2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 6.1光电效应及其解释 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
6.1光电效应及其解释 跟踪训练（解析版）
1．图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，使用a、b、c三束单色光在同一光电管中实验，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．a光频率最大，c光频率最小
B．a光与c光颜色不同，但a光的光照强度大
C．a光波长大于b光波长
D．a光与c光照射同一金属，逸出光电子的初动能都相等
2．如图所示为研究光电效应的实验装置，当用某一频率的光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，下列说法正确的是（　　）
A．若仅减弱该光束的光照强度，可能不再发生光电效应
B．若仅增强该光束的光照强度，其饱和光电流一定增大
C．若仅增大光电管两极的电压，其饱和光电流一定增大
D．仅将电源正负极反接，一定没有光电流产生
3．如图所示发生光电效应的演示实验，那么下列选项中正确的是（ ）
A．发生光电效应时，光电子是从K极跑出来的
B．灵敏电流计不显示读数，可能是因为入射光强度太小
C．灵敏电流计不显示读数可能是因为电压过低
D．如果把电池极性接反，肯定不会发生光电效应了
4．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长光的强度如图所示，表中给出了三种材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（　　）
材料 钠 铜 铂
极限波长（nm） 54 1268 196
A．仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子
C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子
5．关于光电效应，下列说法不正确的是（　　）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．入射光的频率越大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能也越大
D．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
6．如图所示为研究光电效应规律的实验装置，照射光强度一定，照射光的频率大于光电管阴极的极限频率，闭合开关，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表、电流表的示数均为零
B．滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表、电流表的示数均不为零
C．滑动变阻器的滑片向右移的过程中，电压表示数增大、电流表的示数可能先增大后不变
D．滑动变阻器的滑片向右移的过程中，电压表、电流表的示数一定不断增大
7．如图所示，用某一频率的光照射光电管的阴极，阴极材料的逸出功为W，光电子的最大初动能为Ek。将开光S闭合，并从滑动变阻器的最左端缓慢向右移动滑片至滑动变阻器的最右端，发现电流表示数逐渐增大。已知h为普朗克常量，下列说法中正确的是（　　）
A．A端接的是电源的负极
B．滑片至滑动变阻器的最右端时，电流表中的电流一定为饱和光电流
C．根据爱因斯坦的光子说，入射光的频率可能为
D．若将电源极性颠倒，从滑动变阻器的最左端缓慢向右移动滑片，当电流表示数刚好为零时，电压表示数为
8．利用光电管研究光电效应现象的实验装置如图甲所示，实验中测得遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．如果测遏止电压，应选择电源左端为正极
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数一定持续增大
C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
D．如果实验中入射光的频率v=7.0×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1eV
9．用锌和铜制成电容为C的平行板电容器，两板原来都不带电，现用某频率光持续照射两板内表面，已知入射光频率大于锌板截止频率，小于铜板截止频率，假设光电子全部到达另一极板，测得锌板最终带电荷量为Q，元电荷量为e，则入射光的频率大小为（　　）
A． B． C． D．
10．光电效应实验如图所示，当用紫外线照射该锌板时，验电器的铝箔有张角，则该实验（　　）
A．验电器带负电
B．证明光具有粒子性
C．人射光如果换成红光，验电器的铝箔仍然有张角
D．若照射光频率加倍，光电子的最大初动能也加倍
11．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（　　）
A．换用紫光照射 B．换用红光照射 C．增大光束的强度 D．延长光照时间
12．如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（　　）
A．无论用什么金属做实验，图象的斜率不变
B．同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大
C．要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大
D．甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大
13．1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶尔发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花，这就是最早发现的光电效应，在用同一光电管研究光电效应的实验规律的表述中，下列说法正确的是（ ）
A．入射光足够强就可以有光电流
B．遏止电压只与入射光的颜色有关
C．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子
14．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光中，若只有两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用这两种光照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的规律如图丙中a、b图线所示。则下列说法中不正确的是（　　）
