知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
光电倍增管可将光信号转化为电信号并逐级放大，其前两个平行倍增极结构如图。当频率为\(v\)的入射光照射到第\(1\)倍增极的上表面\(MN\)时，极板上表面逸出大量速率不同、沿各个方向运动的光电子，空间加上垂直纸面的匀强磁场，可使从\(MN\)逸出的部分光电子打到第\(2\)倍增极的上表面\(PQ.\)已知第\(1\)倍增极金属的逸出功为\(W\)，两个倍增极长度均为\(d\)，水平间距为\( \dfrac {2 \sqrt {2}}{3}d\)，竖直间距为\( \dfrac {d}{3}\)，光电子电量为\(e\)、质量为\(m\)，普朗克常量为\(h\)，仅考虑光电子在纸面内运动且只受洛伦兹力作用。
\((1)\)求从\(MN\)上逸出的光电子的最大速率。
\((2)\)若以最大速率、方向垂直\(MN\)逸出的光电子可以全部到达\(PQ\)，求磁感应强度的大小和方向。
\((3)\)若保持\((2)\)中的磁场不变，关闭光源后，发现仍有光电子持续击中\(PQ\)，求关闭光源后光电子持续击中\(PQ\)的时间。

难度：中等

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2．
\((1)\)如图甲为光电管产生的光电子进行比荷测定的原理装置图，整个装置放在真空中，电源电动势为\(E\)，内阻为\(r\)，\(R_{0}\)的总电阻为\(4r\)，两块水平的平行金属板分别由两种材料制成，其中\(N\)为锌板，\(M\)为铜板，两板相距为\(d\)，当仅锌板\(N\)受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关\(S\)，调节\(R_{0}\)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，此时滑动变阻器\(Pb\)之间的阻值为\(R_{pb}.\)若切断开关\(S\)，在\(MN\)间加垂直于纸面磁感应强度为\(B\)的匀强磁场时，也恰能使电流计的电流为零，求：
\(a.\)滑动变阻器\(Pb\)的阻值\(R_{pb}\)大小？
\(b.\)光电子的比荷为多大？
\((2)\)现将装置中的部分器材拆除，如图乙所示。让频率为\(υ\)紫外线同时照射原来都不带电的锌板和铜板，已知锌板和铜板的极限频率分别为\(υ_{1}\)和\(υ_{2}\)，且\(υ_{1} < υ < υ_{2}\)，板面积为\(S\)，间距\(d\)保持不变。假设光电子全部到达另一极板，试导出电容器的最终所带的电荷量\(Q.(\)已知普朗克常量为\(h\)，电子的电量的绝对值为\(e\)，真空中介质的介电常数为\(ε_{0}\)，平行板电容器的电容决定式为\(C= \dfrac {ϵ_{0}S}{d})\)

难度：较易

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3．
用频率为\(ν_{0}\)的光照射某种金属发生光电效应，测出光电流\(i\)随电压\(U\)的变化图象如图所示，已知普朗克常量为\(h\)，电子的带电量为\(e\)，求：
\(①\)照射在金属表面上的这束光的最小功率\(P\)；
\(②\)该金属的极限频率\(ν_{c}\)。

难度：较易

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4．
神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为\(2 400 J\)、波长\(λ\)为\(0.35 μm\)的紫外激光，则该紫外激光所含光子数大约为多少个？\((\)已知普朗克常量\(h=6.63×10^{-34} J·s\)，取一位有效数字\()\)

难度：中等

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5．
某金属材料的逸出功为\(4.2 eV\)，现用波长\(200 nm\)的光照射该金属的表面\(.\)已知\(h=6.63×10^{-34}J·s\)，\(( 1eV=1.6×10^{-19}J)\)求：

\((1)\)该金属的截止频率；

\((2)\)在光电管两极加正向电压\(U_{AK}=3.0V\)时，光电子到达阳极时的最大动能；

\((3)\)遏止电压．

难度：较难

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6．如图所示，阴极材料由铝制成\(.\)已知铝的逸出功为\(W_{0}\)，现用波长为\(λ\)的光照射铝的表面，使之产生光电效应\(.\)已知电子的电量为\(e\)，普朗克常量为\(h\)，真空中光速为\(c.\)求：

\((1)\)光电子的最大初动能；

\((2)\)电压表示数至少为多大时电流表示数才为零．

难度：较易

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7．
氢原子处于基态时，原子能量\(E_{1}=-13.6eV\)，已知电子电量\(e =1.6×10^{—19}C\)，电子质量\(m=0.91×10^{—30}kg\)，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为\(r_{1}=0.53×10^{-10}m.\)

\((1)\)若氢原子的核外电子绕核运动视为匀速圆周运动，处于\(n=2\)的定态与\(n=4\)的定态电子运动周期之比\(? (r_{n}=n^{2}r_{1})\)

\((2)\)若要使处于\(n=2\)的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？

\((3)\)若已知钠的极限频率为\(6.00×10^{14}Hz\)，今用一群处于\(n=4\)的激发态的氢原子发射的光照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？\((\)其中\(h=6.63×10^{-34}J·s)\)

难度：较难

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8．
太阳现在正处于主序星演化阶段\(.\)它主要是由电子和\(\rlap{_{1}}{^{1}}\)H、\(\rlap{_{2}}{^{4}}He\)等原子核组成\(.\)维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：\(2\rlap{^{0}}{_{-1}}e+4\rlap{_{1}}{^{1}}H→\rlap{_{2}}{^{4}}He+\)释放核能，这些核能最后转化为辐射能．

\((1)\)已知质子质量\(m_{p}\)，氦核的质量\(m_{α}\)，电子质量\(m_{e}\)，光速\(c.\)试求每发生一次上述核反应所释放的核能；

\((2)\)用上述辐射中产生的波长为\(400 nm\)某一单色光去照射逸出功为\(3.0×10^{-19} J\)金属材料铯时，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\(.(\)保留三位有效数字，普朗克常量\(h=6.63×10^{-34} J·s)\)

难度：较易

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9．
氢原子的能级图如图所示，原子从能级\(n=3\)向\(n=2\)跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应\(.\)求：

\((1)\)该金属的逸出功；

\((2)\)原子从能级\(n=2\)向\(n=1\)跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能．

难度：中等

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10．
如图所示为氢原子能级图，试回答下列问题：

\((1)\)一群处于\(n=4\)能级的氢原子跃迁后可能辐射出几种频率的光子？

\((2)\)通过计算判断：氢原子从\(n=4\)跃迁到\(n=2\)时辐射出的光子，能否使金属铯发生光电效应？若能，则产生的光电子的初动能是否可能为\(0.48 eV\)？\((\)已知普朗克常量\(h=6.63×10^{-34} J·s\)，金属铯的极限频率为\(4.55×10^{14} Hz)\)

难度：较易

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