2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册 4.2光电效应方程及其意义 课时练习（word 解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
4.2光电效应方程及其意义 课时练习（解析版）
1．历史上首次正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是（　　）
A．阿基米德
B．爱因斯坦
C．亚里士多德
D．伽利略
2．随着科技发展。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图所示。用频率为v的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，下列说法正确的是（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子的电荷量）（　　）
A．电子的最大初动能是定值 B．电子的最大初动能等于
C．遏止电压U可能等于 D．遏止电压U可能等于
3．爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中为极限频率。从图中可以确定的是（　　）
A．逸出功与有关 B．Ekm与入射光强度成正比
C．当=时会逸出光电子 D．图中直线斜率与普朗克常量有关
4．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为，则（　　）
A．当用频率为的单色光照射该金属时，则逸出功随之增大
B．当用频率为的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为
C．当照射光的频率增大，光电流强度也随之增大
D．当照射光的频率大于时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
5．某实验小组在研究光电效应的实验中，用、两束单色光分别照射同一光电管的阴极，得到了两条光电流随电压变化的关系曲线，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．光的频率小于光的频率
B．光的频率等于光的频率
C．光的强度小于光的强度
D．光的强度等于光的强度
6．如图所示，为光电效应实验电路，关于实验规律，下列说法正确的是（　　）
A．在光照条件一定的情况下，光电流随滑动头P向b端移动一直增大
B．无论入射光的频率如何，只要光足够强，就一定能发生光电效应
C．只要入射光的频率足够大，即使不加电压，也会有光电流产生
D．入射光越弱，发生光电效应所需的时间就越长
7．某同学用甲、乙、丙三种色光分别照射同一光电管，研究光电流I与所加电压U之间的关系，得到如图所示的图像。则下列说法正确的是（　　）
A．甲光的波长小于乙光的波长
B．乙光的频率大于丙光的频率
C．甲光的光强小于丙光的光强
D．甲光产生的光电子的最大初动能大于丙光产生的光电子最大初动能
8．如图所示，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用b光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，则（　　）
A．a光的强度一定大于b光
B．b光的频率一定小于截止频率
C．a光照射光电管时，电流计中的光电流沿d到c方向
D．将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，其遏止电压将减小
9．如图甲所示是探究光电效应规律实验电路，某同学用了强度不同的黄光和蓝光多次照射光电管测量产生的光电流与电压之间的关系，测得其中三条关系曲线分别如图乙中a、b、c所示，则可判断出（　　）
A．c光强度最强
B．b光频率小于a、c光的频率
C．a、c是黄光，a光更强
D．b光的遏止电压小于a、c光的遏止电压.
10．a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气，其光路如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对b光的临界角较大
B．在相同的条件下，a光比b光更容易产生明显的衍射现象
C．a光在玻璃中传播的波长较短
D．a光的光子能量较大
11．光电效应实验中，在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示。则可判断出（　　）
A．若甲、乙曲线为同一光电管得出，则甲光的光强大于乙光的光强
B．若甲、丙曲线为同一光电管得出，则甲光的波长小于丙光的波长
C．若甲光照射可使某种金属发生光电效应，则乙光、丙光也一定可以使此金属发生光电效应
D．若甲、乙曲线为同一光电管得出，甲光子频率大于乙光子频率
12．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像。下述错误的是（　　）
A．该金属的逸出功等于
B．该金属的逸出功等于
C．入射光的频率为时，不能产生光电效应
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
13．某半圆形玻璃砖横截面如图所示，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射，则a、b两束光（　　）
A．在同种均匀介质中传播，b光的传播速度较大
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角大
