高中物理光电效应实验计算题

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。

用金属钠作阴极的光电管，如图14-9所示连入电路，已知能使电路中有光电流的最大波长为540 nm，若用波长为4.34×10^－7 m的紫外线照射阴极，求:

图14-9
(1)阴极所释放光电子的最大初速度为多少？
(2)将滑片C向左移动，使K的电势高于A的电势时，电流表中还有无光电流？当O、C间的电压U₁为多大时，电流表中的电流为零？

[物理——选修3－5] (15分)
（1）下列说法中正确的是

A．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验

B．光电效应实验揭示了光的粒子性

C．某原子的核经过一次衰变后，核内质子数减小4个

D．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损

E．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的
（2）如图所示，一对杂技演员（都视为质点）荡秋千时从A点（秋千绳OA处于水平位置）由静止出发绕悬点O下摆，当摆到最低点B时，男女演员在极短时间内互相将对方沿水平方向推出，两人向相反方向做平抛运动，并能安全落至地面。若女演员的落地点刚好在初始位置A点的正下方，且已知男演员质量是女演员质量的2倍，秋千的质量不计，秋千的绳长为R，O点距地面高度为5R，不计空气阻力。求男演员落地点C与O点的水平距离。

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？

【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—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。

（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

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）

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)。

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．

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．

（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？

普朗克常量，铝的逸出功，现用波长的光照射铝的表面(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原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)。