高中物理光电效应实验计算题

如图所示的光电管实验当中，当用波长300.0 nm的光照在K上时，电流表有示数。调节滑动变阻器，当电压表读数为3.0 V时，灵敏电流表读数为零．改用波长150.0 nm的光照在K上时，调节滑动变阻器，当电压表读数为7.1 V时，灵敏电流表读数为零．求：普朗克常量和K的逸出功．（）

（1）下列说法正确的是    
A．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光的强度太弱
B．德布罗意认为一切物体都具有波粒二象性
C．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收能量
D．黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与温度有关
（2）核电池又叫‘放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池可以让手机不充电使用5000年。燃料中钚（ ）是一种人造同位素，可通过下列反应合成：
① 用氘核（ ）轰击铀（ ）生成镎（ ）和两个相同的粒子x ，核反应方程是；
②镎（）放出一个粒子Y 后转变成钚（  ) ，核反应方程是 。则x 粒子的符号为     ；Y 粒子的符号为     。
（3）如图甲，光滑水平面上有A、B两物体，已知A的质量为2 kg，A以一定的初速度向右运动，与B发生正碰后粘在一起向右运动，它们位移时间图像如图乙求：

①物体B的质量；
②AB碰撞过程中损失的机械能。

（1）下列说法正确的是（选对一个给2分，选对两个给4分，选对三个给6分，选错一个扣3分，最低得分为0分）

A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型

B．在很多核反应中，由于有核能的释放，所以才会有质量的亏损

C．对放射性物质施加压力，其半衰期将减少

D．入射光的频率如果低于某金属的截止频率，即使增加该入射光的强度，也不能使该金属发生光电效应

E．康普顿效应不仅表明了光子具有能量，还表明了光子具有动量
（2）如图所示为氢原子的能级图，n为量子数。在氢原子核外电子由量子数为 2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中，将     （填“吸收”、“放出”）光子。若该光子恰能使某金属产生光电效应，则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁的过程中，有     种频率的光子能使该金属产生光电效应。

（3）（9分) 如图所示，一质量m₁= 0.48kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上。车顶右端放一质量m₂= 0.2kg的小物块，小物块可视为质点。现有一质量m₀= 0.02kg的子弹以水平速度射中小车左端，并留在车中，最终小物块以5m/s的速度与小车脱离。子弹与车相互作用时间极短。g取10 m/s²。求：

① 子弹刚刚射入小车时，小车速度v₁的大小；
② 小物块脱离小车时，小车速度v₁′的大小。

已知锌的逸出功为3.34eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为10⁶m/s，求该紫外线在水中传播时的波长λ（电子质量m_e=9.11×10^-31kg，普朗克常量h=6.63×10^-34J•s，1eV=1.60×10^-19J， 水的折射率n = 1.33）

（1）下列说法中正确的是   ．

A．利用α射线可发现金属制品中的裂纹

B．原子核中，质子间的库仑力能使它自发裂变

C．在温度达到10^7K时，能与发生聚变，这个反应需要吸收能量

D．一束C60分子通过双缝装置后会出现干涉图样，证明分子也会象光波一样表现出波动性

（2）一光电管的阴极K用截止频率为ν₀的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e．用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大动能是   ；若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为   ．
（3）1928年，德国物理学家玻特用α粒子轰击轻金属铍时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克测出了它的速度不到光速的十分之一，否定了是γ射线的看法，他用这种射线与氢核和氮核分别发生碰撞，求出了这种中性粒子的质量，从而发现了中子．
①请写出α粒子轰击铍核（）得到中子的方程式．
②若中子以速度v₀与一质量为m_N的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v₁，氮核碰后的速率为v₂，则中子的质量m等于多少？

（1）在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管，若实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是         

A．a光频率大于b光频率

B．a光波长大于b光波长

C．a光强度高于b光强度

D．a光照射光电管时产生光电子的最大初动能较大

（2）已知氢原子的基态能量为（），激发态能量，其中 ．已知普朗克常量为，真空中光速为，吸收波长为         的光子能使氢原子从基态跃迁到 的激发态；此激发态原子中的电子再吸收一个频率为 的光子被电离后，电子的动能为         ．
（3）一个初速度为的氧核（）自发衰变成一个氮核（）和另外一个粒子，并释放出一定能量．已知氧核的质量为 ，氮核的质量为，速度为，方向与氧核方向相同，粒子的质量为，若不计光子的动量，写出该核反应的方程式并求出粒子的速度大小．

