電源的極性反接,電路中電子受到電場阻力,當所加反向電壓小于遏止電壓時,電路中仍然有電流，D錯誤．［答案］BC6．(多選)用如圖所示的裝置研究光電效應現象，當用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時，電流表G的讀數為0。2mA。移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數大于或等于0。7V時,電流表讀數為0.則（)A．光電管陰極的逸出功為1.8eVB．開關K斷開后,沒有電流流過電流表GC．光電子的最大初動能為0.7eVD．改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流,但電流較小［解析]該裝置所加的電壓為反向電壓，當電壓表的示數大于或等于0.7V時,電流表示數為0，可知光電子的最大初動能為0。7eV，根據光電效應方程Ek＝hν－W0，得W0＝1.8eV,故AC正確．開關K斷開后，在光子能量為2。5eV的光照射下，光電管發(fā)生了光電效應,有光電子逸出，則有電流流過電流表,故B錯誤。1。5eV的光子的能量小于逸出功，所以不能發(fā)生光電效應,無光電流，故D錯誤．［答案]AC二、非選擇題(14分)7．在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用．蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現老鼠的．假設老鼠的體溫約37℃,它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λmin。根據熱輻射理論，λmin與輻射源的絕對溫度T（T＝273＋t）的關系近似為Tλmin＝2。90×10－3m·K。求老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長．[解析］由Tλmin＝2.90×10－3m·K可得，老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為λmin＝eq\f（2.90×10－3，T）m＝eq\f（2。90×10－3，273＋37)m＝9.4×10－6m.［答案］9.4×10－6m[能力提升練］一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．(多選)某中學實驗小組的同學在研究光電效應現象時,設計了如圖所示的電路，用藍光照射陰極時，電路中的電流計有示數．則下列說法正確的是()A．用紫光照射陰極時，電流計一定沒有示數B．用黃光照射陰極時，電流計可能有示數C．用藍光照射陰極時，將滑動變阻器的滑片向左移動電流計一定沒有示數D．用藍光照射陰極時,將滑動變阻器的滑片向右移動電流計的示數可能不變［解析］由于紫光的頻率比藍光的頻率高，因此用紫光照射時，電流計一定有示數，A錯誤；由于不知陰極K的截止頻率,所以用黃光照射時，也可能發(fā)生光電效應，因此電流計可能有示數，B正確；當滑片向左移動時，UAK減小，即使UAK＝0，電流表中也可能有電流通過，C錯誤；當滑片向右端滑動時，UAK增大，陽極A吸收光電子的能力增強，光電流會增大，當所有光電子都到達陽極A時，電流達到最大，即飽和電流，若在滑動前，電流已經達到飽和電流，那么即使增大UAK，光電流也不會增大，D正確．[答案]BD2．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象．已知鎢的逸出功是3。28eV，鋅的逸出功是3。24eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標系中，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的圖是下圖中的（)ABCD［解析]依據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，Ek。ν圖線的斜率代表了普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek.ν圖線應該平行．圖線的橫截距代表了極限頻率νc,而νc＝eq\f(W0,h）,因此鎢的νc大些．故正確答案為B。[答案]B3．在光電效應實驗中，小明同學用同一實驗裝置,如圖（a)所示，在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數之間的關系曲線，如圖（b)所示．則正確的是（）A．乙光的頻率大于甲光的頻率B．甲光的波長小于丙光的波長C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光對應的光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能[解析］由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0及遏止電壓的含義可知，hν－W0＝eUc，結合題意與圖象可以判斷,W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為ν乙＝ν丙〉ν甲,故丙光子能量大于甲光子能量,C錯誤,同時判斷乙光對應光電子的最大初動能等于丙光對應光電子的最大初動能，A正確,D錯誤，由ν＝eq\f（c，λ）知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B錯誤．[答案］A4．(多選)在探究光電效應現象時，某小組的同學分別用波長為λ、2λ的單色光照射某金屬,逸出的光電子的最大速度之比為2∶1,普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示．則（）A．光電子的最大初動能之比為2∶1B．該金屬的截止頻率為eq\f(c,3λ)C．該金屬的截止頻率為eq\f(c，λ)D．用波長為eq\f(5，2)λ的單色光照射該金屬時能發(fā)生光電效應［解析]在兩種單色光照射下，逸出的光電子的最大速度之比為2∶1，由Ek＝eq\f（1，2)mv2可知,光電子的最大初動能之比為4∶1，A錯誤;又由hν＝W＋Ek知，heq\f(c,λ)＝W＋eq\f（1,2）mveq\o\al(2,1）,heq\f（c,2λ）＝W＋eq\f(1，2)mveq\o\al（2,2)，又v1＝2v2,解得W＝heq\f(c,3λ)，則該金屬的截止頻率為eq\f（c,3λ)，B正確,C錯誤;光的波長小于或等于3λ時就能發(fā)生光電效應，D正確．［答案]BD二、非選擇題（本題共2小題，共26分)5．（12分）小明用陰極為金屬銣的光電管，觀測光電效應現象，實驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。（計算結果保留3位有效數字）（1）圖甲中電極A為光電管的什么極?(2)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc和逸出功W0分別是多少？(3）如果實驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產生的光電子的最大初動能Ek是多少？[解析］(1)由光電管的結構知，A為陽極．（2）Uc-ν圖象中橫軸的截距表示截止頻率，則νc＝5。20×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝3.45×10－19J（3）由愛因斯坦的光電效應方程得Ek＝hν－W0＝1.19×10－19J［答案]（1）陽極（2)5。20×1014Hz3.45×10－19J（3）1。19×10－19J6．（14分）光電管是應用光電效應實現光信號與電信號之間相互轉換的裝置，其廣泛應用于光功率測量、光信號記錄、電影、電視和自動控制等諸多方面．如圖所示，C為光電管,B極由金屬鈉制成（鈉的極限波長為5。0×10－7m)．現用波長為4.8×10－7m的某單色光照射B極．（1)電阻R上電流的方向是向左還是向右？(2）求出從B極發(fā)出的光電子的最大初動能．(3）若給予光電管足夠大的正向電壓時，電路中光電流為10μA，則每秒射到光電管B極的光子數至少為多少個？[解析］(1)B極板上逸出光電子，相當于電源的正極,A為負極，故流過R的電流向左．（2)Ekm＝heq\f(c，λ）－h(huán)eq\f(c,λ0)＝6。63×10－34×3×108×eq\f(1,4。8×10－7）－eq\f(1，5。0×10－7）J