4.1光电效应 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应（假定每一个光子都能打出一个光电子）．下列说法正确的是（ ）
A．红光照射时，该金属的逸出功小；蓝光照射时，该金属的逸出功大
B．红光照射时，该金属的截止频率低；蓝光照射时，该金属的截止频率高
C．红光照射时，逸出的光电子最大初动能小；蓝光照射时，逸出的光电子最大初动能大
D．红光照射时，饱和光电流较小；蓝光照射时，饱和光电流较大
2．发现行星运动的三个定律的天文学家是（ ）
A．开普勒
B．伽利略
C．卡文迪许
D．爱因斯坦
3．图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处在n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22 eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（　　）
A．两种 B．三种 C．四种 D．五种
4．入射光照射到某金属表面上发生了光电效应, 若入射光的强度减弱, 而频率保持不变, 那么 ( )
A．延迟时间将明显增加
B．光电子的最大初动能将减少
C．有可能不发生光电效应
D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少
5．关于光电效应的规律，下面说法正确的是（ ）
A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，入射光的频率越高，产生的光电子最大初动能也就越大
B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加．
C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值才能产生光电效应．
D．同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同．
6．关于光电效应的下列说法中，正确的是
A．光电流的强度与入射光的强度无关
B．入射光的频率增大，则金属的逸出功也随着增大
C．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
D．当用频率为2v0的单色光照射截止频率为v0的金属时，所产生的光电子的最大初动能为hv0，其中h为普朗克常量
7．三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子．已知三种光线的波长λ甲>λ乙>λ丙， 则（ ）
A．用三种入射光照射金属a，均可发生光电效应
B．用三种入射光照射金属b，均可发生光电效应
C．用三种入射光照射金属c，均可发生光电效应
D．用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应
8．若a，b两束单色光以同样的入射角照射到一均匀介质中，a光的折射角大于b光的折射角，则（　　）
A．在该介质中；b光的传播速度大于a光的传播速度
B．在相同条件下，a光比b光更容易发生明显的衍射现象
C．若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
D．两束光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样如图所示
9．下列哪些现象或者效应能说明光具有粒子性（　　）
A．偏振现象 B．干涉现象
C．康普顿效应 D．衍射现象
10．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌版与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌版时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．验电器的指针带正电
B．若仅增大紫外线的频率，则锌版的逸出功增大
C．若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数目减小
D．若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应
11．如图所示，在光电效应的演示实验中，把一块锌板连在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针先闭合后又张开，此时（　　）
A．锌板带负电，验电器指针带正电
B．锌板带负电，验电器指针带负电
C．锌板带正电，验电器指针带正电
D．锌板带正电，验电器指针带负电
12．光电效应实验中，下列表述正确的是（　　）
A．光照时间越长光电流越大
B．发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率有关
C．入射光足够强就可以有光电流
D．只要入射光频率小于极限频率就能产生光电子
13．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大
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
14．如图所示，两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入，经三棱镜折射后相交于点P，下列说法中正确的是（　　）
A．a光的光子能量大于b光子能量