已知锌板的极限波长λ₀＝372 nm.今用处于n＝2激发态的氢原子发出的光照射锌板，已知氢原子能级公式E_n＝E₁，E₁＝－13.6 eV，电子质量m_e＝9.1×10^－31 kg，问：
(1)氢原子发出光子的能量多大；
(2)锌板发生光电效应时，光电子的最大初动能是多少；
(3)具有最大初动能的电子对应的德布罗意波长多大．

Ａ．(选修模块3-3）
（1）下列四幅图的有关说法中正确的是      　　

A．分子间距离为r₀时，分子间不存在引力和斥力
B．水面上的单分子油膜，在测量油膜直径d大小时可把他们当做球形处理
C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
D．猛推木质推杆，气体对外界做正功，密闭的气体温度升高，压强变大
（2）已知某物质摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N_A，则该物质的分子质量为      ，单位体积的分子数为      ． 
（3）如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程变化到状态B，此过程中气体吸收的热量Q=6.0×10²J，

求：
①该气体在状态A时的压强；
②该气体从状态A到状态B过程中内能的增量。
B．(选修模块3-４）
（1）下列四幅图的有关说法中正确的是   　  

A．由两个简谐运动的图像可知：它们的相位差为/2或者
B．当球与横梁之间存在摩擦的情况下，球的振动不是简谐运动
C．频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱
D．当简谐波向右传播时，质点A此时的速度沿y轴正方向
（2）1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以狭义相对性原理和           这两条基本假设为前提的；在相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的的生命进程比火箭上的生命进程要　　　（填快或慢）。
（3）如图所示，△ABC为等腰直角三棱镜的横截面，∠C=90°，一束激光a沿平行于AB边射入棱镜，经一次折射后射到BC边时，刚好能发生全反射，求该棱镜的折射率n和棱镜中的光速。

C．(选修模块3-5）
（1）下列说法正确的是
A．某放射性元素经过19天后，余下的该元素的质量为原来的1/32，则该元素的半衰期为 3.8天
B．a粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构
C．对放射性物质施加压力，其半衰期将减少
D．氢原子从定态n=3跃迁到定态n= 2，再跃迁到定态n = 1，则后一次跃迁辐射的光的波长比前一次的要短
（2）光电效应和       都证明光具有粒子性，      提出实物粒子也具有波动性。
（3）如图所示,水平光滑地面上依次放置着质量均为m ="0.08" kg的10块完全相同的长直木板。质量M =" 1.0" kg、大小可忽略的小铜块以初速度v₀="6.0" m/s从长木板左端滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，速度大小为v₁="4.0" m/_S。铜块最终停在第二块木板上。取g="10" m/s²，结果保留两位有效数字。求：

①第一块木板的最终速度
②铜块的最终速度

分别用λ和的单色光照射同一金属，发生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？

某光源能发出波长λ=0.60μm的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子的最大初动能E_k=4.0×10^－20J。已知普朗克常量，光速c=3.0×10⁸m/s。求 (计算结果保留两位有效数字) ：
①该可见光中每个光子的能量；
②该金属的逸出功。

如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是     

A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eV

B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零

C．若用光子能量为12eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大

D．若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零

已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和10 eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？(λ为未知量)

已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，求入射光的波长应为多少？

如图所示，真空中金属板M、N相距为d，当N板用波长为λ的光照射时，电路中的电流恒为I.设电子的电荷量为e，质量为m，真空中光速为c.

（1）求每秒到达M板的电子数.
（2）当垂直于纸面再加一匀强磁场，且磁感应强度为B时，电路中的电流恰好为零，求从N板逸出光电子的最大初动能和N板的逸出功.

下图是光电效应实验示意图．当能量为的光照射金属K时，产生光电流．若K的电势高于A的电势，且电势差为，光电流刚好截止．那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为时，光电子到达A极的最大动能是多大？此金属的逸出功是多大？