C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能
D．分别通过同一双缝干涉装置，b光相邻亮纹的间距大
14．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，而且另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．电源正极可能与c接线柱连接
C．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应
D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由e→G→f
15．如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到平行玻璃砖的上表面（玻璃砖上下表面做够大、对a、b两种光的折射率均大于1.5），直线OOˊ与玻璃砖上表面垂直且与其交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，经玻璃上表面折射后两束光相交于图中的P点，下列说法正确的是（　　）
A．a光光子的能量大于b光光子的能量
B．若a光能使某种金属发生光电效应，则b光一定能使该金属发生光电效应
C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小
D．只要入射角相同，a光在玻璃砖中传播的时间始终小于b光在玻璃砖中传播的时间
16．如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求：
（1）光电子的最大初动能
（2）从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能．
17．如图所示,当双刀双掷开关空置时,若用一平行单色光照射光电管阴极K,发生了光电效应,现将双刀双掷电键拨向bb′,用同样的光照射光电管,并使变阻器的片P自左向右移动,当电压表示数为3.1V时,电路中的电流恰为零,若将电键拨向aa′并移动变阻器的滑片P,使电压表示数变为4.5V,求电子到达A极的最大动能．
参考答案
1．D
【详解】
A．阿基米德主要是在浮力方面，归纳总结了阿基米德原理，故A错误；
B．爱因斯坦主要是相对论和对光电效应的解释，即光子说，故B错误；
C．“力是维持物体运动的原因”是由亚里士多德提出的，故C错误；
D．历史上首先正确认识力和运动的关系，推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是伽利略，它的著名的斜面实验说明了这一点，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
AB. 用频率为v的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，一个电子在短时间内吸收多个光子，故最大初动能不再是定值，与吸收的光子个数有关，且由于吸收光子个数未知，则最大初动能无法具体计算，故AB错误；
CD. 一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nhv，n=2，3，4，则有：eU=nhv-W，解得：
，n=2，3，4…
故C错误D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．由光电效应原理可知
逸出功与有关，A错误；
B．由光电效应方程
可知，Ekm与入射光频率有关，与入射光强度无关，B错误；
C．当=时入射光光子能量等于逸出功，不会逸出光电子，C错误；
D．由爱因斯坦光电效应方程可知，图中直线斜率等于普朗克常量，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．金属中电子的逸出功为
是一定的， 称为金属的极限频率，与入射光的频率无关，故A错误；
B．根据光电效应方程
故B正确；
C．发生光电效应时，光电流的大小与入射光的频率无关，跟入射光的强度有关，故C错误；
D．根据光电效应方程
光电子的最大初动能不和入射光的频率成正比，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】
AB．由图可知，两图线遏止电压相同，据光电效应方程
可知，光的频率等于光的频率，A错误，B正确；
CD．入射光越强，饱和光电流越大，a图线对应的饱和光电流较大，可知光的强度大于光的强度，CD错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．滑动触头P向b端移动，光电管两端的正向电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和电流时电流不再增大，A错误；
B．根据光电效应的条件可知，只有入射光的频率大于金属的极限频率，才能产生光电效应，B错误；
C．只要入射光的频率足够大，根据光电效应方程，则光电子的初动能就越大，即使不加电压，也会有光电流产生，C正确；
D．发生光电效应具有瞬时性，与入射光的强弱无关，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．由图可知，甲的遏止电压低于乙的遏止电压，由光电效应方程可得
对光电子动能定理可得
因此可得
因逸出功相同，所以甲的频率低于乙的频率，则有甲光的波长大于乙光的波长，故A错误；
