高中物理光电效应实验计算题

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．

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）

某种金属光电效应过程中的极限频率8×10¹⁴Hz，已知h=6.63×10^－34Js，求：
该金属的逸出功多大？
当照射光的频率1×10¹⁵Hz时，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能多大？

一电子(m₀＝9.1×10^{－31 kg)}以0.99c的速率运动．问：
(1)电子的总能量是多大？
(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？

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？

（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？

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)

（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．

(8分) 氢原子从－3.4eV的能级跃迁到－0.85eV的能级时，是发射还是吸收光子？这种光子的波长是多少（计算结果取一位有效数字）？图中光电管用金属材料铯制成，电路中定值电阻R₀＝0.75Ω，电源电动势E＝1.5V，内阻r＝0.25Ω，图中电路在D点交叉，但不相连．R为变阻器，O是变阻器的中间抽头，位于变阻器的正中央，P为滑动端．变阻器的两端点ab总阻值为14Ω．当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管，欲使电流计G中电流为零，变阻器aP间阻值应为多大？已知普朗克常量h＝6.63×10^－34J·s，金属铯的逸出功为1.9eV．1eV=1.6×10^－19J

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．

如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）。由图可知普朗克常量为___________Js（保留两位有效数字）

【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。

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）

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．