4.2光电效应方程及其意义 同步作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
4.2光电效应方程及其意义 同步作业（解析版）
1．对于光电效应现象，我们发现存在截止频率，对于某种金属，在绿光照射下可以发生光电效应，那么在黄光的照射下，是否能发生光电效应（　　）
A．也许会
B．一定会
C．一定不会
D．与黄光的强度有关
2．微光夜视仪是借助于光增强器把目标反射回来的微弱光激发的光电流放大并转换为可见图像，以实现夜间观察的仪器。在军事、刑侦等领域有重要的应用，光电流放大的简化电路原理图如图所示。将开关S闭合，使某种颜色的入射光照射到光电阴极上，虚线框内电路出现光电流。下列措施一定能使虚线框内的光电流变大的是（　　）
A．仅增大原入射光的光照强度
B．仅使滑动变阻器R1的滑片向a端移动
C．仅使滑动变阻器R2的滑片向d端移动
D．仅使滑动变阻器R2的滑片向c端移动
3．已知普朗克常量为，元电荷，如图所示为金属钙的遏止电压Uc随入射光频率v变化的图像，图像中v0的数值约为（ ）
A． B． C． D．
4．研究光电效应电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压的关系图象中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示为研究光电效应的实验装置，当用某一频率的光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，下列说法正确的是（　　）
A．若仅减弱该光束的光照强度，可能不再发生光电效应
B．若仅增强该光束的光照强度，其饱和光电流一定增大
C．若仅增大光电管两极的电压，其饱和光电流一定增大
D．仅将电源正负极反接，一定没有光电流产生
6．图甲所示是研究光电效应的电路图，图乙所示是光电流与电压的关系。根据图甲和图乙中提供的信息，下列说法正确的是（　　）
A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值
B．在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越小
C．蓝光比黄光的饱和电流大
D．对一定颜色（频率）的光，光越强，遏止电压越高
7．以下现象能显著表现出光的波动性的是（　　）
A．单色光经过杨氏双缝后在屏上得到明暗相间的图样
B．紫外线照射锌板，使电子从锌板表面逸出
C．光在同一种均匀介质中沿直线传播
D．光经过三棱镜后发生偏折
8．光电效应实验中，下列表述正确的是（　　）
A．金属的逸出功与入射光的频率有关
B．入射光足够强就会有光电流
C．遏止电压与入射光的频率成正比
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电效应
9．在探究光电效应现象时，某小组的同学使用频率为的单色光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为Ek，已知普朗克常量用h表示，则（　　）
A．用频率为的单色光照射该金属时有可能发生光电效应
B．用频率为2的单色光照射该金属时逸出的光电子最大初动能等于2Ek
C．该金属的逸出功为
D．若增加该光的强度，则逸出的光电子最大初动能增大
10．用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.0eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.77V时，电流表读数为0，则（　　）
A．电键K断开后，没有电流流过电流表G
B．所有光电子的初动能为0.7eV
C．光电管阴极的逸出功为2.3eV
D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
11．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，-b），下列说法中正确的是（　　）
A．普朗克常量为
B．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
C．仅提高照射光频率，金属的逸出功增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数增大
12．下表为四种金属逸出功的值
金属 钨 钙 钾 铷
逸出功 4.54 3.20 2.25 2.13
已知普朗克常量为，电荷，如图所示为某金属的遏止电压随入射光频率变化的图像，该金属为（　　）
A．钨 B．钙 C．钾 D．铷
13．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图像分别如图中的a、b所示，下列判断正确的是（　　）
A．甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
B．乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率
C．改变入射光强度不会对图线a与b产生任何影响
D．图线a与b的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系
14．如图所示。是某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压与入射光频率的关系图像。则由图像可知（　　）
A．遏止电压随金属的极限频率增大而增大
B．图像的斜率表示普朗克常量h
C．该金属的逸出功等于
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
15．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象，由图象可知（　　）
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，产生的光电子的最大初动能为
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
16．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν作出Uc－ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．图乙中频率ν1、ν2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：
(1)普朗克常量h；
(2)该金属的截止频率ν0.
