4.1光电效应 同步作业（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 同步作业（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．下列判断正确的是（ ）
A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大
B．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短
C．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大
D．若增加入射光的强度，逸出的光电子最大初动能相应增加
2．光电效应实验得出了很多重要的实验结论．下列对光电效应的说法中，正确的是（ ）
A．每种金属都存在一个极限频率，极限频率越大的金属材料的逸出功越大
B．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，从而从金属表面逸出
C．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
D．发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能越大
3．下列有关光现象的说法中正确的是（ ）
A．太阳光下的肥皂泡表面呈现出彩色条纹，这是光的衍射现象
B．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将两缝间距增大，则条纹间距一定变大
4．如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是（　　）
A．锌板带正电，验电器带正电
B．锌板带负电，验电器带负电
C．若改用蓝光照射锌板，验电器的指针一定不会偏转
D．若改用红外线照射锌板，只要照射时间足够长，验电器的指针一定也会偏转
5．如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.22eV的金属钾。下列说法正确的是（　　）
A．这群氢原子能辐射出六种不同频率的光，其中从n=4能级跃迁到n=3能级所发出的光波长最小
B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能增大，电势能减小
C．能发生光电效应的光有三种
D．金属钾表面所发出的光电子的最大初动能是12.75eV
6．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C中。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为，钠的极限频率为，电子的电荷量为，下列说法正确的是（　　）
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长应大于
B．若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作
C．若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为，报警时，时间内射向光电管钠表面的光子数至少是
D．若S发出的光能使光电管发生光电效应，则光波的频率越高，光电烟雾探测器灵敏度越高
7．在光电效应实验中，某同学用同一光电管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（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（　　）
A．丙光的频率大于乙光的频率
B．甲光的频率大于乙光的频率
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大于丙光的光电子最大初动能
8．光电效应实验如图所示，当用紫外线照射该锌板时，验电器的铝箔有张角，则该实验（　　）
A．验电器带负电 B．证明光具有粒子性
C．入射光如果换成红光，验电器的铝箔仍然有张角
D．若照射光频率加倍，光电子的最大初动能也加倍
9．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．
组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的最大动能
第一组 1 4.0 弱 29 0.9
2 4.0 中 43 0.9
3 4.0 强 60 0.9
第二组 4 6.0 弱 27 2.9
5 6.0 中 40 2.9
6 6.0 强 55 2.9
由表中数据得出的论断中不正确的是（ ）
A．两组实验采用了不同频率的入射光
B．两组实验所用的金属板材质不同
C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV
D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
10．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．增大b光的强度，验电器指针偏转
D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
11．关于光电效应，下列说法正确的是
A．入射光的频率低于截止频率时才会发生光电效应现象
B．在光照条件不变的情况下，随着所加电压增加，光电流会一直增加
C．光电子的最大初动能不仅与入射光的频率有关，还与光电管两端所加电压有关
D．光电效应现象揭示了光的粒子性
12．用如图所示装置做光电效应实验，下述正确的是（　　）
A．光电效应现象是由爱因斯坦首先发现的
B．实验现象揭示了光具有波动性
C．实验中，光电子从锌板逸出，验电器带正电
D．实验中，若用可见光照射锌板，也能发生光电效应
13．对光电效应的理解正确的是（ ）
A．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
B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子
C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
14．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（玻璃砖上下表面足够大、对a、b两种光的折射率均大于1.5），直线OO′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光光子的频率大于b光光子的频率
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．只要折射角相同，a光在玻璃砖中传播的时间小于b光在玻璃砖中传播的时间
15．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光
A．若蓝光照射某金属可以发生光电效应，则红光照射时也一定可以发生光电效应
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大
C．从该玻璃中射入空气发生全反射时，蓝光临界角较大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较小
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．太阳现在正处于主序星演化阶段它主要是由电子和H、等原子核组成维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：释放核能，这些核能最后转化为辐射能．
已知质子质量，氦核的质量，电子质量，光速试求每发生一次上述核反应所释放的核能；
用上述辐射中产生的波长为400nm某一单色光去照射逸出功为金属材料铯时，能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能保留三位有效数字，普朗克常量
参考答案
1．C
【分析】
金属的截止频率由金属本身的性质决定，根据光电效应方程判断出最大初动能与什么因素有关．
【详解】
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，知红光和蓝光的频率都大于金属的截止频率．金属的逸出功与照射光的频率无关．故A错误；发生光电效应的时间极短，即逸出光电子在瞬间完成，小于10-9s，与光的频率无关，故B错误；根据光电效应方程得，Ekm=hv-W0，金属的逸出功不变，红光的频率小，蓝光的频率大，则蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大，与光照强度无关，故C正确，D错误．故选C
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程Ekm=hv-W0．
2．A
【解析】
每种金属都存在一个极限频率，极限频率越大的金属材料的逸出功越大，选项A正确；金属内的每个电子只能吸收一个光子，当电子的能量大于金属的逸出功时从金属表面逸出，选项B错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，即使光照射的时间足够长，也不能使金属产生光电效应，选项C错误；发生光电效应时，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大，选项D错误；故选A.