B．a光在三棱镜中传播的速度较大
C．让a光和b光通过同一双缝干涉实验装置，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
D．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定可以使该金属发生光电效应
15．硅光电池是利用光电效应制成的将光能转换为电能的光电池,如图所示,真空中放置的平行金属板可作为光电池的两个极板,光照前两板都不带电．用波长为λ、光强为E(单位时间内照射到A板的光能)的光照射逸出功为W的A板,则板中的电子能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,单位时间从A板逸出的电子数与单位时间入射到A板的光子数之比为，忽略电子之间的相互作用,保持光照条件不变,a和b为接线柱，已知元电荷为e,光速为c;普朗克常量为h。则下列说法正确的是
A．该光电池的电动势为h
B．将a和b短接时的电流
C．极板A为该光电池的正极
D．极板B为该光电池的正极
16．美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压Uc。入射光频率v，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性。如图所示，是根据某次实验作出的Uc－v图像，电子的电荷量e=1.6×10－19C。试根据图像和题目中的已知条件：
(1)写出爱因斯坦光电效应方程（用Ekm、h、v、W0表示）；
(2)由图像求出这种金属的截止频率vc；
(3)若图像的斜率为k，写出普朗克常量的表达式，并根据图像中的数据求出普朗克常量h。以上均保留两位有效数字。
17．铝的逸出功是4.2 eV，现用波长200 nm的光照射铝的表面．普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s求：
(1)铝的极限频率．
(2)光电子的最大动能；（结果用ev 表示）
(3)遏止电压；
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A．同种金属的逸出功是相同的，故A错误；
B．同种金属的截止频率是相同的，故B错误；
C．蓝光的频率比红光大，由EK=hv-W0知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，故C正确；
D．用红光和蓝光照射时，在相同时间内逸出的电子数，由光子个数决定，因蓝光的光子数目少，因此在同样时间内逸出的电子数目较少，饱和光电流较小，故D错误．
故选C．
2．A
【详解】
试题分析：开普勒发现了行星运动的三个定律，即开普勒三定律，A正确；伽利略通过建立了理想斜面实验，认为力不是维持物体运动的原因，B错误；卡文迪许通过扭秤实验测量了万有引力常量，C错误；爱因斯坦发现了相对论，D错误；
考点：考查了物理学史
3．C
【详解】
根据玻尔的跃迁假设，有
可知，这群氢原子向低能级跃迁时，能够发出6种不同频率的光波，其光子能量分别为
根据光电效应的理论解释可知，入射光的光子能量大于等于金属钾的逸出功，才能使金属钾发生光电效应。上面所求6种光子，能量大于2.22的有4种。
故选C。
4．D
【解析】
若能发生光电效应，发生光电效应的时间与光的强度无关．故A错误．入射光照射到某金属表面上发生光电效应．若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，光电子的最大初动能不变．故BC错误．入射光的强度减弱，则入射光单位时间射出的光子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小．故D正确．故选D．
点睛：解决本题的关键掌握发生光电效应的条件，知道光的强度不影响是否发生光电效应，只影响发出光电子的数目．
5．A
【详解】
A.由光电效应方程
可知入射光的频率越大，最大初动能越大，A正确；
B.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，B错；
CD.由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，CD错；
故选A。
6．D
【详解】
A.光电流的强度随入射光的强度增大而增大，故A错误；
B.金属的逸出功取决于金属本身的性质，与入射光的频率无关，故B错误；
C.发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光照射的时间无关，故C错误；
D. 当用频率为2v0的单色光照射截止频率为v0的金属时，所产生的光电子的最大初动能为：Ekm=h 2v0-W=2hv0-hv0=hv0，其中h为普朗克常量，故D正确。
故选D。
点晴：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，在发生光电效应的前提下，光电流的强度随入射光的强度增大而增大．
7．A
【详解】
三种光线的波长λ甲＞λ乙＞λ丙，知γ甲＜γ乙＜γ丙，因为甲光照射到金属a恰能发生光电效应，可知用三种入射光照射金属a，均可发生光电效应，选项A正确；因为乙光照射到金属b恰能发生光电效应，可知用三种入射光照射金属b，乙和丙均可发生光电效应，甲不能发生光电效应，选项B错误；因为丙光照射到金属c恰能发生光电效应，可知用三种入射光照射金属b，甲和乙都不能发生光电效应，用入射光甲和乙同时照射金属c，也不能发生光电效应，选项CD错误。
故选A.
