4.1光电效应 达标作业（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
4.1光电效应 达标作业（解析版）
1．如图所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针未偏转，b光照射时指针偏转，以下说法正确的是（　　）
A．增大b光的强度，验电器的指针偏角一定减小
B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮条纹更宽
D．在同一介质中传播，a光的传播速度比b光大
2．用频率为的单色光照射某种金属时，有光电子发射出，下列说法中正确的是（ ）．
A．一定是该金属的极限频率
B．增大入射光的频率，光电子数增大
C．增大入射光强度，光电子最大初动能增大
D．波长比该单色光短的光一定能使它产生光电效应
3．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是（ ）
A．爱因斯坦提出“光子说"并成功解释了光电效应现象
B．入射光的频率必须小于极限频率，才能产生光电效应
C．光电效应说明光具有波动性
D．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
4．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．对于任何一种金属，都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
D．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属逸出的光电子的初动能大
5．如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象正确的是（　　）
A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出
C．验电器带负电 D．锌板带负电
6．紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到Κ极时，c、d端才会有信号输出． 已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在315nm-400nm之 间，而明火中的紫外线波长主要在200nm-280nm之 间，下列说法正确的是（　　）
A．要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280nm
B．明火照射到搬时间要足够长，c、d端才有输出电压
C．仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的电压为零
D．火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大
7．用光子能量为4.14eV的单色光照射一光电管，测得光电管阳极A和阴极K之间的反向遏止电压为1.66V，则阴极K金属材料的逸出功为（　　）
A．1.66eV B．2.48eV C．4.14eV D．5.80eV
8．下列关于光电效应现象的表述中，错误的表述是（　　）
A．光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象
B．光电效应存在截止频率
C．照射光光强太弱时不可能发生光电效应
D．光电效应几乎是瞬时发生的
9．研究光电效应的电路图如图所示，若用黄光照射某金属时，电流表指针发生偏转，则下列说法正确的是（　　）
A．若减小黄光的光照强度，则光电子的最大初动能减小
B．若增大黄光的光照强度，则该金属的逸出功增大
C．用红光照射该金属，一定能发生光电效应
D．用紫光照射该金属，一定能发生光电效应
10．在某次实验中，用频率为的一束绿光照射极限频率（也称“截止频率”）为金属时发生了光电效应现象，则下列说法正确的是（　　）
A．该金属的逸出功为
B．若改用红光来照射，则一定不能发生光电效应
C．若把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子最大初动能将减小一半
D．在本实验中，调节反向电压可使光电流恰好为零，此电压大小
11．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光．对于这两束光，以下说法中正确的是（　　）
A．单色光a比单色光b的频率高
B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
C．在水中a光的传播速度小于b光的传播速度
D．如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应
12．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知
A．该金属的截止频率为4.271014 Hz
B．该金属的截止频率为5.51014 Hz
C．该图线的斜率没有实际意义
D．该金属的逸出功为0.5 eV
13．某种单色光照射到某金属材料上，未产生光电效应现象．下列各种情况中可能产生光电效应现象的有（ ）．
A．增大照射光的频率，不改变金属材料
B．增大照射光的波长，不改变金属材料
C．减小照射光的频率，改用逸出功小的金属材料
D．不改变照射光的频率，改用逸出功较大的金属材料
14．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果，由表中数据得出的论断中正确的是（ ）
组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的最大动能/eV
甲 123 4.04.04.0 弱中强 294360 1.21.21.2
乙 456 6.06.06.0 弱中强 274055 2.92.92.9
A．甲、乙两组实验所用的金属板材质相同
B．甲组实验所采用的入射光波长更长
C．甲组实验若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为2.2 eV
D．乙组实验若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
15．在研究光电效应规律的实验中，用频率分别为、的单色光照射到同一个光电管上，测得光电子的最大初动能分别为、，遏止电压分别为、，若测得，则（　　）
A． B． C． D．
16．如图所示电路可研究光电效应的规律。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9.5eV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5.0V；现保持滑片P位置不变，求：
(1)光电管阴极材料的逸出功；
(2)若改用光子能量为12.5eV的光照射阴极K，则到达阳极A时光电子的动能的最大值。
17．钙的逸出功是，现在用波长100nm的光照射钙的表面．
求光电子的最大初动能；
求遏止电压；
求钙的极限频率．
参考答案
1．D
【详解】
A．增大b光的强度，光电流增大。验电器的指针偏角一定增大。故A错误；
B．当a光照射时验电器的指针未偏转，说明不能发生光电效应，a光照射金属板时验电器的金属小球不带电。故B错误；
C．依题意，a光的频率小于b光频率，故有
根据双缝干涉条纹间距关系，有
故在光屏上a光亮条纹更宽。故C错误；
D．a光的频率小于b光频率，故在同一介质中a光的折射率小于b光折射率，根据公式，有
在同一介质中传播，a光的传播速度比b光大。故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．用频率为的单色光照射某种金属时，有光电子发射出，则一定大于该金属的极限频率。故A错误。
B．根据E=hv可知，增大入射光的频率，光子的能量增大。增加光的强度，光子的数目才增加，光电子数才增大。故B错误。
C．根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，与入射光的强度无关。故C错误。