A．由图丙可知当电流为0时，电源左侧为负极
B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的
C．如图乙，当用a光照射K时，电流表示数为，则t时间内从K发射的电子个数为
D．用图丙中的图线b所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线a所表示的光照射时小
15．在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图1，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是（　　）
A．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同
B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同
C．光电子的最大初动能不同
D．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc-v图像（v为照射光频率，图2为其中一小组绘制的图像），图像的斜率可能不同
16．某实验小组的同学利用如下所示的实验研究光的波粒二象性。
（1）利用甲图所示的电路研究阴极K的遏止电压与照射光频率的关系。若实验测得钠（）的遏止电压与照射光频率的关系图像如图乙所示，已知钠的极限频率为，钙的极限频率为，则下列说法中正确的是__________；
A．需将单刀双掷开关置于端
B．需将单刀双掷开关置于端
C．钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是①
D．钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是②
（2）从图乙中可以看出两种金属中的___________（填写“钠”或者“钙”）更容易发生光电效应。已知普朗克常量，电子的电荷量，那么该实验所用光电管的K极材料钙的逸出功为__________（结果保留两位有效数字）。
17．某实验小组利用如图甲所示电路探究光电效应规律并测定某金属的极限频率。当频率为的可见光照射到光电管的阴极（由待测金属薄膜做成）上时，电流表中有电流通过。
（1）当变阻器的滑动端向______（填“左”或“右”）端滑动时，通过电流表的电流将会减小。
（2）继续移动滑动片，当电流表示数减小到零时，电压表的示数为，则光电子的最大初动能为______（已知电子电荷量为）。
18．如图所示，电源的电动势均为E，内阻不计，光电管的阴极K用极限波长为的材料制成。将开关S闭合，将波长为的激光射向阴极，通过改变光电管A和阴极K之间的电压，可测得相应光电流的饱和值，已知普朗克常量h，电子电荷量e。
（1）该金属材料的逸出功W；
（2）求由K极发射的光电子的最大初动能；
（3）当阳极A和阴极K之间的电压为时，求电子到达A极时的最大动能。
19．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管，用波长为的绿光照射阴极K，实验测得流过电流表G的电流I与A、K之间的电势差满足如图乙所示的规律，取。（，计算结果均保留两位有效数字）求：
（1）每秒钟阴极发射的光电子数；
（2）该阴极材料的极限波长。
20．用频率为1.6×1015Hz的紫外线照射金属板M时，金属板M会不停地发射速度大小、方向不同的电子。如图1所示，若用一根导线把金属板与距其30cm的金属网N及电流计连接起来，电流计中有电流。如图2所示，现在若在M、N之间加一个电压U替代导线，发现板间某点电势随该点到M板距离变化如图3所示时，电流表中恰好没有电流，取金属网N处电势为零，已知普朗克常量为6.63×10-34J·s。求金属板M的逸出功是多少电子伏特？
参考答案
1．C
【详解】
AB．根据
因为b光的截止电压最大，则频率最大，ac截止电压相同，则频率相同，故ac颜色相同，选项AB错误；
C．根据
可知a光波长大于b光波长，选项C正确；
D．因ac的频率相等，则a光与c光照射同一金属，逸出光电子的最大初动能都相等，注意是“最大初动能”而不是“初动能”，选项D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．若仅减弱该光束的光照强度，则单位时间内逸出的光电子数目减少，但不会影响光电效应的产生，故A错误；
B．若仅增强该光束的光照强度，则单位时间内逸出的光电子数目增加，其饱和光电流一定增大，故B正确；
C．饱和光电流与两极电压无关，故C错误；
D．仅将电源正负极反接，逸出的光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流产生，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】
A．入射光照到K极上，当发生光电效应时，光电子摆脱原子核的束缚，从而从K极跑出来的，A正确；
B．能否发生光电效应只与入射光的频率有关，与光强无关，由图可知，若有光电子，则在电场力作用下，加速运动，而若灵敏电流计不显示读数，可能是没有光电效应，是因为入射光频率过低，B错误；
C．电压过低，不会影响光电效应的发生，但会影响到达对阴极的光电子的动能，C错误；
D．把电池接反，不会影响光电效应的发生，但会影响到达对阴极的光电子的动能，D错误。
故选A。
4．D
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程可知，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，根据波长、波速和频率的关系可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长都有小于钠、铜、铂三种金属的极限波长，都能产生光电子，故选 D。
5．B
【详解】
A．根据可知，极限频率越大的金属材料逸出功越大，A正确，不符合题意；
B．能否发生光电效应与光照射时间长短无关，B错误，符合题意；
C．根据
可知，入射光的频率越大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能也越大，C正确，不符合题意；
D．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多，D正确，不符合题意。
故选B。
6．C
【详解】
AB．由于能发生光电效应，因此滑动变阻器的滑片移到最左端时，电压表示数为零、但是仍有光电子能到达A极，即电流表的示数不为零，A、B项错误；
