题目内容

利用光电效应测定普朗克恒量．首先用某一频率的光照射金属表面，并测出它的截止电压(使光电管中恰好无电流的反向电压)．然后再用频率为的光照射同一金属表面，又测出它的截止电压．若，；，，画出截止电压随照射光的频率变化图线，由图线或公式计算普朗克恒量．(提示：逸出光电子的最大初动能克服截止电压所做的功，又由能量守恒定律：．为电子克服金属板引力所做的功——逸出功，由金属板中金属的性质来决定．)

答案：
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如图所示是利用光电效应现象测定金属极限频率的实验原理图，其中电源电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块平行金属板相距为d，当N受频率为υ的紫外线照射后，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．（已知普朗克常量h、电子电荷量e、电子质量m、光速为c）则：（1）金属板N的极限频率为多大？
（2）这时Rpb为多大？
（3）切断开关S，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，当磁感应强度B为多大时，电流恰好为零？
选做题：请从A、B和C三小题中选定两小题作答，如都作答，则按A、B两小题评分．
A．（选修模块33）
（1）下列说法正确的是
 
．
A．当两个分子间的分子势能增大时，分子间作用力一定减小
B．大量分子的集体行为是不规则的，带有偶然性
C．晶体和非晶体在一定的条件下可以转化
D．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能
（2）一定质量的理想气体，体积由V1压缩至V2，第一次是经过一个等温过程，最终气体压强是p1、气体内能是E1；第二次是经过一个等压过程，最终气体压强是p2、气体内能是E2；则p1
 
p2，E1
 
E2．（填“＞”“=”或“＜”）
（3）当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子层油膜，现有按酒精与油酸的体积比为m：n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．现用滴管从量筒中取V体积的溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴．
①用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图甲所示．（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去）则油膜面积为
 
．
②求出估算油酸分子直径的表达式．
B．（选修模块34）
（1）下列说法正确的是
 
．
A．测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度
B．无线电波没有偏振现象
C．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D．在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
（2）在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中，摆的振幅不要太大，摆线要细些、伸缩性要小，线的长度要尽量
 
（填“长些”或“短些”）．悬点要固定，摆长是悬点到
 
的距离．
（3）如图乙，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，R2=2R1．一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？
C．（选修模块35）
（1）存在下列事实：①一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子；②一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子；③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子；④原子核发生变化时，只发射一些特定频率的γ光子．关于上述事实下列说法正确的是（电子质量me，光在真空中速度为c，普朗克常量为h）
 
．
A．事实①表明，微观世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能发生
B．事实②说明，动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律
C．事实③中，由于外界重核的参与，系统动量不守恒，而γ光子的频率需满足ν≥
mec2
h

D．事实④中表明，原子核的能级也是不连续的
（2）
 
232
90
Th本身不是易裂变材料，但是一种增殖材料，它能够吸收慢中子变成
 
233
90
Th，然后经过
 
次
 
衰变转变为易裂变材料铀的同位素
 
233
92
U．
（3）如图丙为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1=-2.37V．（普朗克常量h=6.63×10-34 J?s，电子电量e=1.6×10-19 C）（以下计算结果保留两位有效数字） 
①求阴极K发生光电效应的极限频率．
②当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．精英家教网
B．（选修模块3-4）
（1）下列说法中正确的是
AD
AD

A．坐在高速离开地球的火箭里的人认为地球上的人新陈代谢变慢了
B．雷达利用超声波来测定物体的距离和方位
C．普通光源发出的光通过双缝会产生干涉现象
D．电子表的液晶显示应用了光的偏振原理
（2）一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=3s时的波形图，图乙是波上x=2m处质点的振动图线．则该横波的速度为
1
1
m/s，传播方向为
-x方向
-x方向
．

（3）图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=20cm，折射率为
3
，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：
①光在圆柱体中的传播速度
v=
c
n
=
3
×108m/s≈1.73×108m/s
v=
c
n
=
3
×108m/s≈1.73×108m/s
；
②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点？
10
3
 cm
10
3
 cm
．

C．（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是
BD
BD

A．黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较大的方向移动
B．物质波和光波都是概率波
C．原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固
D．β衰变的实质是放射性原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子
（2）一个静止的质量为M的放射性原子核发生衰变，放出一个质量为m、速度大小为v的α粒子，则衰变后新原子核速度大小为
mv
M-m
mv
M-m
；设衰变过程中释放的核能全部转化为新原子核和α粒子的动能，真空中光速为c，则衰变过程中质量亏损为
Mmv2
2(M-m)c2
Mmv2
2(M-m)c2
．
（3）用不同频率的光照射某金属均产生光电效应，测量金属遏止电压UC与入射光频率ν，得到UC-ν图象，根据图象求出该金属的截止频率νC=
5.0×1014
5.0×1014
Hz，普朗克恒量h=
6.4×10-34
6.4×10-34
J?s

A. (1) 下列说法正确的是________．

A. 当两个分子间的分子势能增大时，分子间作用力一定减小

B. 大量分子的集体行为是不规则的，带有偶然性

C. 晶体和非晶体在一定的条件下可以转化

D. 人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能

(2) 一定质量的理想气体，体积由V1压缩至V2，第一次是经过一个等温过程，最终气体压强是p1、气体内能是E1；第二次是经过一个等压过程，最终气体压强是p2、气体内能是E2；则p1________p2，E1________E2.(填“＞” “＝”或“＜”)　

(3) 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子层油膜，现有按酒精与油酸的体积比为m∶n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．现用滴管从量筒中取V体积的溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴．

① 用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示．(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)则油膜面积为________．

② 求出估算油酸分子直径的表达式．

B. (1) 下列说法正确的是________．

A. 测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度

B. 无线电波没有偏振现象

C. 红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象

D. 在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关

(2) 在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中，摆的振幅不要太大，摆线要细些、伸缩性要小，线的长度要尽量________(填“长些”或“短些”)．悬点要固定，摆长是悬点到________的距离．

(3) 如图，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，R2＝2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？

C.(1) 存在下列事实：① 一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子；② 一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子；③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子；④ 原子核发生变化时，只发射一些特定频率的γ光子．关于上述事实下列说法正确的是(电子质量me，光在真空中速度为c，普朗克常量为h)________．

A. 事实①表明，微观世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能发生

B. 事实②说明，动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律

C. 事实③中，由于外界重核的参与，系统动量不守恒，而γ光子的频率需满足ν ≥

D. 事实④中表明，原子核的能级也是不连续的

(2) 本身不是易裂变材料，但是一种增殖材料，它能够吸收慢中子变成，然后经过________次________衰变转变为易裂变材料铀的同位素.

(3) 如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1＝－2.37V.(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电量e＝1.6×10－19 C)(以下计算结果保留两位有效数字)

① 求阴极K发生光电效应的极限频率．

② 当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．

 

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