4.1光电效应 同步练习（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 同步练习（解析版）
1．甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的a、b所示。下列判断正确的是（　　）
A．图线a与b不一定平行
B．图线a与b的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系
C．乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率
D．甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大
2．以下现象能说明光具有粒子性的是（　　）
A．用紫外线照射锌板时有电子射出
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色
D．泊松亮斑
3．关于光电效应，下列说法中正确的是
A．金属的逸出功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”，入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应
4．大量的氢原子处于n = 4能级，该能级的氢原子向低能级跃迁时能向外辐射不同频率的光子，从n = 3能级跃迁到 n = 2能级时辐射的光子频率为v0．若某种金属的极限频率为v0，则下列说法中正确的是（ ）
A．氢原子跃迁向外辐射的光子中有6种能使该金属发生光电效应现象
B．由n = 4能级向低能级跃迁时，在辐射出的所有光子中只有一种不能使该金属发生光电效应
C．用辐射出的光子照射该金属时，光子的频率越大该金属的逸出功越大
D．当该金属发生光电效应时，入射光的强度越大，则光电子的最大初动能越大
5．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图（a）所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图（b）所示。则正确的是（　　）
A．乙光的频率大于甲光的频率
B．甲光的波长小于丙光的波长
C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量
D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能
6．用相同频率的光照射两块不同材质的金属板M、N，金属板M能发生光电效应，金属板N不能发生光电效应。则（　　）
A．金属板M的逸出功大于金属板N的逸出功
B．若增加光的照射强度，则金属板N有可能发生光电效应
C．若增加光的照射强度，则从金属板M中逸出的光电子的最大初动能会增大
D．若增加光的照射强度，则单位时间内从金属板M中逸出的光电子数会增加
7．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的变化图线，普朗克常量，电子电荷量，由图可知（　　）
A．该金属的截止频率为
B．该金属的截止频率为
C．该图线的斜率表示普朗克常量的倒数
D．该金属的逸出功约为0.5eV
8．如图所示为研究光电效应的实验装置，闭合开关，滑片P处于滑动变阻器中央位置，当一束单色光照到此装置的碱金属表面K时，电流表有示数，下列说法正确的是（　　）
A．若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能增大，电流表示数也增大
B．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，碱金属的逸出功都不变
C．保持频率不变，当光强减弱时，发射光电子的时间将明显增加
D．若滑动变阻器滑片右移，则电压表示数一定增大，电流表示数也一定增大
9．1905年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖，下列关于光电效应的说法正确的是（　　）
A．只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应
B．电子脱离某种金属所做的功叫这种金属的逸出功，其与入射光的频率和强度无关
C．用不同频率的光照射同种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能都相同
D．发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，单位时间内射出的光电子数将减少
10．光子能量e=2.49eV的蓝光分别照射到甲、乙两种金属表面上，甲金属的逸出功W1=1.90eV，乙金属的逸出功W2=2.25eV。同时按照密立根的方法进行实验，可以测得两种金属相应的遏止电压。则（ ）
A．甲金属的截止频率比乙金属的大
B．甲金属逸出的光电子最大初动能比乙的小
C．按照密立根的方法进行实验，测得其相应的遏止电压甲的比乙的大
D．紫光分别照射到甲、乙两种金属表面上，不会有光电子逸出
11．三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．用入射光甲照射金属b，可能发生光电效应
B．用入射光乙照射金属c，一定发生光电效应
C．用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应
D．用入射光乙和丙同时照射金属a，一定发生光电效应
12．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是（　　）
A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小
B．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大