B．由图可知，丙的遏止电压低于乙的遏止电压，所以丙的频率低于乙的频率，故B正确；
C．由图可知，甲的饱和电流大于丙的饱和电流，而甲的遏止电压等于丙的遏止电压，即甲光和丙光的频率相等，所以甲光的光强大于丙光的光强，故C错误；
D．因为甲的遏止电压等于乙的遏止电压，则由
可知，甲光产生的光电子的最大初动能等于丙光产生的光电子最大初动能，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】
AB．由图可知，该电源的接法为反向电压，即电源的正极与阴极K连接，电场对光电子做负功，单色光a照射光电管能够使灵敏电流计偏转，说明光电子的动能大，a光的频率大；b光照射光电管不能使灵敏电流计偏转，可能发生了光电效应，b光的频率可能大于截止频率，只不过是产生的光电子动能小，无法到达对阴极，即b光的频率小，故AB错误；
C．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→c方向，故C正确；
D．将K极换成逸出功较小的金属板，仍用a光照射，根据
可知其遏止电压将增大。故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．c光的饱和光电流最小，所以c光的强度最弱，a光的光强最强。A错误；
BCD．b光的遏制电压最大，根据光电效应方程可得
所以b光的频率最大，a、c光的频率相同，则a、c是黄光，b光是蓝光。BD错误，C正确。
故选C。
10．B
【详解】
A．由光路图可知，a、b 光入射角相同，在分界面上a光发生反射及折射，而b光发生全反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据，知a光的折射率小于b 光折射率，故A错误；
BC．由公式可知，a光在玻璃中的传播速度较大，频率较小，再由公式可知，a光在玻璃中的波长较长，在相同的条件下，a光比b光更容易产生明显的衍射现象，选项B正确，C错误；
D．b光的折射率大，知b光的频率大，根据E=hv知，b光的光子能量大，故D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．若甲、乙曲线为同一光电管得出，由于甲对应的饱和光电流较大，故甲光的光强大于乙光的光强，A正确；
B．由动能定理及光电效应方程可得
甲曲线对应的遏止电压较小，同一光电管逸出功相同，故甲光的波长大于丙光的波长，B错误；
C．由
可知，甲、乙的遏制电压相等且小于丙的遏制电压，但由于逸出功无法确定，故甲光、乙光和丙光的频率关系无法确定，若甲光照射可使某种金属发生光电效应，则乙光、丙光不一定可以使此金属发生光电效应，C错误；
D．若甲、乙曲线为同一光电管得出，由于遏制电压相等，同一光电管逸出功相同，故甲光子频率等于乙光子频率，D错误。
故选A。
12．A
【详解】
AB．根据光电效应方程有，当时，则有
由此结合图像可知，该金属的逸出功为E，或者，故A错误，B正确；
C．入射光的频率为时即小于金属的极限频率，则不能产生光电效应，故C正确；
D．入射光的频率为时有
故D正确。
本题选错误的，故选A。
13．BC
【详解】
A．由图知，b光发生了全反射，a光未发生全反射，说明b光全反射临界角较小，根据
得知，b光的折射率较大，根据
知，在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，b的传播速度较小， A错误；
B．b光的折射率较大，由折射定律
知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角小，a光的折射角大，B 正确；
C．b光的折射率大，则b光的频率大，若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能，C正确；
D．b光的折射率大，频率大，则b光的波长小，根据
知，a光的条纹间距大，D错误。
故选BC。
14．ABD
【详解】
ABC．电源的接法不知道，可能负向电压，即电源的正极与c接线柱连接，对光电子做负功，单色光a照射光电管能够使灵敏电流计偏转，说明光电子的动能大，a光的频率大；b光照射光电管不能使灵敏电流计偏转，可能发生了光电效应，只不过是产生的光电子动能小，无法到达对阴极，即b光的频率小，故AB正确，C错误；
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e→G→f，故D正确。
故选ABD。
15．BD
【详解】
A．由图可知，玻璃对a光的偏折能力小于b光，故naB．由于两束光频率νa<νb，故a光能该金属发生光电效应，则b光一定也能使该金属发生光电效应，故B正确；
C．由于频率νa<νb，则波长λa>λb，由条纹间距公式可知，故a光的条纹间距比b光大，故C错误；
D．由于na故选BD。
16．（1） (2)
【详解】
【分析】当光电子以最大初动能逸出，且方向垂直与B板，所需的时间最短，结合动能定理求出到达A板时的动能；
解：(1)当光电子以最大初动能逸出，且方向垂直与B板，所需的时间最短，
根据光电效应方程得,最大初动能为： ；
(2)能以最短时间到达A板的光电子，是初动能最大且垂直于板面B板的电子，设到达A板的动能为EKA；根据动能定理得：，则到达A板的动能为：．
17．7.6eV
【解析】
双刀双掷电键拨向bb′时，该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数为3.1V时，电流表示数为0，知道最大初动能EKm=3.1eV．将电键拨向aa′该装置所加的电压为正向电压，电子到达A极的最大动能为4.5eV+3.1eV=7.6eV.