8．B
【详解】
AB．由题述条件可知在该介质中b光的折射率大于a光的，由可知，在该介质中，a光的传播速度大于b光的传播速度，a光的波长大于b光的波长，则a光比b光更容易发生衍射现象，A错误，B正确；
C．由于b光的频率大于a，光的频率，若b光能使金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，故C错误；
D．a光的波长大于b光的波长，由知，a光相邻条纹间距较大，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波，A错误；
B．光的干涉现象说明光具有波动性，B错误；
C．康普顿效应证明了光不仅仅具有能量，光还具有动量，说明光具有粒子性，C正确；
D．光的衍射现象说明光具有波动性，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．锌板原来不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针亦带正电，故A正确；
B．金属的逸出功与金属本身的材料有关，与外界光的频率无关，故B错误；
C．增大紫外线灯照射的强度，即单位时间内照在单位面积上的光子数增大，所以单位时间内产生的光电子数增大，故C错误；
D．能否发生光电效应与光照强度无关，取决于照射光的频率和金属极限频率的关系，故D错误．
故选A。
点晴：解决题关键理解发生光电效应的条件为入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关和照射时间的长短无关．
11．C
【详解】
由于光电效应，锌板内的电子在吸收光子能量后脱离锌板，随着电子的逸出，锌板所带的负电荷量逐渐减小到零，验电器指针随之闭合；随着电子的继续逸出，锌板显示出正电性，即带上了正电荷，与之相连的验电器的指针由于带正电荷而重新张开。
故选C。
12．B
【解析】A. 在发生光电效应的前提下，光电流的大小与入射光的强度有关，与光照时间无关，故A错误。
B. 根据光电效应方程Ekm=hv W0,以及最大初动能与遏止电压的关系Ekm=eUc知，遏止电压的大小与入射光的频率有关，故B正确。
C. 当入射光的频率大于金属的极限频率，发生光电效应，逸出的电子在光电管中能到达阳极，才会形成光电流，故C错误。
D. 当入射光的频率大于极限频率，才会产生光电子，故D错误。
故选：B.
13．BD
【分析】
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；饱和光电流与光的频率无关，只与光照强度有关；
【详解】
A、用可见光照射阴极K，能发生光电效应，则可见光的频率大于该阴极材料的极限频率，紫外光的频率大于可见光，故用紫外光照射K，也一定能发生光电效应，A错误；
B、增加可见光的照射强度，单位时间内逸出金属表面的电子数增多，饱和光电流变大，B正确；
C、变阻器的滑片移到A端，光电管两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过，C错误；
D、变阻器的滑片向B端滑动时，可能电流没达到饱和电流，所以电流表示数可能增大，可能不变，D正确．
故本题选BD．
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道当光电流饱和时，电流不变．
14．AC
【详解】
A．有图可知，a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以a光的折射率大，b光的折射率小，所以a光的频率大，根据
a光的光子能量大于b光子能量，A正确；
B．由光在介质中传播速度的公式
所以a光的折射率大，b光的折射率小，a光在三棱镜中传播的速度较小，B错误；
C．a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，所以a光的波长较b光短，根据
a光的条纹间距小于b光的条纹间距，C正确；
D．a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，a光能使某金属发生光电效应，a光频率大于金属的极限频率，但是b光频率不一定大于金属的极限频率，b光不一定使该金属发生光电效应，D错误。
故选AC。
15．ABC
【解析】
【详解】
A．根据光电效应方程可得：
Ekm＝h W
电源电动势等于断路时的路端电压，由动能定理可得：
Ekm=eUm=e E电动势
解得
E电动势=
故A正确.
B．由题，入射的光子的个数：
短路时到达B板的电子
N=η n
电流值：
I短=Ne=
故B正确；
CD．光电子运动的方向为从A指向B，所以电流的方向为从B流向A，所以A为电源的正极；故C正确，D错误。
故选ABC。
16．(1)；(2)；(3)。
【详解】
（1）光电效应方程：
（2）由图像可知，当UC=0时，该金属的截止频率：
（3）由光电效应方程：
可得
即：
。
17．(1) 1.01×1015 Hz (2) 2.02 eV (3) 2.02 V
【详解】
(1) 由W＝hν0得极限频率
ν0＝＝Hz≈1.01×1015 Hz.
(2)由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W可得：
Ekm＝h－W＝(－4.2×1.6×10－19)J＝3.225×10－19 J≈2.02 eV.
(3)由eU＝Ekm得遏止电压
U＝＝2.02 V.