1、填空题 【选修3-5选做题】
已知金属铯的逸出功为1.9 eV,在光电效应实验中,要使铯表面发出光电子的最大初动能为1.0 eV,入射光的波长应为____m。
参考答案:4.3×10-7
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题
已知金属铯的极限波长为0.66μm,用波长为0.50μm的光照射铯金属表面发射电子的最大初动能为多少?铯金属的逸出功为多少?
参考答案:解:由光子说可知,金属的逸出功在数值上就等于频率(波长)为极限频率(波长)的光子能量,即
再根据光电效应方程
,可求得光电子的最大初动能
铯金属的逸出功
当用波长为λ=0.50 μm的光照射铯金属时,光电子的最大初动能为
代入数值得Ek=9.8×10-20 J
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 用某种单色光照射某种金属表面发生光电效应,现将该单色光的光强减弱,则(? )
A.光电子的最大初动能不变
B.光电子的最大初动能减小
C.单位时间内产生的光电子数不变
D.可能不发生光电效应
参考答案:A
本题解析:本题考查的是光电效应问题,产生光电效应的条件只与照射光的频率有关,而光电子数目与光强有关,因此,将该单色光的光强减弱,光电子的最大初动能不变,单位时间内产生的光电子数会减少,A正确,BCD错误;
本题难度:简单
4、选择题 如图,当电键K断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上电键,调节滑线变阻器,发现当电压表读数小于0.60V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为

A.3.1eV
B.0.6eV
C.2.5eV
D.1.9eV
参考答案:D
本题解析:根据题意光电子的初动能为:
根据爱因斯坦光电效应方程有:
,故ABC错误,D正确.
故选D.
点评:正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键.
本题难度:简单
5、简答题 光具有波粒二象性,光子的能量E=hv,其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之前,法国物理学家德布罗意提出了光子动量P与光波波长λ的关系为:P=h/λ.若某激光管以PW=60W的功率发射波长λ=6.63×10-7m的光束,试根据上述理论计算,
(1)该管在1s内发射出多少个光子?
(2)若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大?
参考答案:
(1)2.0×1020 ?(2)2.0×10-7N
本题解析:
(1)根据波长、频率与波速三者关系可求出每个光的频率,进而得到每个光子的能量并由激光管的发光频率求出1s内发射的光子数;由动量定理求出光束所受作用力,再由牛顿第三定律得到光束对黑体表面的作用力.
设在时间t内发射出的光子数为n,光子频率为ν,每一个光子的能量E=hν,则PW=
,又ν=c/λ,则n=
,将t=1秒代入上式,得n=
=2.0×1020
(2)
在时间t内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收,光子的末态总动量变为0,根据题中信息可知,n个光子的初态总动量为pe=np=nh/λ,
据动量定理可知Ft=p=0-pe
黑体表面对光子的作用力为F= pe/t=2.0×10-7N
根据牛顿第三定律,光子束对黑体表面的作用力为2.0×10-7N
本题有一个建立模型的过程,通过题目中的叙述给出一些高中阶段没有学习过的内容,把光子被黑体吸收的过程看成是质点与物体相互作用动量发生变化的过程,并应用力学知识解决问题.
本题难度:简单