高中物理光电效应实验综合题

（1）对爱因斯坦光电效应方程，下面的理解正确的有  （    ）

A．用同种频率的光照射同一种金属，因为电子逸出功相同，所以金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能

B．用同种频率的光照射同一种金属，因为电子逸出功不同，所以金属中逸出的光电子的初动能出现差别

C．逸出功和极限频率之间应满足关系式

D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比，与入射光的强度无关

⑵质量为M的木板若固定在光滑的水平地面上，质量为m的子弹以速度v₁射入，射出时子弹速度v₂，如图所示，今将钉子拔掉，则子弹至少多大速度才能射穿木块？（设前后两次子弹和木块的作用力相同）

如图14-2-10所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求:

图14-2-10
(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能；
(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间.

科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船，按照近代光的粒子说，光由光子组成，飞船在太空张开太阳帆，使太阳光垂直射到太阳帆上，太阳帆面积为S，太阳帆对光的反射率为100%，设太阳帆上每单位面积接受太阳光的辐射功率为P（即单位时间t₀内有Pt₀的光能到达）.已知每个光子动量为hνc（式中h为普朗克常量,ν为光频率,c为光速），则:
（1）若飞船总质量为m，求飞船加速度的表达式.
（2）如果太阳帆对阳光一面是黑色，可以完全吸收太阳光，则飞船加速度表达式又是怎么样的？

一光电管的阴极用极限波长λ₀="5" 000×10^-8 m的钠制成.用波长λ="3" 000×10^-8 m的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U="2.1" V,光电流的饱和值I="0.56" μA.
（1）求每秒内由K极发射的电子数；
（2）求电子到达A极时的最大动能；
（3）如果电势差U不变,而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极时的最大动能是多大?(普朗克常量h=6.63×10^－34 J·s,电子电荷量e=1.60×10^－19 C,真空中的光速c=3.00×10⁸ m/s)


真空中发光功率为P的点光源，向外辐射波长为λ的单色光：①该光源每秒发射多少个光子？②若光源发出的光均匀投射到以光源为球心、半径为R的球面上，则在球面上面积为S的部分，每秒钟接受多少个光子？(设普朗克常量为h，光速为C)

一水平放置的水管，距地面高h＝1.8m，管内横截面积S＝2.0cm²，有水从管口处以不变的速度v＝2.0m/s源源不断地沿水平方向射出，设出口处横截面积上各处水的速度都相同，并假设水流在空中不散开，取g＝10m/s²，不计空气阻力，求水流稳定后在空中有多少立方米的水？

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P_W=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？

一束黄光从空气射入玻璃界面，入射角450，折射角30⁰，黄光从空气中射入玻璃后，波长变化了1.72×10^－7m，求黄光的频率和它的光子的能量.

（1）如图在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生
光电效应                                  （   ）

A．A光的频率大于B光的频率

B．B光的频率大于A光的频率

C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b

D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a

（2）如图所示，质量为M的弧形槽静止在光滑的水平面上，弧形槽的光滑弧面底端与水平地面相切．一个质量为m的小物块以速度v₀沿水平面向弧形槽滑来，并冲上弧形槽，设小物块不能越过弧形槽最高点，试求小物块所能上升的最大高度是多少？

德国科学家伦琴由于发现X射线而获得1901年的诺贝尔奖。下图是产生X射线的装置—X射线管，其灯丝K加热后发射出的电子，经高电压加速后，打到重金属阳极A上，发出X射线。一种X射线是由高速电子与靶原子碰撞时骤然减速产生的辐射，高速电子骤然减速时把它的动能的一部分或全部，以光子的形式辐射出去，即X射线。
(1)在图中的X射线管上标出，加速电压的正负极。
(2)如果要产生波长为（）的X射线，加速电压至少应是多少？(结果要求2位有效数字。普朗克常量，真空中的光速。)

根据量子理论，光子的能量满足关系式E=pc，其中c为光在真空中的速度，p为光子具有的动量.
有人设想利用光子被物体反射时对物体产生的压力作为宇宙探测器加速的动力.探测器上安装有面积很大，反射率极高的薄膜，使薄膜正对太阳. 已知太阳光照射到薄膜时每平方米面积上的功率为P₀，探测器和薄膜的总质量为m，薄膜面积为S，每个光子的动量为p，不考虑万有引力等其它力的作用，试求
（1）经过时间t，照射到探测器薄膜表面的光子数；
（2）探测器的加速度有多大.

（1）有关热辐射和光的本性，请完成下列填空题
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为_________.1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点，认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表达式为_________，并成功解释了__________________现象中有关极限频率、最大初动能等规律，写出了著名的______________方程，并因此获得诺贝尔物理学奖。
（2）已知氘核质量2.0136u，中子质量为1.0087u，核质量为3.0150u。
A、写出两个氘核聚变成的核反应方程___________________________________。
B、计算上述核反应中释放的核能。（结果保留2位有效数字）（1u=931.5Mev）
C、若两氘以相等的动能0.35MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？（结果保留2位有效数字）

如图所示是做光电效应实验的装置简图.在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成,发生光电效应的逸出功为1.9 eV),A为阳极.在a、b间不接任何电源.用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K ,会发现电流表指针有偏转.这时,若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到2.1 V时,电流表的示数刚好减小到零.求：

(1)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向.
(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek是多少?
(3)入射的单色光的频率是多少?

人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为，求该紫外线的波长（电子质量，普朗克常量，）