第四章 2 光电效应第1课时 光电效应习题学年高中物理选择性必修第三册.docx

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第四章2光电效应第1课时光电效应习题学年高中物理选择性必修第三册

第四章原子结构与波粒二象性

2　光电效应

第1课时　光电效应

同步练习

一、单选题

1．实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v的关系如图所示。

表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是（　　）

金属

钨

钙

钠

截止频率ν0（×1014）/Hz

10.95

7.73

5.53

逸出功W/eV

4.54

3.20

2.29

A．如用金属钨做实验得到的Ekm﹣v图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B．如用金属钠做实验得到的Ekm﹣v图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率小

C．如用金属钠做实验得到的Ekm﹣v图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，﹣Ek2），则Ek2＜Ek1

D．如用金属钨做实验，当入射光的频率v＜v1时，可能会有光电子逸出

2．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。

在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中或者研究方法中，正确的说法是（　　）

A．在验证力的平行四边形定则的实验中，使用了“控制变量”的实验方法

B．爱因斯坦最早引入了能量子概念，并成功解释了光电效应现象

C．在推导匀变速直线运动位移公式时，使用了“微元法”

D．法拉第发现了磁生电的现象，提出了法拉第电磁感应定律

3．已知h为普朗克常量，c、λ和

分别为真空中的光速、波长和频率，则根据爱因斯坦光子说，一个光子的能量E等于（　　）

A．

B．

C．

D．

4．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）

A．光子与光电子的本质都是电子

B．光电效应现象表明光具有波动性

C．只要入射光的频率大于金属的截止频率，就能发生光电效应现象

D．用相同频率的光照射不同的金属表面，发生光电效应时逸出的光电子最大初动能相同

5．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。

闭合电键S，用频率为v的光照射光电管时发生了光电效应。

图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），下列说法中不正确的是（　　）

A．普朗克常量为h=

B．断开电键S后，电流表G的示数不为零

C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大

D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变

6．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是（　　）

A．光电效应说明光具有波动性

B．入射光的频率必须小于极限频率，才能产生光电效应

C．发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍

D．爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象

7．如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。

用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。

下列说法不正确的是（　　）

A．a光的频率一定大于b光的频率

B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应

C．电源正极可能与c接线柱连接

D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f

8．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。

下列说法正确的是（　　）

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C

．入射光的波长变短，光电子的最大初动能变小

D．入射光的频率变小，遏止电压不变

9．利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（　　）

A．改用紫外光照射K，电流表中没有电流通过

B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变小

C．若将滑动变阻器的滑片移到A端，电流表中一定无电流通过

D．若将滑动变阻器的滑片向B端移动，电流表示数可能不变

二、多选题

10．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连∶用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开了一个角度，如图所示，这时（　　）

A．锌板带正电，指针带负电

B．锌板带正电，指针带正电

C．锌板带负电，指针带正电

D．光电效应几乎是瞬时发生

11．用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，可以（　　）

A．改用红光照射

B．改用紫光照射

C．增加光电管上的加速电压

D．改用逸出功较小的金属做光电管的阴极

12．在图示的光电效应实验中，将滑动触头P移到a端。

用单色光M照射阴极K时，电流计G的指针不会发生偏转；将滑动触头P移到b端，用单色光N照射阴极K时，电流计G的指针会发生偏转，则下列说法错误的是（　　）

A．M光的强度一定小于N光的强度

B．M光的频率一定大于N光的频率

C．用N光照射阴极K时将P移到a端，电流计G的指针一定会发生偏转

D．用M光照射阴极K时将P移到c处，电流计G的指针可能会发生偏转

三、填空题

13．某同学用如图1所示装置研究光电效应现象。

保持滑片P的位置不变，调节滑片

，使电压表的示数为零。

（1）用频率为

（大于阴极K金属的极限频率）的可见光照射到光电管阴极K上，此时电流表中____________（填“有”或“没有”）电流通过。

（2）多次调节滑片

，测得多组电压表和对应的电流表的示数U、I，作出

图像如图2所示，由图像2可知光电子的最大初动能为______________

。

（3）改变照射光的频率，使照射光的频率增加了

，再次实验，作出的

图像如图3所示，已知电子的电量为

，由此求得普朗克常量

____________

（结果保留2位有效数字）。

14．小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。

已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。

（1）图甲中电极A为光电管的____（选填“阴极”或“阳极”）。

（2）实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc=_____Hz，逸出功W0=______J。

（3）如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek=____J。

四、解答题

15．如图所示是研究光电效应现象的实验电路，M、N为两正对的圆形金属板，两板间距为d，板的半径为R，且

。

当N板正中受一频率为

的细束紫外线照射时，照射部位发射沿不同方向运动的光电子，形成光电流，从而引起电流表的指针偏转。

已知普朗克常量h、电子电荷量e、电子质量m。

闭合开关S，调节滑片P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

时，电流恰好为零。

求：

（1）金属板N的极限频率

；

（2）将图示电源的正负极互换，同时逐渐增大极板间电压，发现光电流逐渐增大，当电压达到U之后，电流便趋于饱和。

求此电压U。

参考答案

1．C

【详解】

AB．根据光电效应方程，有

普朗克常量与金属的性质、与光电子的最大初动能、入射光的频率无关，如用金属钨做实验得到的Ekm﹣v图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等。

