4.1光电效应 课时练习（word 解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
4.1光电效应 课时练习（解析版）
1．如果说电是现代文明的标志，那么电磁波就是现代文明的重要基础。人类历史上建立了系统的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是（　　）
A．爱因斯坦 B．麦克斯韦 C．牛顿 D．伽利略
2．用某种单色光照射某金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则（ ）
A．可能不发生光电效应 B．光电子的最大初动能减少
C．单位时间内产生的光电子数减少 D．需要更长的照射时间才能发生光电效应
3．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
4．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率的关系图像如图中的直线1所示。某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1。若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能E2，E2＜E1，关于这种金属的最大初动能Ek跟入射光的频率的关系图像应如图中的（　　）
A．a B．b
C．c D．上述三条图线都不正确
5．下列说法错误的是（ ）
A．光电效应实验表明光具有粒子性
B．只要入射光频率超过金属的截止频率，就可以发生光电效应
C．氢原子光谱是连续谱
D．通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的
6．下列说法正确的是(　　)
A．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
C．光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率
D．在光电效应中，用频率为ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，则改用频率为ν2的红光照射该金属一定不发生光电效应
7．如图所示为氢原子能级的示意图。现有大量的氢原子处于n=4的激发态。当向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是（　　）
A．频率最大的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属箔能发生光电效应
8．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
9．用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大．则
A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大
B．金属A的逸出功比金属B逸出功大
C．金属A的截止频率比金属B的截止频率低
D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速
10．有关黑体和光电效应，下列说法中不正确的是（　　）
A．如果用紫光照射某种金属能发生光电效应，改用蓝光照射该金属可能发生光电效应
B．同种颜色的光照射某金属板时，在能发生光电效应的前提下，光照越强饱和电流值越大
C．黑体是黑色的
D．黑体辐射的强度只与温度有关
11．如图甲所示为一种微光夜视仪，它是利用夜间目标反射的低亮度自然光，经物像物镜组聚焦于像增强器的光阴极面，激发出光电子；光电子经光电倍增器加速，再聚焦、成像、放大，从而把一个只被微弱自然光照明的远方日标变成适于人眼观察的可见光图像。实现更有效地目视观察（过程示意图如图乙所示）。已知光阴极面材料的逸出功为W。普朗克常量为h。下列说法正确的是（　　）
A．微光夜视仪与红外线夜视仪的原理相同
B．用微光夜视仪观察目标时光阴极带负电
C．从光阴极面逸出光电子的最大初动能可能等于W
D．微光夜视仪遇强闪光时会有晕光现象，是因为入射光阴极面的微光频率大
12．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偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（　　）
A．增大a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．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度
13．如图所示，一束复色光经平行玻璃砖后分成a、b、c三种单色光。下列说法正确的是（　　）
A．c光的折射率最大
B．c光在玻璃砖中的波长最大，速度也最大
C．三种单色光从水中射向水面发生全反射时，c光的临界角最大
D．在相同条件下做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹的中心间距最大
E.若b光照射锌板恰能发生光电效应，则c光照射锌板也能发生光电效应
14．下列说法正确的是（　　）
A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子
B．阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流
C．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方
D．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性
15．图1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2所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则（　　）
A．若将滑动变阻器的滑片左移，电路中光电流可能会减小
B．若将电源反接，电路中不可能出现光电流
C．若阴极K的逸出功为1.05eV，则逸出的光电子最大初动能为2.4×10-19J
D．若阴极K的逸出功为1.05eV，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应
16．某种金属在绿光照射下恰能产生光电效应。现用紫光或红光照射，能否产生光电效应？为什么？
17．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J，已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m/s，求能使锌产生光电效应的单色光的最低频率。(保留1位小数)
参考答案
1．B
【详解】
ABCD．麦克斯韦建立了系统的电磁场理论并预言电磁波存在，ACD错误，B正确。
故选B。
2．C
【详解】
A、根据爱因斯坦光电效应方程可知能否发生光电效应与光照强度无关，故选项A错误；
B、发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为，W为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度强弱，故选项B错误；
C、光照强度减弱，单位时间内照射到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，故选项C正确；
D、某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项D错误；
故选选项C．
3．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。
4．A
【分析】
光电效应方程为EK=hγ﹣W0，根据EK与γ的关系判断金属乙发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系。
【详解】
根据光电效应方程
EK=hγ﹣W0
知
EK=hγ﹣hγ0
知图线的横轴截距表示截止频率，图线的斜率表示普朗克常量，知图线应用a图线平行，因为金属不同，则截止频率不同。
故选A。
5．C
【详解】
光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性，故A不符合题意；只要入射光频率超过金属的截止频率，就可以发生光电效应，故B不符合题意；因为能级是量子化的，则能级差也是量子化的，辐射的光子能量也是量子化的，所以原子光谱为线状谱，故C符合题意；原子处在基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，故D不符合题意。
故选C．
【点睛】
光电效应实验证实了光具有粒子性；当入射光的频率大于极限频率时发生光电效应；氢原子光谱为线状谱；原子处在基态时最稳定．
6．C
【详解】
A：在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不是成正比．故A项错误．
B：光不是高速运动的微观粒子，但每个光子都具有波粒二象性．故B项错误．
C：光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率，故C项正确．
D：光电效应中，用频率为ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，则极限频率比绿光频率低，也可能小于红光频率，所以改用频率为ν2的红光照射该金属可能发生光电效应．故D项错误．
7．A
【详解】
A．根据
由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光，能量最大，频率最大，故A正确；
B．根据
由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光，能量最小，频率最小，故B错误；
C．大量的氢原子处于n=4的激发态，可能发出光子频率的种数
种
故C错误；
D．n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量为1.89eV，小于金属的逸出功，不能使金属铂发生光电效应，故D错误。
故选A。
8．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.
