4.1光电效应 课时检测（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 课时检测（解析版）
1．在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．增大入射光的强度，光电流保持不变
B．减小入射光的照射时间，不能光电效应
C．改用频率小于v的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大
2．下列对题中四幅图的分析，其中正确的是（ ）
A．从图①可知，光电效应实验中b光的频率比a光的大
B．从图②可知，能量为5eV的光子不能被处于第二能级的氢原子吸收
C．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大
D．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成
3．如图所示为氢原子的能级图，一群处于n=4的激发态的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出多种不同频率的光子，其中两次跃迁分别辐射出a、b两种光子，若用a光照射x金属刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是（ ）
A．氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了3.4eV
B．a光子的波长比b光子的波长短
C．x金属的逸出功为-2.55eV
D．用b光光子照射x金属，打出的光电子的最大初动能为9.54eV
4．关于光电效应，下列几种表述正确的是（ ）
A．金属的极限频率与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大
D．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
5．把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度，用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列推断合理的是（　　）
A．验电器指针的张角会不断变大
B．验电器指针的张角会先变小后变大
C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子
D．若改用红外线照射锌板一定会使验电器指针的张角变大
6．近代最伟大的物理学家——爱因斯坦在物理学的多个方面为人类做出了杰出的贡献，其中1905年提出的光量子概念成功解释了光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．钠发生光电效应的极限波长为，若改用波长的光照射钠仍会发生光电效应现象
C．光电效应说明了光具有粒子性
D．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
7．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2 放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图，下列说法正确的是（ ）
A．在该玻璃体中，A光比B光的运动时间长
B．光电效应实验时，用A光比B光更容易发生
C．A光的频率比B光的频率高
D．用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大
8．如图所示，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初动能增大，应该（　　）
A．改用红光照射
B．改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温紫光照射
C．增大光电管上的加速电压
D．增大绿光的强度
9．图甲所示为氢原子能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则
A．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光，一定能使阴极K发生光电效应
B．改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光，不能使阴极K发生光电效应
C．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变
D．入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大
10．氢原子的能级分布图如图甲所示，用一束光子能量为12.09eV的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发生能级跃迁，进而用辐射出的光照射钨（钨的逸出功为4.5eV）进行光电效应实验，如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．某个氢原子吸收光子后向低能级跃迁，最多能够辐射出3种频率的光
B．氢原子向低能级跃迁时发出的光，有两种频率的光能够使钨发生光电效应
C．分别用两种不同的单色光照射钨，得到如图丙所示的两条光电流随电压变化关系的图象，则a曲线对应的光频率更高
D．在图乙中发生光电效应时若只改变电源的正负极，则一定不能发生光电效应
11．波长为200 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面，遏止电压为3 V。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，真空中的光速为3×108 m/s，元电荷量为1.6×10-19 C．能使锌板产生光电效应的单色光的最低频率约为（　　）
A．2×1015 Hz B．8×1015 Hz C．1×1014 Hz D．8×1014 Hz
12．如图所示是氢原子的能级示意图，一群处于能级的氢原子在自发跃迁时会辐射一些光子，普朗克常量。则下列说法正确的是（　　）
A．波长为的紫外线能使处于基态的氢原子电离
B．用这些光子照射逸出功为的金属钙，其表面所发出的光电子的最大初动能为
C．这群氢原子能发出三种频率的光
D．跃迁到能级辐射的光子能量比跃迁到能级的小
13．在单色光的光电效应实验中，测得如图所示的实验曲线，其中横轴表示加速电压U，纵轴表示光电流I，为测得的截止电压，为测得的饱和光电流．则由此图可得到
A．单位时间内阴极发射的光电子数 B．入射光的频率