故A错误；B错误；

C．由于钠的逸出功小于钨的逸出功，故Ek2＜Ek1。

故C正确；

D．如用金属钨做实验，当入射光的频率v＜v1时，不可能会有光电子逸出。

故D错误。

故选C。

2．C

【详解】

A．在验证力的平行四边形定则的实验中，使用了“等效替代”的实验方法，所以A错误；

B．普朗克最早引入了能量子概念，爱因斯坦最早引入了光电子概念，并成功解释了光电效应现象，所以B错误；

C．在推导匀变速直线运动位移公式时，使用了“微元法”，所以C正确；

D．法拉第发现了磁生电的现象，纽曼与韦伯总结出了电磁感应定律，为了纪念法拉第，才称为法拉第电磁感应定律，所以D错误；

故选C。

3．A

【详解】

一个光子的能量

故选A。

4．C

【详解】

A．光子又叫光量子，是量子化的能量单位，光电子本质是电子，故A错误；

B．光电效应现象表明光具有粒子性，故B错误；

C．只要入射光的频率大于金属的截止频率，就能发生光电效应现象，故C正确；

D．根据光电效应方程

可知光电子的最大初动能

由逸出功

与入射光频率

共同决定，逸出功与金属材料有关，不同金属的逸出功不同，所以最大初动能不同，故D错误。

故选C。

5．B

【详解】

A．由光电效应方程得

可知图线的斜率为普朗克常量，即

故A错误；

B．断开开关S后，初动能大的光电子也可能达到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；

C．只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，这与光的强度无关，故C错误；

D．保持照射光强度不变，仅提高照射光的频率，单个光子的能量将会增大，而光的强度不变，那么光子数一定会减少，发出的光电子数也会减少，电流表G的示数就会变小，故D错误。

故选B。

6．D

【详解】

A．光电效应说明光具有粒子性，选项A错误；

B．入射光的频率必须大于金属的极限频率，才能产生光电效应，选项B错误；

C．根据

可知，发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能不是增大一倍，选项C错误；

D．爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，选项D正确。

故选D。

7．B

【详解】

ABC．由于电源的接法不知道，所以有两种情况：

（1）c接负极，d接正极：

单色光a频率大于金属的截止频率，b光的频率小于金属的截止频率，所以a光的频率一定大于b光的频率。

（2）c接正极，d接负极：

a、b两光可能都发生光电效应，a光产生的光电子能到达负极而b光产生的光电子不能到达负极，a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定大于b光的频率，故A、C正确，不符合题意；B错误，符合题意；

D．电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f，故D正确，不符合题意。

故选B。

8．A

【详解】

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度有光，所以A正确；

B．入射光的频率变高，光强变小时，饱和光电流变小，所以B错误；

C．入射光的波长变短，则入射光的频率变大，由光电效应方程

可知，光电子的最大初动能变大，所以C错误；

D．入射光的频率变小，可知，光电子的最大初动能变小，根据

可知，遏止电压变小，所以D错误；

故选A。

9．D

【详解】

A．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，紫外线的频率更大，所以改用紫外光照射K，电流表中有电流通过，则A错误；

B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变大，所以B错误；

C．若将滑动变阻器的滑片移到A端，电流表中也有电流通过，因为是正向电压，只要发生光电效应就有光电流通过，所以C错误；

D．如果光电流已经达到饱和光电流，则增大电压，光电流将保持不变。

所以若将滑动变阻器的滑片向B端移动，电流表示数可能不变，所以D正确；

故选D。

10．BD

【详解】

ABC．锌板在弧光灯照射下，发生光电效应。

锌板因逸出光电子带正电，验电器由于与锌板接触也带正电，其指针也带正电。

所以AC错误，B正确；

D．光电效应几乎是瞬时发生的，D正确。

故选BD。

11．BD

【详解】

根据光电效应方程

入射光的频率越大，金属的逸出功越小，光电子从阴极逸出时的最大初动能越大。

故选BD。

12．ABD

【详解】

A．能否发生光电效应与照射光的强度无关，故选项A说法错误；

BD．滑动触头P移到a端时，A极的电势高于K极的电势，用M光照射时电流计G的指针不会发生偏转，说明M光不能使阴极K发生光电效应，即M光的频率低于阴极K的极限频率

，P移到任何位置，电流计G的指针均不会发生偏转；滑动触头P移到b端时，A极的电势低于K极的电势，用单色光N照射阴极K时电流计G的指针会发生偏转，说明N光照射时会产生光电效应，即N光的频率高于

，则M光的频率低于N光的频率；故选项BD说法错误；

C．滑动触头P移到a端时，加的是正向电压，用N光照射阴极K时电流计G的指针一定会发生偏转，故选项C说法正确。

由于本题选择错误的，故选ABD。

13．有1.5

【详解】

（1）[1]由于用频率为

（大于阴极K金属的极限频率）的可见光照射光电管的阴极K，会发生光电效应，有光电流，因此电流表中有电流通过。

（2）[2]由题图2可知，遏止电压为1.5V，故打出光电子的最大初动能为

（3）[3]由爱因斯坦光电效应方程可得

又

则

解得

14．阳极5.15×10143.41×10-191.23×10-19

【详解】

（1）[1]在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极。

（2）[2][3]由图像可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功

W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J≈3.41×10-19J

（3）[4]当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz时，由Ek=hν-W0得，光电子的最大初动能为

Ek=6.63×10-34×（7.00-5.15）×1014J≈1.23×10-19J

15．

（1）

；

（2）

【详解】

（1）电压表示数为

时，电流表示数为零。

可得

根据爱因斯坦光电效应方程

联立可得

（2）当达到饱和光电流时，沿水平方向射出的光电子恰好能达到对面的极板上，即电子射出后最类平抛运动，水平、竖直方向分别满足

据牛顿第二定律可得

联立解得