9．C
【详解】
A、根据光电效应方程和照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，可知金属A的逸出功比金属B的逸出功小，金属A的截止频率比金属B的截止频率低，增大光照强度，单色光的频率不变，则光子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中的速度小于光速，故C正确，ABD错误．
10．B
【详解】
A．根据光电效应方程
可知，紫光的光子能量大于逸出功。而光子的能量取决于频率，紫光的频率大于蓝光的频率，因此蓝光的光子能量不一定大于该金属的逸出功，因此不一定能发生光电效应，A错误；
B．发生光电效应时，当光照越强，单位时间内到达金属表面的光子数量越多，逸出的电子的数量也会越多，因此饱和电流值越大，B正确；
C．黑体是指能全部吸收投射来的各种波长的电磁波而不发生反射，因此黑体不是黑色，C错误；
D．黑体辐射的强度除了与温度有关之外还与表面情况及材料有关，D错误。
故选B。
11．C
【详解】
A．微光夜视仪是一种利用光电效应现象的特殊望远镜，光阴极发出的光电子经光电倍增器加速，再聚焦，放大、成像；红外线夜视仪是利用不同温度物体辐射的红外线频率、强度不同，通过光敏元件转换成电信号成像，选项A错误；
B．当入射光频率大于阴极面材料的截止频率时产生光电效应现象，有光电子逸出，光阴极带正电，选项B错误；
C．设入射光的频率为，由光电效应方程
可知，可能大于、等于或小于W，选项C正确；
D．微光夜视仪遇强闪光时，因单位时间内照射到光阴极面的光子数较多，逸出的光电子较多，从而产生晕光现象，与入射光的频率无关，选项D错误；
故选C。
12．C
【详解】
A．a光照射时验电器的指针偏转，说明有光电流。增大a光的强度，光电流增大，验电器的指针偏角一定增大，A错误；
B．a光照射金属板时，电子被击出，金属板带正电，所以验电器的金属小球带正电，B 错误；
C．由题意可知a光的频率大于b光的频率
再根据波速、波长和频率的关系
可得
C正确；
D．光在真空中的速度相等，D错误。
故选C。
13．ADE
【详解】
A．c光的偏折程度最大，则c光的折射率最大，选项A正确；
B．根据
可知，c光在玻璃砖中的速度最小，根据
可知，波长最小，选项B错误；
C．三种单色光从水中射向水面发生全反射时，根据
c光的临界角最小，选项C错误；
D．在相同条件下做双缝干涉实验，根据
因a光的波长最大，则a光相邻亮条纹的中心间距最大，选项D正确；
E．因c光的频率大于b光，则若b光照射锌板恰能发生光电效应，则c光照射锌板也能发生光电效应，选项E正确。
故选ADE。
14．AC
【详解】
A．普朗克把最小的能量单位叫做能量子，故A正确；
B．原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，故B错误；
C．光子到达频率高的区域就是光亮区，故C正确；
D．在康普顿效应中，光子动量减小，据
可以知道波长变大，故康普顿效应说明光子不仅具有能量，也具有动量，具有粒子性，故D错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
A．若将滑片左移，则加在光电管上的正向电压变小，单位时间内流过光电管横截面积的光电子数目将减小，故光电流会减小，所以A项正确；
B．若将电源反接，加在光电管上的电压变成反向电压，若电压小于遏止电压，则电路中也会有光电流产生，故B项错误；
C．从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光子的能量为：
若阴极K的逸出功为1.05 eV，则逸出的光电子最大初动能为：
故C项正确；
D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光有6种，其中只有从n=4能级向n=3能级跃迁光子能量（0.66eV）小于阴极K逸出功的数值1.05 eV。所以，有5种光子能使阴极K发生光电效应，故D项错误；
故选AC。
16．见解析
【详解】
绿光照射能产生光电效应，说明绿光的频率高于此金属的极限频率，紫光比绿光频率高，所以紫光的频率也一定高于极限频率，能产生光电效应；而红光比绿光频率低，所以不能确定红光照射能否产生光电效应。
17．8.1×1014Hz
【详解】
入射光照射到锌板上，发生光电效应，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，其中ν＝，代入数据可知，逸出功
W0＝5.35×10－19 J
能使锌产生光电效应的单色光的最低频率
ν0＝≈8.1×1014 Hz