17．可利用如图1所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子，K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调。
(1)a.电源按图1所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，试判断：光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动？
b.现有一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板，求电子到达A极板时的动能Ek；
(2)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压UC与入射光的频率。根据他的方法获得的实验数据绘制成如图2所示的图线。已知电子的电量e=1.610－19C，求普朗克常量h。（将运算结果保留1位有效数字）
参考答案
1．A
【详解】
因为黄光的频率小于绿光的频率，所以在黄光的照射下，根据可知可能会发生光电效应，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．A
【详解】
A．增大原入射光的光照强度，单位时间产生的光电子数变多，则光电流变大。故A正确；
BCD．改变滑动变阻器的滑片位置，目的是改变电路中的电压分配，光电流存在饱和值，故仅依靠改变电压是不能使虚线框内的光电流一定变大的。故BCD错误。
故选A。
3．A
【详解】
根据
当时
解得
当时
故选A。
4．C
【详解】
遏止电压不会随光的强弱而变化，光的强弱会影响饱和电流的大小，光照越强，饱和电流越大；故C正确，ABD错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．若仅减弱该光束的光照强度，则单位时间内逸出的光电子数目减少，但不会影响光电效应的产生，故A错误；
B．若仅增强该光束的光照强度，则单位时间内逸出的光电子数目增加，其饱和光电流一定增大，故B正确；
C．饱和光电流与两极电压无关，故C错误；
D．仅将电源正负极反接，逸出的光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流产生，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．随着所加电压的增大，电流增大，当达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，趋于一个饱和值，故A正确；
B．由图线可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故B错误；
C．由图可知蓝光的饱和光电流不一定比黄光大，故C错误；
D．根据光电效应方程
Ekm=hv-W0
以及
Ekm=eUc
可得，遏止电压随入射光的频率增大而增大，与入射光的强度无关，即光的频率不变，遏止电压不变，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】
A．单色光经过杨氏双缝后在屏上得到明暗相间的图样，这是波的干涉现象，A正确；
B．紫外线照射锌板，使电子从锌板表面逸出，这是光的粒子性的体现，B错误；
C．光在同一种均匀介质中沿直线传播，这与波动性无关，C错误；
D．光经过三棱镜后发生偏折，这是光的色散，是折射率不同造成的结果，D错误；
故选A。
8．D
【详解】
A．金属的逸出功是由金属本身决定的物理量，与入射光的频率无关，选项A错误；
B．能否发生光电效应是由光的频率决定的，与入射光的强度无关，选项B错误；
C．根据
可知，遏止电压随入射光的频率增大而增大，但不是成正比，选项C错误；
D．根据光电效应的规律可知，入射光频率大于极限频率才能产生光电效应，选项D正确。
故选D。
9．A
【详解】
A．因为使用频率为的单色光照射某金属时能发生光电效应，则用频率为的单色光照射该金属时有可能发生光电效应，选项A正确；
B．根据光电效应方程，用频率为的单色光照射时
用频率为2的单色光照射该金属时
可知用频率为2的单色光照射该金属时，逸出的光电子最大初动能不等于2Ek，选项B错误；
C．根据可知，该金属的逸出功小于，选项C错误；
D．逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，选项D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．光电管两端接的是反向电压，当电键断开后，光电管两端的电压为零，逸出的光电子能够到达另一端，则仍然有电流流过电流表G，故A错误；
B．当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表的读数为0，可知遏止电压为0.7V，根据动能定理得
则光电子的最大初动能为0.7eV，故B错误；
C．根据光电效应方程
代入解得逸出功
故C正确；
D．改用能量为1.5eV的光子照射，因为光子能量小于逸出功，则不会发生光电效应，没有光电流，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．根据可得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为
那么普朗克常量为
选项A正确；
B．根据光电效应方程可以知道，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，选项B错误；
C．金属的逸出功不会随着入射光的频率变化而变化，选项C错误；
D．若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表G的示数会减小，选项D错误。
故选A。
12．A
【详解】
根据光电效应方程知
对照图象可知，金属产生光电效应的极限频率为
则该金属的逸出功等于
对照表格可知该金属为钨。
故选A。
13．CD
【详解】
ABD．根据光电效应方程知，图线的斜率表示普朗克常量，则a与b一定平行，且两斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关系；图线的横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大，逸出功较大，故AB错误，D正确；
C．若改变入射光强度，入射光的频率不变，金属的逸出功也不变，则不会对图线a与b产生任何影响，选项C正确；
故选CD。
14．CD
【详解】
A．根据光电效应方程和可得
金属的极限频率增大时，遏止电压会减小，故A错误；
B．图像的斜率
故B错误；
C．当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，则有
故C正确；
D．入射光的频率为时，根据光电效应方程可知产生的光电子的最大初动能为
故D正确；
故选CD。
15．ABD
【详解】
根据光电效应方程，有，其中为金属的逸出功，所以有，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者，当入射光的频率为时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为2E，当入射光的频率为时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故ABD正确，C错误。
故选ABD。
16．h，
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek得
结合图像知
普朗克常量
截止频率
17．(1)a.加速运动；b.；(2)
【详解】
(1)a.根据电源的正负极和电路可知A极板的电势高于K极板，则光电子可加速运动；
b.电子由初速度为零加速，由动能定理得：
(2)爱因斯坦光电效应方程
遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由K极板运动到A极板动能减为0，根据动能定理有：
联立以上各式得∶
可见，对于确定的金属来说，一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。斜率为普朗克常量与元电荷常量之比，由图像求得斜率：
得普朗克常量：
代入数据得：