C．只增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．只增加入射光的照射时间，光电子的总大初动能将增大
13．某同学研究光电效应的实验电路如图所示，用不同的光分别照射同一密封真空管的钠阴极（阴极K），钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（为甲光、乙光、丙光），如图所示，则以下说法正确的是（　　）
A．甲光的强度大于乙光的强度
B．乙光的频率小于丙光的频率
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子的最大初动能
14．如图是用不同频率的光照射某金属后，得到的关于光电子最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图像。下表中列出了可见光中几种颜色的光的频率及光子的能量情况。普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是（　　）
红 橙 黄 绿 蓝 靛
频率范围/1014 Hz 3.9~4.8 4.8~5.0 5.0~5.3 5.3~6.0 6.0~7.0 7.0~7.5
光子能量范围/eV 1.61~1.98 1.98~2.06 2.06~2.19 2.19~2.48 2.48~2.89 2.89~3.09
A．表中列出的可见光中任意一种颜色的光照射该金属时，该金属都能发生光电效应
B．根据Ekm-ν图像可求出该金属的逸出功
C．当用蓝光照射该金属时发出的光电子的最大初动能范围为0.45 eV≤Ekm≤0.93 eV
D．光电效应是由于金属原子核外的电子在光照射下脱离原子核引力束缚产生的
15．金属A在一束绿光照射下恰能发生光电效应，现用紫光或红光照射时，能否发生光电效应？紫光照射A、B两种金属都能发生光电效应时，为什么逸出金属表面的光电子的最大速度大小不同？
16．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量，哪些是一定相同的？哪些是可能相同的？哪些是一定不同的？
(1)光子的能量；
(2)光电子的逸出功；
(3)光电子的动能；
(4)光电子的最大动能。
参考答案
1．B
【分析】
考查光电效应有关知识。
【详解】
A．根据光电效应方程
图线的斜率代表普康克常量，两直线一定平行，A错误；
B．普朗克常量与入射光和金属材料均无关系，B正确；
C．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，也就是金属的极限频率，故乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率，C错误；
D．由A项可知，甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率小，D错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．用紫外线照射锌板时有电子射出，这是光电效应现象，说明光的粒子性，选项A正确；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样，这是薄膜干涉现象，说明光的波动性，选项B错误；
C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象，说明光的波动性，选项C错误；
D．泊松亮斑，这是光的衍射现象，说明光的波动性，选项D错误；
故选A。
3．D
【详解】
A．金属的逸出功是由金属本身来决定的，与入射光的频率无关，故A错误；
B．光电流大小与单位时间内逸出的光电子数成正比，而入射光的强度与单位时间内接收到的光子数成正比，所以发生光电效应时，单位时间内发射出的光电子数跟入射光的强度成正比，故B错误；
C．不可见光中的紫外线照射金属产生的光电子的最大初动能大于可见光照射金属产生的光电子的最大初动能，但是不可见光中红外线的频率低于可见光的频率，所以用红外线照射金属产生的光电子的最大初动能应小于用可见光照射金属产生的光电子的最大初动能，故C错误；
D．与金属的“最大波长”相对应的是金属的极限频率，入射光的波长大于金属的“最大波长”即入射光的频率小于金属的极限频率时，不能发生光电效应，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
大量的氢原子由n＝4能级向低能级跃迁时能向外辐射种频率的光子，其中由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射出来的光子频率小于ν0，不能使该金属发生光电效应现象，故A错误，B正确；金属的逸出功与入射光的频率无关，由金属本身的性质决定，故C错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，故D错误．所以B正确，ACD错误．
5．A
【详解】
乙丙两个的遏止电压相等，且大于甲光的遏止电压，根据知乙丙两光照射产生光电子的最大初动能相等，大于甲光照射产生的光电子最大初动能；根据光电效应方程知逸出功相等，知乙丙两光的频率相等，大于甲光的频率；所以乙丙两光的光子能量相等大于甲光的光子能量；甲光频率小于乙丙两光的频率，则甲光的波长大于乙丙两光的波长，故A正确，B、C、D错误；
故选A。
6．D
【详解】
A．金属板M能发生光电效应，金属板N不能发生光电效应，说明入射光的频率大于金属板M的极限频率而小于金属板N的极限频率，由，知金属板M的逸出功小于金属板N的逸出功，故A错误；
B．能否发生光电效应取决于入射光的频率和金属的极限频率的大小关系，而与光的照射强度无关，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程可知，在金属板M逸出功一定的情况下，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，故C错误；
