高中物理光电效应实验试题

[物理—选修3—5]
（1）下列说法正确的是         。

A．光电效应现象显示了光的粒子性，它否定了光的波动性

B．为了解释原子光谱的不连续性，普朗克提出能量量子化观点

C．某元素原子核内的质子数决定了核外电子的分布，进而决定了该元素的化学性质

D．核力是短程力，在其作用范围内，随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力

（2）贫铀合金具有高密度、高强度、高韧性的特点，用它做弹芯穿甲能力强，可以摧毁坚固的目标。贫铀弹的重要原料是铀238，具有放射性，放出的射线对人体会造成严重的伤害，因此爱好和平的人们都反对使用贫铀弹。若某静止的铀核（）发生衰变生成钍核（Th），并同时放出能量为E的光子，已知铀核的质量为，钍核的质量为粒子的质量为。
①写出核反应方程。
②若放出的光子动量可忽略，求衰变生成的粒子的速率。

(4分)下列说法正确的是         

A．医学上利用γ射线治疗肿瘤主要是利用了γ射线的穿透能力强的特点

B．若用频率更高的单色光照射时，同级牛顿环半径将会变大

C．车站、机场等处安检用的非接触式红外温度计利用了红外线的热效应

D．麦克耳孙-莫雷实验表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的

E．光的偏振现象证明了光波是纵波   
F．在发射无线电波时，需要进行解调
G．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象
H．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长

如图所示的四个实验示意图中，能揭示光的粒子性的是（ ）

如图所示是做光电效应实验的装置简图.在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9 eV),A为阳极.在a、b间不接任何电源.用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K ,会发现电流表指针有偏转.这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1 V时,电流表的示数刚好减小到零.求：

(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向.
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek是多少?
(3)入射的单色光的频率是多少?

（1）如图所示，用某单色光照射光电管的阴板K，会发生光电效应．在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大加在光电管上的电压，直至电流表中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向截止电压，现分别用频率为和的单色光照射阴极，测得反向截止电压分别为U₁和U₂．设电子的质量为m、电荷量为e，，下列说法正确的是     ．（选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．频率为的光照射时，光电子的最大初速度为

B．频率为的光照射时，光电子的最大初速度为

C．阴极K金属的逸出功为

D．普朗克常数

E．阴极K金属的极限频率是
（2）如图所示，A、B两球质量均为m，其间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态（A、B两球与弹簧两端接触但不连接）．弹簧的长度、两球的大小均忽略,整体视为质点,该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑，滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后,B球恰好能到达轨道最高点，求：

①小球B解除锁定后的速度
②弹簧处于锁定状态时的弹性势能

在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是（填正确答案标号，选对1个给3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分0分）

A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

B．饱和光电流一定不同

C．光电子的最大初动能不同

D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同

E．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc～图像（为照射光频率，下右图为其中一小组绘制的图像），图像的斜率可能不同

[选修3-5]
（1）关于下列四幅图的说法，正确的是        。

A.甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线3为β射线
B.乙图中，电子处在n=2轨道上比处在n=4轨道上离核的距离近
C.丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子核具有复杂结构
D.丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量
（2）在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为v₀，现用频率大于v₀的光照射在阴极上，当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零。由以上信息可知：光电子的最大初动能为_________；若入射光频率为v（v>v₀），则光电子的最大初动能为_________。

（3）如图所示，三个质量分别为3kg、1kg、1kg的木块A、B、C放置在光滑水平轨道上，开始时B、C均静止，A以初速度v₀=5m/s向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。

在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（）

A．	甲光的频率大于乙光的频率
B．	乙光的波长大于丙光的波长
C．	乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．	甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

如图所示是研究光电效应现象的实验电路，、为两正对的圆形金属板，两板间距为，板的半径为，且。当板正中受一频率为的细束紫外线照射时，照射部位发射沿不同方向运动的光电子，形成光电流，从而引起电流表的指针偏转。已知普朗克常量h、电子电荷量e、电子质量m。

（1）若闭合开关S，调节滑片P逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小。当电压表示数为时，电流恰好为零。求：
①金属板N的极限频率；
②将图示电源的正负极互换，同时逐渐增大极板间电压，发现光电流逐渐增大，当电压达到之后，电流便趋于饱和。求此电压。
（2）开关S断开，在MN间加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，求磁感应强度B至少为多大时，电流为零。

有关近代物理知识，下列叙述中正确的是

A．碘－131的半衰期大约为8天，三个月后，碘－131就只剩下约为原来的1/2000

B．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子具有能量之外还具有动量

C．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定

D．铀235裂变的方程可能为：U→Cs＋Rb＋10n

E．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率

为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦,2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年,某人学习了爱因斯坦发表的理论知识后,有如下理解,其中正确的是(    )

A．在光电效应的实验中,入射光强度增大,光电子的最大初动能随之增加

B．使某金属中的电子脱离该金属所做的功,叫做这种金属的逸出功

C．光既具有波动性,又具有粒子性

D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系

下图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量E.处在n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波,已知金属钾的逸出功为2.22 eV,能够从金属钾的表面打出光电子的光波总共有(    )

A．两种	B．三种
C．四种	D．五种

用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是。由此可知，钨的极限频率是（）（普朗克常量），光速，结果取两位有效数字）

A．

B．

C．

D．

半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光

A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大

B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大

C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能

D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大

如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图，M、N两块平行板相距为d，其中N板受紫外线照射后，将在N板的上侧空间发射沿不同方向、不同初动能的光电子，有些落到M板形成光电流，从而引起电流计G的指针偏转，若调节R₀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。切断开关，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感强度，也能使电流减小，当磁感强度为B时，电流恰为零。试求光电子的比荷e／m？