D．根据，可知波长越短，光的能量越大，所以波长比该单色光短的光一定能使它产生光电效应。故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A、爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应，故A正确；
B、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，与入射光的强度与照射的时间无关，故B错误；
C、光电效应可以用光子说成功解释，说明光具有粒子性，故C错误；
D．根据光电效应方程EKm=hv-W0知，最大初动能与光子频率成一次函数关系，随照射光的频率增大而增大，不是成正比关系．故D错误．
故选A．
4．C
【详解】
A．单位时间经过电路的电子数越多，电流越大，而光电子的动能越大，光电子形成的电流强度不一定越大，A错误；
B．由爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不成正比，B错误；
C．入射光的频率大于金属板的极限频率或入射光的波长小于金属板的极限波长，才能产生光电效应，C正确；
D．不可见光的频率不一定比可见光的频率大，因此用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大，D错误．
故选C。
5．B
【详解】
用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开一定角度。
故选B。
6．C
【详解】
A．由题意可知，要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应小于280nm，则入射光的频率大于截止频率，会发生光电效应，故A错；
B．c、d端有信号输出，与明火的照射时间无关，与紫外线的频率有关，光电效应的发生具有瞬时性，故B错；
C．仅有太阳光照射光电管时，由于波长大于明火的波长即频率小于明火的频率，所以不能发生光电效应，回路中没有电流，cd段也就没有电压，故C正确；
D．火灾报警时，根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，照射的紫外线波长越短，频率越大，逸出的光电子最大初动能越大，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
用光子能量为4.14eV的单色光照射一光电管，测得光电管阳极A和阴极K之间的反向遏止电压为1.66V，说明打出的光电子最大初动能为
Ekm＝e×1.66V=1.66eV
根据光电效应方程得阴极K金属材料的逸出功为
W0=hν-Ekm＝2.48eV
故选B。
8．C
【详解】
A．光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，选项A正确，不符合题意；
B．光电效应存在截止频率，当入射光的频率大于截止频率时才能发生光电效应，选项B正确，不符合题意；
C．能否发生光电效应与入射光的强度无关，只与光的频率有光，选项C错误，符合题意；
D．光电效应几乎是瞬时发生的，不需要时间积累，选项D正确，不符合题意。
故选C。
9．D
【详解】
A．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，则若减小黄光的光照强度，则光电子的最大初动能不变，选项A错误；
B．金属的逸出功由金属本身决定，与入射光强度无关，选项B错误；
C．红光的频率小于黄光，用黄光照射金属能发生光电效应，则用红光照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；
D．紫光的频率大于黄光，用黄光照射金属能发生光电效应，则用紫光照射该金属，一定能发生光电效应，选项D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．该金属的逸出功为，故A错误；
B．虽然红光的频率小于绿光的频率，但不知道红光频率与截止频率的关系大小，所以改用红光来照射，则不一定能发生光电效应，故B错误；
C．由光电效应方程可知，若把这束绿光遮住一半并不会改光的频率，则逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；
D．在本实验中，调节反向电压可使光电流恰好为零，由动能定理得
且
联立可得
故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．由图可看出两种光从空气射入水珠时，入射角相同，而b光的折射角小于a光，故b光的折射率大于a光，b光的频率大于a光，选项A错误；
B．根据则由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，选项B正确；
C．根据，在水中a光的传播速度大于b光的传播速度，选项C错误；
D．由于b光的频率大于a光，所以如果b光能使某金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，选项D错误．
故选B。
12．A
【分析】
根据爱因斯坦光电效应方程，图象的斜率等于h，横轴的截距大小等于截止频率；逸出功，根据数学知识进行求解．
【详解】
A、B项：根据爱因斯坦光电效应方程，图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为=4.27×1014 Hz，故A正确，B错误；
C项：由，得知，该图线的斜率表示普朗克常量h，故C错误；
D项：当时，逸出功为W=h=6.63×10-34J s×4.27×1014 Hz=2.83×10-19J=1.77eV，故D错误．
故应选A．
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进行求解．
13．AC
【详解】
AB．入射光的频率必须大于等于被照金属的极限频率才能产生光电效应，可知某种单色光照射到某金属材料上，未产生光电效应现象是因为入射光的频率小于被照金属的极限频率。因此在不改变金属材料的情况下，增大照射光的频率，或减小照射光的波长均有可能发生光电效应。故A符合题意，B不符合题意。
C．根据，可知减小照射光的频率，改用逸出功小的金属材料，可能发生光电效应。故C符合题意。
D．由上可知不改变照射光的频率，改用逸出功较大的金属材料，不可能发生光电效应。故D不符合题意。
故选AC。
14．BCD
【详解】
A． 由爱因斯坦质能方程Ek=hv-W0，可得：第一组实验：
1.2eV=4.0eV-W01
第二组实验：
2.9eV=6.0eV-W02
解得：
，
即两种材料的逸出功不同，即材料不同，故A错误；
B．根据
可知，甲组实验所采用的入射光能量更小，波长更长，故B正确；
C． 甲组实验若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为
故C正确；
D． 乙组实验若入射光子的能量为5.0 eV，大于乙组材料的逸出功，能够发生光电效应，根据光电效应规律可知，相对光强越强，光电流越大，故D正确。
故选：BCD。
15．AC
【详解】
由
可知
由于
则有
故AC正确，BD错误。
故选AC。
16．(1)4.5eV；(2)3.0eV
【详解】
(1)电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为5.0V，可知光电子的最大初动能为5.0eV，根据
代入数据解得
(2)改用光子能量为12.5eV的光照射阴极时，从阴极溢出的光电子的最大初动能为
代入数据解得
则到达阳极时光电子的动能最大值为
17．(1) (2) (3)
【分析】
根据爱因斯坦光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合eUc=Ek求出遏止电压，根据逸出功与极限频率的关系公式求出钙的极限频率．
【详解】
（1）由爱因斯坦光电效应方程为：Ek=hν-W0
可得：Ek=h-W0=6.63×10 34×-3.2×1.6×10-19J≈1.48×10-18 J
（2）由eUc=Ek
得遏止电压为：
（3）由W0=hνc得极限频率为：