C．光电管阴极金属的逸出功 D．光电子的最大初动能
14．用频率为的光照射在某金属表面时产生了光电子，当光电子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，若以W表示逸出功，m、e表示电子的质量和电量，h表示普朗克常数，则电子的最大初动能是( )
A． B． C． D．
15．如图所示为光电管电路的示意图，在光电管电路中（　　）
A．能够把光信号转变为电信号
B．电路中的电流是由光电子的运动形成的
C．光照射到光电管的A极产生光电子并飞向K极
D．光照射到光电管的K极产生光电子并飞向A极
16．已知金属铯的极限波长为0.66μm，用波长为0.05μm的光照射铯金属表面，发射光电子的最大初动能为多少？铯金属的逸出功为多少？（h=6.63×10Js）
17．如图所示，光电管的阴极k是用极限波长为λ0= 5.0×10-7m的钠制成．现用波长为λ=3.0×10-7m的紫外线照射阴极K,当光电管阳极A和阴极K之间的电压U =2.1V时，光电流达到最大值Im=0.56μA．已知元电荷的电荷量e=1.60×10-19C，普朗克常量h =6.63×10-34J.s，光速c=3×108m/s. 求：
（1）每秒钟内由阴极K发射的光电子数目n；
（2）电子到达阳极A时的最大初动能Ekm；(保留三位有效数字)
（3）该紫外线照射下阴极的遏止电压Uc． (保留三位有效数字)
参考答案
1．D
【详解】
AB．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故AB错误；
C．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，当改变频率小于ν，若低于极限频率时，则不会发生光电效应，若高于极限频率时，则仍会发生光电效应，故C错误；
D．在光电效应中，根据光电效应方程知可知，改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大，故D正确。
故选D。
2．A
【详解】
A、根据爱因斯坦光电效应方程，，联立得．因为，故，A正确；
B、吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，，所以能量为5eV的光子能被处于第二能级的氢原子吸收并发生电离，B错误；
C、半衰期与物质质量无关，C错误；
D、粒子散射实验表明了原子的核式结构，还不能证明出由质子和中子组成，D错误．
3．D
【详解】
A、C项：氢原子从n=4跃迁n=2放出的光子a，所以氢原子减小的能量为，故A错误，C错误；
B项：a光子是氢原子从从n=4跃迁n=2放出的，放出的能量为，b光子是氢原子从从n=3迁n=1的，放出的能量为，根据光子的能量为可知，能量越大的光子，波长越小，所以a光子的波长比b光子的波长长，故B错误；
D项：由爱因斯坦光电效应方程：，故D正确确．
4．D
【详解】
AB.金属的极限频率由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的大小随入射光强度增大而增大，故选项A、B错误；
C.不可见光包括能量比可见光大的紫外线、射线、射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，所以不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知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最大初动能要大，故选项C错误；
D.任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应，故选项D正确．
5．B
【详解】
ABC．用紫外线灯照射锌板会从锌板中逸出光电子，则锌板带的负电减小，与锌板连接的验电器指针的张角会变小，当锌板上带的负电荷全部逸出后，紫外线灯继续照射锌板，则锌板带正电，所带电荷量越来越大，与锌板连接的验电器指针的张角变大，故AC错误，B正确；
D．若改用红外线照射锌板时不一定会逸出光电子，则锌板所带电荷量不一定发生变化，所以验电器指针的张角不一定发生变化，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．根据光电方程可知，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但是与入射光的频率不成正比，故A错误；
B．光的波长越长频率越低，波长的光的频率低于钠发生光电效应的极限频率所以不能发生光电效应现象，故B错误；
C．光电效应说明了光具有粒子性，故C正确；
D．每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能从金属中逸出，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
光线通过玻璃体后，A光的偏折程度比B光的小，则该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小，根据n=c/v可知，A在玻璃中的速度较大，在该玻璃体中，A光比B光的运动时间短，选项A错误；折射率越大，光的频率越高，说明A光的频率比B光的频率低，光电效应实验时，用B光比A光更容易发生，选项BC错误；A光的频率比B光的频率低，由c=λγ知，在真空中，A光的波长比B光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则A光的条纹较B宽．故D正确．故选D．
8．B
【详解】
AB．由爱因斯坦光电效应方程
可知同种物质的逸出功相同，当入射光的频率增大时，最大初动能增大，而紫光的频率大于红光的频率，故应该改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，确定炉内的温紫光照射，故A错误，B正确；
CD．由爱因斯坦光电效应方程
可知与增大光电管上的电压或增大绿光的强度无关，故CD错误。
故选B。
9．A
【详解】
在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，，此种光的频率大于金属的极限频率，故发生了光电效应.A、,同样光的频率大于金属的极限频率，故一定发生了光电效应，则A正确.B、，也能让金属发生光电效应，则B错误；C、由光电效应方程，入射光的频率变大，飞出的光电子的最大初动能也变大，故C错误；D、由知光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定，而与入射光的光强无关，则D错误；故选A.