D．在能发生光电效应的前提下，若增加光的照射强度，则单位时间内从金属板M中逸出的光电子数增加，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
AB．当最大初动能为零时，入射光的光子能量与逸出功相等，即入射光的频率等于金属的截止频率，可知金属的截止频率为，B错误，A正确；
C．根据
图线的斜率表示普朗克常量，C错误；
D．金属的逸出功为
D错误。
故选A。
8．B
【详解】
A．若仅增大该单色光入射的强度，由于每个光子的能量不变，因此光电子的最大初动能不变，但单位时间内射出的光电子数增多，因此光电流增大，故A错误；
B．逸出功由金属材料自身决定，与是否有光照无关，故B正确；
C．发生光电效应不需要时间积累，只要入射光的频率大于极限频率即可，故C错误；
D．若滑动变阻器滑片右移，则电压表示数一定增大，光电管两端电压增大，会使到达阳极的光电子数减少，电流表示数减小，若光电管两端电压超过遏止电压，光电子不能到达阳极，电流表没有示数，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．要有光电子逸出，则光电子的最大初动能，即只有入射光的频率大于金属的极限频率，即波长小于极限波长时，才会有光电子逸出，故A错误；
B．逸出功就是使电子脱离金属所做功的最小值，金属的逸出功是金属的固有属性，与入射光的频率和强度无关，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程
可知光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同频率的光照射发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能不同，故C错误；
D．发生光电效应时，对于一定频率的光，减弱入射光的强度，则单位时间内入射的光子的数目越少，所以单位时间内发出光电子的数目越少，故D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A、由于，根据可知甲金属的截止频率比乙金属的截止频率小，故选项A错误；
B、根据爱因斯坦光电效应方程：可知甲金属逸出的光电子最大初动能比乙的大，故选项B错误；
C、由于可知测得相应的遏止电压甲的比乙的大，故选项C正确；
D、紫光的频率高于蓝光的频率，根据光电效应发生的条件，紫光分别照射到甲乙两种金属表面上，一定会有光电子逸出，故选项D错误；
说法正确的选选项C。
11．D
【详解】
A项：三种光线的波长λ 甲 ＞λ 乙 ＞λ 丙 ，知γ 甲 ＜γ 乙 ＜γ 丙 ，因为乙光照射金属b，恰能发生光电效应，甲的频率小于乙的频率，所以甲光照射金属b，不能发生光电效应．故A错误；
B项：因为丙光照射金属c，恰能发生光电效应，乙的频率小于丙的频率，所以乙光照射金属c，不能发生光电效应，故B错误；
C项：甲光和乙光的频率均小于丙光，丙光照射恰能发生光电效应，所以两光照射不能发生光电效应，故C错误；
D项：因为乙光和丙光的频率均大于甲光的频率，甲光照射能发生光电效应，所以乙和丙光照射一定能发生光电效应，故D正确．
故应选D．
12．B
【详解】
A．金属逸出功是由金属本身的性质决定的，与入射光的频率无关，A错误；
B．根据光电效应方程
可知只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，B正确；
CD．光电子的最大初动能与入射光的频率和材料的逸出功有关，与入射光的强度以及照射时间无关，CD错误。
故选B。
13．ABD
【详解】
根据
入射光的频率越高，对应的反向截止电压越大。
B．由图可知甲光和乙光对应的反向截止电压相等，且小于丙光的反向截止电压，因此甲乙光频率相等，小于丙光的频率，故B正确；
A．由图可知，甲光的饱和光电流大于乙光的饱和光电流，而甲光和乙光的频率相等，所以甲光的光强大于乙光的光强，故A正确；
C．由于甲、乙、丙三种光照射的是同一光电管，故乙光对应的截止频率等于丙光的截止频率，故C错误；
D、由光电效应方程
由于甲光的频率小于丙光的频率，故甲光对应的光电子的最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，故D正确。
故选ABD。
14．BD
【详解】
A．由Ekm ν图像可知，该金属的极限频率为νc＝5.0×1014 Hz，由表中的数据可知红光的频率小于该金属的极限频率，因此红光照射该金属不会出现光电效应，A错误；
B．该金属的逸出功为
W0＝hνc＝6.6×10－34×5.0×1014 eV＝2.06 eV
B正确；
C．由表格知蓝光光子能量范围为2.48~2.89 eV，又该金属的逸出功为2.06 eV，根据光电效应方程
可得
0.42 eV≤Ekm≤0.83 eV
C错误；
D．光电效应是由于金属原子核外的电子在光照射下吸收光子，脱离原子核引力束缚产生的，D正确。
故选BD。
15．见解析
【详解】
由题知金属A在绿光照射下恰能发生光电效应，由于紫光频率大于绿光频率，则紫光照射时能发生光电效应；红光频率小于绿光频率，则用红光照射时不能发生光电效应。由光电效应方程Ek = hv - W可知，A、B两种金属的极限频率不同，故用同种光照射时，逸出的光电子最大初动能不同，光电子的最大速度大小不同。
16．(1)一定相同；(3)可能相同；(2)(4)一定不同
【详解】
(1)光子的能量
由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同。
(2)逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同。
(3)由
同一束单色光频率相同，故照射光子的能量相同，锌片和银片的逸出功不同，则光电子的最大初动能不同，但逸出光电子的初动能（介于零和最大值之间）可能相同。
(4)由
同一束单色光频率相同，故照射光子能量相同，锌片和银片的逸出功不同，则光电子的最大初动能一定不同。