3．B
【详解】
A．太阳光下的肥皂泡表面呈现出彩色条纹，这是光的干涉现象。故A错误；
B．遥控器是利用发出红外线，波长较长，来变换频道的，故B正确；
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太小，波长太长，故C错误；
D．根据双缝干涉条纹间距公，仅将双缝间距增大，则条纹间距一定变小，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】
AB．用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电， B错误，A正确；
CD．当入射光的频率达到极限频率，就可以发生光电效应，因为蓝光和红外线的频率小于紫光，所以，不一定发生光电效应，验电器的指针不一定发生偏转，CD错误。
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
A．根据
这群氢原子能辐射出六种不同频率的光，其中从n=4能级跃迁到n=3能级所发出的光频率最小，波长最长，故A错误；
B．氢原子向外辐射光子的过程中，能量减小，半径减小，动能增加，电势能减小，故B正确；
C．在所有辐射出的光子中，只有从n=4跃迁到n=3，以及从n=3跃迁到n=2辐射的光子能量小于逸出功，所以能发生光电效应的光有四种，故C错误；
D．从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时产生的光电子最大初动能最大，最大值为
12.75eV－2.22eV=10.53eV
故D错误。因此本题正确答案为B.
6．C
【详解】
A．根据可知，要使该探测器正常工作，光源发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；
C．光电流最小为时，报警系统报警，则时间内产生的光电子的个数最少为，时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；
D．光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．在光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，遏止电压越大，丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，丙光的频率大于乙光的频率，A正确；
B．甲光和乙光的遏止电压相同，则它们的频率相同，B错误；
C．不同金属的截止频率不同，同一金属的截止频率相同，与入射光无关，所以乙光和丙光照射的阴极材料截止频率相同，C错误；
D．根据
甲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，D错误。
故选A。
8．B
【详解】
A．当紫外线照射锌板时，锌板失去电子，带正电，故验电器带正电，A错误；
B．紫外线照射锌板，发生光电效应，证明光具有粒子性，B正确；
C．因为紫外线的频率大于红光的频率，故入射光如果换成红光，验电器的铝箔不一定有张角，C错误；
D．根据公式
可知，若照射光频率加倍，光电子的最大初动能增大，但不是加倍，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
由爱因斯坦质能方程比较两次实验时的逸出功和光电流与光强的关系解题
由题表格中数据可知，两组实验所用的入射光的能量不同，由公式可知，两组实验中所用的入射光的频率不同，故A正确；
由爱因斯坦质能方程可得：第一组实验：，第二组实验：，解得：，即两种材料的逸出功相同也即材料相同，故B错误；
由爱因斯坦质能方程可得：，故C正确；
由题表格中数据可知，入射光能量相同时，相对光越强，光电流越大，故D正确．
10．D
【详解】
A、增大a光的强度，单位时间内发出的光电子数目增多，则验电器的指针偏角增大，故A错误；
B、a光照射金属板时，发生光电效应，有光电子逸出，金属板带正电，所以验电器金属小球带正电，故B错误；
C、用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现b光照射时指针未偏转，根据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可知b的频率小于该金属的极限频率，增大b光的强度，或增大b光的照射时间都不能使金属发生光电效应，验电器的指针偏角一定不偏转，故C错误；
D、因为a光的频率大于b光的频率，则辐射a光的两能级差大于辐射b光的两能级差，因为n=4和n=1间的能级差大于n=5和n=2之间的能级差，则从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的，可能是b光，故D正确；
故选D．
【点睛】
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，根据光电效应的条件比较出a、b两光的频率大小，从而比较波长的大小，能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差．
11．D
【解析】
【详解】
A.由光电效应规律，当v＞v0时才会发生光电效应，故A错误；
B.当电流达到饱和光电流时，电压增大，电流不变，故B错误；
C.由光电效应方程：Ek＝hv W0，光电子的最大初动能与电压无关，故C错误；
D.光电效应说明 了光不是连续，而是一份一份的，提示了光的粒子性，故D正确；
12．C
【解析】
【详解】
A、光电效应是由赫兹首先发现的，故A错误．B、光电效应现象揭示了光具有粒子性，故B错误．C、光电效应现象中，光电子从锌板逸出，验电器带正电，故C正确．D、光电效应中应该用紫外线照射锌板，当用可见光时，频率降低，小于极限频率，则不满足光电效应反生条件．故D错误．故选C．
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应方程，知道光电效应说明光具有粒子性，理解光电效应发生的条件．
13．BC
【详解】
按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小。
故选BC。
14．BD
【详解】
A．由题图可知，玻璃对a光的偏折能力小于对b光的，故
na其频率关系为
νa<νb
故A错误；
B．由于两束光频率
νa<νb
故a光能使某种金属发生光电效应，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
Δx＝λ
可知a光的条纹间距比b光大。故C错误；
D．由于
na光在玻璃砖中的传播速度
va>vb
若折射角相同，则两束光的传播路程相同，故a光在玻璃砖中传播的时间小于b光在玻璃砖中传播的时间。故D正确。
故选BD。
15．BD
【解析】
根据题意，蓝光的折射率大，则蓝色光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，若蓝光照射某金属刚好可以发生光电效应，则红光照射时不能生光电效应,故A错误；蓝光的折射率大，从以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大，故B正确;从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式，红光的折射率小，则临界角较大，故C错误；根据，蓝光的波长较短，则蓝光的相邻条纹间距较小，故D正确．所以BD正确，AC错误．
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．（1）（2）J
【分析】
根据爱因斯坦质能方程，结合质量亏损求出释放的核能；根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
【详解】
（1）根据爱因斯坦质能方程得
（2）单色光的能量为
所以可以产生光电效应最大初动能为：
J.
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应方程和爱因斯坦质能方程，并能灵活运用；注意核反应放出能量时反应物的质量大于生成物的质量．