光电效应习题有答案汇总.docx

1、光电效应习题有答案汇总黑体辐射和能量子的理解 一、基础知识 1、能量子 (1)普朗克认为,带电微粒辐射或者吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍.即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值叫做能量子. (2)能量子的大小:=h,其中是电磁波的频率,h称为普朗克常量.h=6.6310-34 Js. 2、光子说: (1)定义:爱因斯坦提出的大胆假设。内容是:空间传播的光的能量是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子.光子的能量为=h,其中h是普朗克常量,其值为6.6310 -34 Js. 二、练习 1、下列可以被电场加速的是( B) A.光子 B.光电子 C.X射

2、线 D.无线电波 2、关于光的本性,下列说法中不正确的是(B ) A.光电效应反映光的粒子性 B.光子的能量由光的强度所决定 C.光子的能量与光的频率成正比 D.光在空间传播时,是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子 1 对光电效应实验的理解 一、基础知识(用光电管研究光电效应的规律) 1、常见电路(如图所示) 2、两条线索 (1)通过频率分析:光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大. (2)通过光的强度分析:入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大. 3、遏止电压与截止频率 (1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压U c. (2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率

3、叫做该种金属的截止频率(又叫极 限频率).不同的金属对应着不同的极限频率. (3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功的最小值,叫做该金属的逸出功. 二、练习 1、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.合上开关,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. 答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV 解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时,光电子的最大初动能为E km,阴极材料逸出功为W0

4、当反向电压达到U0=0.60 V以后,具有最大初动能的光电子达不到阳极,因此eU0= E km 由光电效应方程知E km=h-W0 由以上二式得E km=0.6 eV,W0=1.9 eV. 2、如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为0的光照到阴 极K上时,电路中有光电流,则(说明:右侧为正极) () A .若换用波长为1(10)的光照射阴极K 时,电路中一定没 有光电流 B .若换用波长为2(20,根据=c 可知,波长为1的光的频率不一定大于金属的极限频率,因此不一定能发生光电效应现象,A 错误;同理可以判断,B 正确;光电流的大小与入射光的强度有关,在一定频率与强度的光照射下,光电流与电压

5、之间的关系为:开始时,光电流随电压U 的增加而增大,当U 增大到一定程度时,光电流达到饱和值,这时即使再增大U ,在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动,光电流也就不会再增加,即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流,增大电源电压,若光电流达到饱和值,则光电流也不会增大,C 错误;将电源极性反接,若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功,电路中仍有光电流产生,D 错误. 3、(双选)如图所示, 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( AC ) A. A 光的频率大于B 光

6、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 4、 如图所示,当电键K 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K ,调节滑线变阻器,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。由此可知阴极材料的逸出功为( A ) A .1.9 eV B .0.6 eV C .2.5 eV D .3.1 eV 5、2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德博伊尔和乔治史密斯

7、主要 成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器.他们的发明利用了 爱因斯坦的光电效应原理.如图3所示电路可研究光电效应规律.图 中标有A 和K 的为光电管,其中K 为阴极,A 为阳极.理想电流 计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源,用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K,电流计中有示数;若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为 6.0 V;现保持滑片P位置不变,光电管阴极材料的逸出功为_,若增大入射光的强度,电流计的读数_(选填“为零”或“不为零”).(说明:左侧为正极) 答

8、案 4.5 eV为零 解析根据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为U= 6.0 V,由动能定理得eU=E k;由爱因斯坦光电效应方程有E k=E-W0,解得光电管阴 极材料的逸出功为W0=4.5 eV;若增大入射光的强度,电流计的读数 仍为零. 6、(2010江苏单科12C(1)研究光电效应的电路如图所示.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_. 解析由于光的频率相同,所以对应的反向截止电压相同,选项A、B错误;发生光电效应时

9、,在同样的加速电压下,光强度越大,逸出的光电子数目越多,形成的光电流越大,所以选项C正确,D错误. 答案 C 7、(2010浙江理综16)在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了 三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示.则可判断出() A.甲光的频率大于乙光的频率 B.乙光的波长大于丙光的波长 C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初 动能 答案 B 解析 由题图可知,甲、乙两光对应的反向截止电压均为U c2,由爱因斯坦光电效应方程E km =h-W 0及-eU c2=0-E km 可知甲、乙两光频