CD．滑动变阻器的滑片向右移，电压表示数不断增大，电流表的示数可能先增大，后如果电流表示数达到饱和电流大小后就保持不变，C项正确，D项错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．向右移动滑片，电流表示数逐渐增大，说明电子从阴极向左做加速运动，所以极板间电场方向从左向右和光电子的初速度方向相反，故 A端接电源的正极，故A错误；
B．向右移动滑片到最右端，电流逐渐增大，并不清楚最大的电流是否为饱和光电流，所以是可能为饱和光电流，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电放出
得
故C错误；
D．若将电源极性颠倒，光电子在极板间做减速运动，则有
解得
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．如果测遏止电压，应选择电源左端为负极，A错误；
B．当电源左端为正极时，如果电流达到饱和电流，即使滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数也不会增大，B错误；
C．如果只增大照射光的强度，而光的频率不变，根据光电效应方程
产生的光电子的最大初动能不变，C错误；
D．由图可知，截止频率为
根据图像利用几何关系可得
可得遏止电压
因此产生的光电子的最大初动能Ek约为1eV，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
用频率为的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知单色光只有照射锌板才能发生光电效应。通过光电效应方程知，光电子的最大初动能
临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零。根据动能定理有
平行板电容器的电容
所以

故选B。
10．B
【详解】
A．当紫外线照射锌板时，锌板失去电子，带正电，故验电器带正电，A错误；
B．紫外线照射锌板，发生光电效应，证明光具有粒子性，B正确；
C．因为紫外线的频率大于红光的频率，故入射光如果换成红光，验电器的铝箔不一定有张角，C错误；
D．根据公式
可知，若照射光频率加倍，光电子的最大初动能增大，但不是加倍，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
AB．黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，说明黄光的频率小于极限频率，紫光的频率高于黄光，红光的频率低于黄光，故换用紫光照射可能使该金属产生光电效应，A正确，B错误；
CD．是否能发生光电效应与光束的强弱、光照时间无关，CD错误。
故选A。
12．AB
【详解】
A．由光电效应方程可知
图像得斜率表示普朗克常量，故A正确；
B．由图像可知，甲光的逸出功小，根据光电效应方程，因此同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大，故B正确；
C．要获得相等的最大初动能的光电子，由于甲光的逸出功小，所以照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率小，故C错误；
D．根据光电效应方程，结合图像可知，图像与y轴的截距表示逸出功，所以甲金属的逸出功比乙金属的逸出功小，故D错误。
故选AB。
13．BD
【详解】
A．产生光电流与入射光的频率有关系，与入射光强度无光，A错误；
B．根据动能定理
再根据光电效应方程知
所以，增大入射光的频率，遏止电压也增大，故遏止电压只与入射光的颜色有关，B正确；
C．根据光电效应方程
知，光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，C错误；
D．由发生光电效应的条件可知，入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子，D正确。
故选BD。
14．ACD
【详解】
A．由图丙可知当电流为0时，表示的是遏止电压，不是电源负极，A符合题意；
B．由丙图可知， a光的遏止电压较小，说明a光对应的能量较小，即它的频率较小，所以是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的，B不符合题意；
C．如图乙，当用a光照射K时，电流表示数为，则t时间内从K发射的电子个数等于
D．由于a光的遏止电压比b光的遏止电压小，故它对应的光的初动能小，D符合题意；
故选ACD。
15．ABC
【详解】
A．相同频率的单色光分别照射锌和银的表面，都能发生光电效应，但由于光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同，故A正确；
B．根据光电效应方程
和
得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，故B正确；
C．根据光电效应方程
得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故C正确；
D．因为
知图线的斜率等于，从图像上可以得出斜率的大小，已知电子电量，可以求出斜率与普朗克常量有关，即图线的斜率相同，故D错误。
故选ABC。
16．AD 钠
【详解】
(1)[1]AB．本实验是研究阴极K的遏止电压与照射光频率的关系，所以电源正极应与阴极相连。A正确，B错误；
CD．根据光电效应方程及动能定理得
不同材料的图像的斜率相同， C错误，D正确。
故选AD。
(2)[2] 因为钙的横截距较大，故逸出功较大，所以钠更容易发生光电效应。
[3] 代入数据得
17．右
【详解】
（1）[1]电路中光电效应管加的是反向电压，电子从阴极逸出后，在两极之间被减速，当增大两极间电压时，通过电流表的电流减小，故将滑片向右滑动时，通过电流表的电流减小；
（2）[2]当光电管两极间加的电压等于遏止电压时，以最大初动能从阴极逸出的光电子刚好不能到达阳极，这时电子克服电场力做功
即光电子的最大初动能为。
18．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）金属的逸出功
（2）根据爱因斯坦光电效应方程，可知由K极逸出光电子的最大初动能为
（3）开关S闭合时，为正向电压，当阳极A和阴极K之间的电压为时，根据动能定理有
解得
19．（1）个；（2）
【详解】
（1）每秒发射光电子个数
个
（2）光电子飞出阴极K时的最大动能
由爱因斯坦光电效应方程可得
代入数据可得极限频率
20．5.13eV
【详解】
由图3可知，MN所加电场的电场强
电流表中恰好没有电流时，说明具有最大动能的电子在电场力作用下速度减为零，根据动能定理可得
解得
Ekm=1.5eV
紫外线照射金属板M发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程有
Ekm=hv-W
且
联立以上各式解得逸出功
W=5.13eV