Uc/V ν/10.50.60.70.80.841 37 14 09 78 5.65.86.06.36.5140 44 88 98 03 01 Hz
由以上数据描点连线,可得直线方程,如图所示。
则这种金属的截止频率约为( ) A.3.5×10 Hz C.5.5×10 Hz 10.
1414
B.4.3×10 Hz D.6.0×10 Hz
14
14
(2019·江苏常州检测)用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的关系图象如图所示,已知普朗克常量为h,电子的带电荷量为e,求: (1)照射在金属表面上的这束光的最小功率P; (2)该金属的极限频率νc。
11.(2019·北京西城一模)可利用如图1所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整,电源的正负极也可以对调。
(1)a.电源按图1所示的方式连接,且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近。试判断:光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?b.现有一电子从K极板逸出,初动能忽略不计,已知电子的电量为e,电子经电压U加速后到达A极板。求电子到达A极板时的动能Ek。 (2)在图1装置中,通过改变电源的正、负极,以及移动变阻器的滑片,可以获得电流表示数与电压表示数U之间的关系,如图2所示,图中Uc叫遏止电压。实验表明,对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的。请写出光电效应方程,并对“一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的”做出解释。
(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性,设计实验并测量了某金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν。根据他的方法获得的实验数据绘制成如图3所示的图线。已知电子的电量e=1.6×10 C,求普朗克常量h。(运算结果保留1位有效数字)
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参考答案
课时规范练36 光电效应 波粒二象性
1.A 将电路中电源的正、负极反接,光电子做减速运动,有可能到达阳极,所以还可能有光电流,A正确。光电效应具有瞬时性,若能产生光电流,则不需要等待时间,B错误。换用波长为λ2(λ2>λ1)的光照射阴极时,光的频率变小,但光电流的大小与光的强度有关,与光的频率无关,C错误。增加电路中电源的路端电压,光电流达到饱和电流时不再增大,D错误。
2.D 用一定频率的a单色光照射光电管时,电流计指针会发生偏转,知νa>ν0,a光的波长小于b光的波长,故A项错误;发生光电效应的条件:ν>ν0,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转,故B项错误;发生光电效应时,电子从光电管左端运动到右端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流计G的电流方向是c流向d,故C项错误;增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大,故D项正确。
3.A 根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为:Ek=hν-W 根据动能定理可得电压表示数至少为:eUc=Ek=hν-W 解得:Uc=????,故??A正确,BCD错误;故选A。
4.C 接通开关,当电压表读数大于或等于U时,电流表读数为零,遏止电压为U,根据光电效应方程,光电子的最大初动能为:Ekm=eU=h7??0
?4?0?-W的单色光照射时,Ekm=3eU=h4-W0;联立解0;用波长为?05?0
5
得:W0=8?,故C正确,ABD错误。故选C。
5.D 在可见光中,紫光的频率最大,故紫光光子的能量最大,紫光照射到锌板上可以发生光电效应,但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应,A错误;入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量,但不能增大逸出光电子的最大初动能,B错误;光的散射揭示了光的粒子性,没有揭示光的波动性,C错误;衍射是波特有的现象,故电子束衍射实验证明了电子具有波动性,D正确。
6.B a、c两光照射后遏止电压相同,根据Ekm=eUc,可知产生的光电子最大初动能相等,可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大,故a光的强度较大,单色光b照射后遏止电压较大,根据Ekm=eUc,可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大,根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,b光的频率大于a光的频率,故ACD错误,B正确。
7.AC 根据光电效应方程Ek=hν-W0知,Ek=0时,有hν0-W0=0,所以逸出功W0=hν0,由题图可知,ν=0时,得-E=0-W0,所以W0=E,A正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0知,任何一种金属的逸出功
W0一定,说明Ek随频率ν的变化而变化,且是线性关系,直线的斜率等于普朗克常量,B错误。根据
A的分析可知,E等于金属的逸出功,所以题图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关,C正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,若入射光频率为3ν0,则光电子的最大初动能为2E,D错误。 8.C 频率相同的光照射金属,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能相等,根据Ekm=eUc知,遏止电压相等,光越强,饱和光电流越大,C正确。
9.B 遏止电压为零时,入射光的频率等于截止频率,根据方程Uc=0.3973时,ν=4.3×10Hz,B正确。 10.答案 (1)
?0??0
?14
?1014-1.7024,当Uc=0
(2)
??0-??? ??解析 (1)由饱和光电流为I0,可知单位时间内产生的光电子的个数n=?0 照射到金属上的光子全部被金属吸收,则照射到金属上的光子的个数N=?0 所以这束光照射在金属表面上的功率P=N·hν0=?0??0
。 ??(2)由动能定理及Uc为遏止电压可知,电子的最大初动能Ekm=eUc 根据光电效应方程得Ekm=hν0-hνc 所以该金属的极限频率νc=??0-??c
。 ?11.答案 (1)电子加速运动 Ek=eU
(2)Ek=hν-W0 因Uc=34
???0
?,可见对于一定频率的光,无论光强如何,遏止电压相同。 ??(3)h为6×10 J·s
解析 (1)a.所加电压产生的电场由A到K,对于电子为加速电场,做加速运动。
b.由动能定理,可得Ek=eU。
(2)由光电效应方程:Ek=hν-W0,又Ekm=eUc
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