【点睛】波尔的能级跃迁和光电效应规律的结合；掌握跃迁公式，光的频率，光电效应方程.
10．B
【详解】
A．用一束光子能量为12.09eV的光照处于基态的氢原子，氢原子则跃迁到n=3能级，某个氢原子吸收光子后向低能级跃迁，最多能够辐射出2种种频率的光，故A错误；
B．氢原子向低能级跃迁时，从n=3能级到n=2能级放出的能量为1.89eV，从n=3能级到n=1能级放出的能量为12.09eV，从n=1能级到n=1能级放出的能量为10.2eV，由于钨的逸出功为4.5eV，所以原子向低能级跃迁时发出的光，有两种频率的光能够使钨发生光电效应，故B正确；
C．由爱因斯坦光电效应方程且可得
由图可知，b曲线对应的截止电压较大，则b曲线对应的光频率更高，故C错误；
D．只要照射光的能量大于金属逸出功，就能发生光电效应，与所加电压正负无关，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
由光电效应方程
又
代入数据可得
故D正确，ABC错误。
故选D。
12．A
【详解】
A．波长为的紫外线光子的能量为
所以，能使处于基态的氢原子电离，故A正确；
B．用这些光子照射逸出功为的金属钙，其中从能级的氢原子自发跃迁到基态时，释放光子的能量最大，为
根据爱因斯坦光电效应方程，可得金属钙表面所发出的光电子的最大初动能为
故B错误；
C．根据跃迁规律，这群处于能级的氢原子在自发跃迁时会辐射
6种不同频率的光，故C错误；
D．从能级的氢原子自发跃迁到能级时，辐射的光子能量为
从能级的氢原子自发跃迁到能级时，辐射的光子能量为
故D错误。
故选A。
13．AD
【详解】
A．单位时间内阴极发射的光电子数为：
故A正确；
B．由图不知道入射光的频率，故B错误；
C．光电子的最大初动能为：
根据光电效应方程：
由于不知道入射光的频率，所以金属的逸出功也不知道，故C错误；
D．光电子的最大初动能为：
故D正确。
故选AD。
14．CD
【详解】
AC．根据光电效应方程得
故C正确A错误；
BD．光电子在磁场中做匀圆周运动，由洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得
evB=
则
v=
最大初动能的光电子垂直进入匀强磁场，半径最大，所以最大初动能
Ek=mv2=
故D正确B错误。
故选CD。
15．ABD
【详解】
在光电管中，当光照射到阴极K时，将发射出光电子，被A极的正向电压吸引而奔向A极，形成光电流，使电路导通，照射光的强度越大，产生的光电流越大，这样就把光信号转变为电信号，实现了光电转换，故C错误，ABD正确。
故选ABD。
16．，
【详解】
金属铯的截止频率对应的波长为
铯的逸出功为
当用波长为
的光照射金属时，光电子最大初动能为
代入解得
17．（1）3.5×1012 (个)（2）6.01×10-19J(或3.76ev) （3）1.66V
【解析】
（1）光电流达到最大值时 ； 其中t=1s
解得n=3.5×1012 (个)
（2）光电子从阴极K逸出时的最大初动能为Ekm0，
由光电效应方程有Ekm0=
由动能定理Ekm= Ekm0+ Ue
解得Ekm=6.01×10-19J(或3.76eV)
（3）由Uce = Ekm0
可得Uc=1.66V