10、率相同,且均小于丙光频率,选项 A 、C 均错;甲光频率小,则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,选项D 错误;乙光频率小于丙光频率,故乙光的波长大于丙光的波长,选项 B 正确. 8、(2010天津理综8)用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的 光电效应,得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如 图所示.则这两种光 ( ) A .照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B .从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大 C .通过同一装置发生双缝干涉,a 光的相邻条纹间距大 D .通过同一玻璃三棱镜时,a 光的偏折程度大 答案 BC 解析 由题图

11、知,E km a E km b ,故选项A 错误;对同一光电管,由光电效应方程E km =h- W 0,知a C b ,故选项B 正确;由x =l d 及=c 知,频率越小,波长越长,间距越大,即x a x b ,故选项C 正确;因a 1,能够发生光电效应 B.如果21,逸出光电子的最大初动能增大 D.如果21,逸出光电子的最大初动能不受影响 6、(双选)发生光电效应时,若保持入射光强度不变,而增大入射光的波长,则( BD ) A.光电流强度减小,光电子的最大初动能不变 B.光电流强度不变,光电子的最大初动能减小 C.光电流强度减小,光电子的最大初动能减小 D.光的波长增大到一定程度后,就不能

12、发生光电效应 7、频率为的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为E km.改用频率为2的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(C) A.E km-h B.2E km C. E km+h D. E km+2h 8、(双选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0,则(AB) A.当用频率为20的单色光照射该金属时,一定能产生光电子 B.当用频率为20的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为h0 C.当照射光的频率大于0时,若增大,则逸出功增大 D.当照射光的频率大于0时,若增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍 9、(双选)用一束绿光照射某金属,恰能产生光电

13、效应,现在把入射光的条件改变,再照射 这种金属.下列说法正确的是( BD ) A .把这束绿光遮住一半,则可能不产生光电效应 B .把这束绿光遮住一半,则逸出的光电子数将减少 C .若改用一束黄光照射,则逸出的光电子数将减少 D .若改用一束蓝光照射,则逸出光电子的最大初动能将增大 10、(2012四川理综18)a 、b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时,其 折射光束如图所示.用a 、b 两束光 ( ) A .先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干涉条纹,由此 确定光是横波 B .先后照射某金属,a 光照射时恰能逸出光电子,则b 光照射时也能逸出光电子 C .从同一介质以相同方向射

14、向空气,其界面为平面,若b 光不能进入空气,则a 光也不能进入空气 D .从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,a 光的反射角比b 光的反射角大 答案 C 解析 光的干涉说明光是一种波,光的偏振说明光是横波,选项A 错误.由题图可知, 光束a 的折射角r a 大于光束b 的折射角r b .根据n =sin r sin i ,知两束光的折射率n a n b ,频率a b ,因此a 光照射金属时恰能逸出光电子,b 光照射时则不能逸出光电子,选项B 错误.根据临界角公式sin C =1n 知两束光的临界角C a |E5-E2|,故选项D正确. E k -图象的考查 一、基础知识 1、 爱因斯坦

15、光电效应方程 E k =h-W 0 h:光电子的能量 W 0:逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功. E k :光电子的最大初动能. 2、由E k -图象(如图1)可以得到的信息 (1)极限频率:图线与轴交点的横坐标c . (2)逸出功:图线与E k 轴交点的纵坐标的值E =W 0. (3)普朗克常量:图线的斜率k =h . 二、练习 1、如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光 频率的关系图象.由图象可知 ( ) A .该金属的逸出功等于E B .该金属的逸出功等于hc C .入射光的频率为2c 时,产生的光电子的最大初动能为E D .入射光的频率为c 2时,产生的光电子的最大初动能为 E 2 答案 ABC 解析 由题图并结合E k =h-W 0得,E k =h-E ,故逸出功W 0=E ,故选项A 对;当 E k =0时,=c ,故E =hc ,故选项B 对;=2c 时,可得出E k =E ,故选项C 对;当入射光的频率为c 2