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课时跟踪检测(五十五)光电效应波粒二象性

1.“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是()

A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小

C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小

解析:选B根据黑体辐射规律,可知随温度升高,各种波长的辐射强度都增大,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故人体热辐射强度I随温度的升高而增大,其极大值对应的波长减小,B正确。

2.赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现,接收电路的电极如果受到光照,就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象,即照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是()

A.玻尔 B.康普顿

C.爱因斯坦 D.德布罗意

解析:选C玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱,A错误;康普顿提出康普顿效应,发现了光子不仅具有能量,还具有动量,证明了光具有粒子性,B错误;爱因斯坦提出光子说,从理论上解释了光电效应的实验现象,C正确;德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性,D错误。

3.利用如图所示的装置观察光电效应现象,将光束照射在金属板上,发现验电器指针没有张开。欲使验电器指针张开,可()

A.改用逸出功更大的金属板材料

B.改用频率更大的入射光束

C.增加该光束的照射时间

D.增大该光束的强度

解析:选B改用逸出功更大的金属板材料,更不可能发生光电效应现象,验电器指针不能张开,故A错误;发生光电效应现象的条件是入射光的频率要大于或等于金属的极限频率,与入射光的强度和入射光的照射时间无关,则改用频率更大的入射光束,可以使验电器指针张开,故B正确,C、D错误。

4.如图所示,用频率为ν1和ν2的甲、乙两种光分别照射同一光电管,对应的遏止电压分别为U1和U2。已知ν1ν2,则()

A.遏止电压U1U2

B.用甲、乙两种光分别照射时,金属的截止频率不同

C.增加乙光的强度,遏止电压U2变大

D.滑动变阻器滑片P移至最左端,电流表示数为零

解析:选A根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm=hν-W0,遏止电压与最大初动能的关系为-eUc=0-Ekm,联立解得eUc=hν-W0,所以入射光频率越大,遏止电压越大,遏止电压与入射光的强度无关,故A正确,C错误;金属的截止频率与入射光无关,取决于金属,因甲、乙两种光分别照射同一光电管,所以金属的截止频率相同,故B错误;滑动变阻器滑片P移至最左端,所加的反向电压为零,能发生光电效应,所以电流表示数不为零,故D错误。

5.(2024·浙江1月选考)如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则()

A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大

B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能1

C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd2

D.M、N间加反向电压mv

解析:选C根据动能定理,从金属板M上逸出的光电子到达N时有eU=Ekm-12mvm2,则到达N时的动能为Ekm=eU+12mvm2,与M、N间距无关,与电子从金属板中逸出的方向无关,选项A、B错误;平行极板M逸出的电子到达N时在y方向的位移最大,则电子从M到N过程中y方向最大位移为ym=vmt,d=12·Uedmt2,解得ym=vmd2meU,选项C正确;M、N间加反向电压且电流表示数恰好为零时,有eUc=12m

6.如图,真空中足够大的铝板M与金属板N平行放置,通过电流表与电压可调的电源相连。一束波长λ=200nm的紫外光持续照射到M上,光电子向各个方向逸出。已知铝的逸出功W0=6.73×10-19J,光速c=3.0×108m/s,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。

(1)求光电子的最大初动能Ek(计算结果保留两位有效数字);

(2)调节电压使电流表的示数减小到0时,M、N间的电压为U0;当电压为34U0时,求能到达N的光电子中,初速度与M之间夹角的最小值θ

解析:(1)根据光电效应方程可得

Ek=hcλ-W0=6.63×10-34×3.0×108200×10-9J-6.73×10

(2)因调节电压使电流表的示数减小到0时,M、N间的电压为U0,则Ek=U0e

当电压为34U0时恰能到达N

34U0e=12m(v0sinθ)2=Ek(sinθ

解得sinθ=32,则θ=60°

答案:(1)3.2×10-19J(2)60°