5．已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時的能量為E1（E1＜0），氫原子處于n能級時能量為En=$\frac{{E}_{1}}{{n}^{2}}$，現(xiàn)有一個處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷，其恰好可以發(fā)出兩個不同頻率的光子，用其中頻率較小的光子照射某種金屬恰能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h．
（1）求該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率；
（2）若用其中頻率較大的光子照射該金屬，求產(chǎn)生的光電子的最大初動能？

分析 （1）抓住躍遷中頻率較小的光子恰好使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，結(jié)合能級差求出逸出功，根據(jù)逸出功和截止頻率的關(guān)系求出金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率．
（2）根據(jù)能級差求出頻率較大光子的能量，結(jié)合光電效應(yīng)方程求出產(chǎn)生的光電子最大初動能．

解答 解：（1）氫原子處于n能級時能量為En=$\frac{{E}_{1}}{{n}^{2}}$，則有：${E}_{2}=\frac{{E}_{1}}{4}$，${E}_{3}=\frac{{E}_{1}}{9}$，
恰好發(fā)生光電效應(yīng)，逸出功為：$W=h{v}_{0}={E}_{3}-{E}_{2}=-\frac{5{E}_{1}}{36}$，
解得極限頻率為：${v}_{0}=\frac{W}{h}=-\frac{5{E}_{1}}{36h}$．
（2）能量較大的光子為：$hv={E}_{2}-{E}_{1}=-\frac{3{E}_{1}}{4}$，
根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W得：${E}_{km}=-\frac{11}{18}{E}_{1}$．
答：（1）該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為$-\frac{5{E}_{1}}{36h}$；
（2）產(chǎn)生的光電子的最大初動能為$-\frac{11}{18}{E}_{1}$．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道釋放光子的能量與能級差之間的關(guān)系，掌握光電效應(yīng)方程，并能靈活運(yùn)用．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

15．某雙星系統(tǒng)由兩顆恒星構(gòu)成，質(zhì)量分別為m1和m2，距中心距離分別為r1和r2，且r1＞r2，則下面的表述正確的是（　�。�
A．它們的角速度相同B．它們的線速度相同
C．m1＞m2D．它們的加速度相同

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

16．一個按正弦規(guī)律變化的交變電流的i-t圖象如圖所示．根據(jù)圖象可以斷定（　�。�
A．交變電流的頻率 f=0.2 Hz
B．交變電流的有效值I=20$\sqrt{2}$A
C．交變電流瞬時值表達(dá)式 i=20sin0.02t A
D．在t=$\frac{T}{8}$時刻，電流的大小與其有效值相等

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

13．質(zhì)量可忽略的桿，長L=0.5m，一端連有質(zhì)量m=2kg的小球，它們在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動．如圖所示，求下列情況下，球通過最高點(diǎn)時，桿受到的球所施加的作用力（計算出大小，并說明是拉力還是壓力，g取10m/s2）：
（1）當(dāng)v=1m/s時，桿受到的力多大，是什么力？
（2）當(dāng)v=4m/s時，桿受到的力多大，是什么力？

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

20．用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖．則這兩種光（　　）
A．兩種光在光電管內(nèi)的波長關(guān)系為λa＞λb
B．照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大
C．實(shí)驗中a的光的強(qiáng)度大于b光
D．a光光子能量大于b光光子能量

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．如圖所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平面上，三條細(xì)繩結(jié)于O點(diǎn)．一條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊P，一條繩連接小球Q，P、Q兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一條繩OA在外力F的作用下使夾角θ＜90°，現(xiàn)緩慢改變繩OA的方向至θ＞90°，且保持結(jié)點(diǎn)O位置不變，整個裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說法正確的是（　�。�
A．繩OA的拉力先減小后增大
B．斜面對物塊P的摩擦力的大小可能先減小后增大
C．地面對斜面體有向右的摩擦力
D．地面對斜面體的支持力等于物塊P和斜面體的重力之和

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

17．如圖所示，固定在地面上、截面圓心為O、半徑為R、表面粗糙的半圓柱體，其上方固定一個光滑曲線軌道AB，AB間的豎直高度為R，軌道底端水平并與半圓柱體頂端相切于B點(diǎn)．質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)沿軌道AB由靜止開始滑下，最后在水平面上的落點(diǎn)為C（圖中未畫出），則下列說法正確的是（　�。�
A．小球?qū)⒀貓A柱體表面做圓周運(yùn)動滑至C點(diǎn)
B．小球?qū)⒀貓A柱體表面運(yùn)動一段后脫離表面斜下拋至C點(diǎn)
C．小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動到達(dá)C點(diǎn)
D．O、C之間的距離為2R

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．電荷周圍存在著一種特殊的物質(zhì)叫做（　�。�
A．元電荷B．電場C．電荷量D．磁場

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

15．某實(shí)驗小組采用如圖1所示的裝置探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系．

①安裝實(shí)驗裝置時，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度，使拉小車的細(xì)線在實(shí)驗過程中保持與長木板（填“桌面”或“長木板”）平行．
②實(shí)驗時先不掛砂桶，反復(fù)調(diào)整墊木的位置，輕推小車，直到小車做勻速直線運(yùn)動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
③保持小車質(zhì)量不變，用裝有細(xì)砂的砂桶通過定滑輪拉動小車，打出紙帶．如圖2所示是實(shí)驗中打出的一條紙帶的一部分，從較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間都有4個點(diǎn)跡沒標(biāo)出，測出各計數(shù)點(diǎn)之間的距離．已知打點(diǎn)計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實(shí)驗中AB兩計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T=0.1s，小車運(yùn)動的加速度為a=0.46m/s2
④用砂桶和砂的重力充當(dāng)小車所受合力F，通過分析打點(diǎn)計時器打出的紙帶，測量加速度a．分別以合力F 和加速度a作為橫軸和縱軸，建立坐標(biāo)系，根據(jù)實(shí)驗中得到的數(shù)據(jù)描出如圖3所示的點(diǎn)跡，該實(shí)驗小組得到的a-F圖線如圖3所示．實(shí)驗結(jié)果跟教材中的結(jié)論不完全一致．你認(rèn)為產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是砂和砂桶質(zhì)量較大，沒滿足砂和砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件．
⑤該實(shí)驗中，若砂桶和砂的質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M，細(xì)線對小車的拉力為F．則拉力F與mg的關(guān)系式

為F=$\frac{M}{M+m}mg$，若要使|$\frac{mg-F}{mg}$|＜10%，則m與M的關(guān)系應(yīng)滿足$m＜\frac{1}{9}M$．

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