高中物理光电效应实验计算题

氢原子的能级如图所示．有一群处于n=4能级的氢原子，若原子n=4向n=2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：

①这群氢原子发出的光中共有＿＿＿种频率的光能使该．金属产生光电效应；
②从n=4向n=1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最火初动能为＿＿＿eV．

某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：
① H＋C―→N
② H＋N―→C＋X
（1）写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；
（2）已知原子核H、C、N的质量分别为m_H=1.0078u、m_C=12.0000u、m_N=13.0057u，1u相当于931MeV。试求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能；（结果保留三位有效数字）
（3）用上述辐射中产生的波长为λ=4×10^-7m的单色光去照射逸出功为W=3.0×10^-19J金属材料铯时，通过计算判断能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能。（普朗克常量h=6.63×10^-34J·s，光在空气中的速度c=3×10⁸m/s）（结果保留三位有效数字）

从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U_c与入射光频率ν，作出U_c－ν的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。图中频率ν₁、ν₂，遏止电压U_c1、U_c2及电子的电荷量e均为已知，求：

(1)普朗克常量h；
(2)该金属的截止频率ν₀。

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？

如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．

（1）求此时光电子的最大初动能的大小．
（2）求该阴极材料的逸出功．

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。

人眼对绿光最为敏感，正常人眼睛接收到波长为5.3×10^-7m的绿光时，每秒内只要有6个绿光光子射入瞳孔即可引起视觉。已知普朗克常量h＝6.63×10^-34J·s,真空中光速c=3.0×10⁸m/s,求：
（1）绿光光子的能量为多少？（结果保留两位有效数字）
（2）若用此绿光照射逸出功为3.6×10^-19J的某金属，则产生的光电子的最大初动能为多少？（结果保留两位有效数字）
（3）功率为100W绿灯泡每秒钟发出绿光光子数是多少？（结果保留两位有效数字）

某次光电效应实验中，测得某金属的入射光的频率（和反向遏制电压U_c的值如下表所示。（已知电子的电量为e =1.6×10^-19C）

Uc/V	0.541	0.637	0.741	0.809	0.878
（/10^14Hz	5.664	5.888	6.098	6.303	6.501

根据表格中的数据，作出了U_c-（图像，如图所示，则根据图像求出：

①这种金属的截止频率为Hz；（保留三位有效数字）
②普朗克常量Js。（保留两位有效数字）

如图甲所示的光电效应实验中，改变入射光束的频率v，同时由电压表V测量出相应的遏止电压U_c，多次测量，绘得的U_c—v关系图线如图乙所示。已知电子的电荷量e = C。求：

① 金属k的截止频率v_c；
② 普朗克常量h。

普朗克常量h＝6.63×10^－34 J·s，铝的逸出功W₀＝6.72×10^－19 J，现用波长λ＝200 nm的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)．
①求光电子的最大初动能；
②若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个距离足够远且静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(除两电子间的相互作用以外的力均不计)。

（1）研究光电效应的电路如图1所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压U_AK的关系图象中，正确的是________．

图1

(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是______________．
(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×10¹⁴ Hz，普朗克常量h＝6.63×10^－34 J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．

分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？

【物理一选修3-5】
（1）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_________。

（2）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。

①求B与C碰撞前B的速度大小。
②若A与B的碰撞时间约为0.01s，求B对A的作用力F。

【物理—物理3-5】
（1）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。

①光电子的最大初动能为_________；
②若入射光频率为v（v>v₀），则光电子的最大初动能为_________。
（2）如图所示，三个质量分别为3m、m、m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。

爱因斯坦为解释光电效应现象提出了_______学说。已知在光电效应实验中分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1：2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为______________。