6.1光电效应及其解释 课时检测（Word版含答案）

6.1光电效应及其解释 课时检测（解析版）
一、选择题
1．用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光电子的最大初动能为E1；若改用紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为E2，则（　　）
A．E2＝E1 B．E2>E1 C．E22．图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，使用a、b、c三束单色光在同一光电管中实验，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．a光频率最大，c光频率最小
B．a光与c光颜色不同，但a光的光照强度大
C．a光波长大于b光波长
D．a光与c光照射同一金属，逸出光电子的初动能都相等
3．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，欲使饱和光电流增大，以下说法正确的是（　　）
A．增大单色光的频率 B．减小单色光的波长
C．延长光照时间 D．增大单色光的光照强度
4．已知某种金属的极限频率为，普朗克常量为h，电子的电荷量为e。若用频率为的光照射此金属板，则该金属板的遏止电压为（　　）
A． B． C． D．
5．关于光子说对光电效应的解释，下列说法中正确的是（　　）
A．金属内的每个电子一次只能吸收一个光子
B．只要入射光强度足够大，便一定能发生光电效应
C．当入射光频率一定时，入射光越强，光电子的最大初动能就一定越大
D．光电子的最大初动能与入射光的频率、光强均有关
6．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知（　　）
A．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大
B．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大
C．单色光a和c的频率不同，且a光更弱些，a光频率最大
D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，c光频率最小
7．a、b两束光平行从扇形玻璃砖AB一侧入射，且两束光与距离相同，最终出射时，会聚于P点，则下列说法正确的是（　　）
A．真空中，a光传播速度更快
B．a光光子能量更大
C．若用a光照射金属板时，金属板逸出光电子，则b光不一定可以使金属板逸出光电子
D．b光在玻璃砖中传播时间更长
8．如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n=5的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光子照射逸出功为4.5eV的金属钨表面，则下列说法中正确的是（　　）
A．这群氢原子跃迁时可能辐射出20种不同频率的光子
B．金属钨表面所发出的光电子的最大初动能为8.56eV
C．氢原子从n=5能级跃迁到n=4能级时辐射出的光子波长最短
D．氢原子从n=5能级跃迁到n=4能级时辐射出的光子的能量为1.39eV
9．某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象。某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值U称为反向截止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到的反向截止电压分别为U1和U2.设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是（　　）
A．两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比
B．阴极K金属的极限频率
C．普朗克常量
D．阴极K金属的逸出功
10．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子的最大初动能分别为EA、EB，普朗克常量为h，则下列说法正确的是（　　）
A．A、B两种光子的频率之比为1∶2
B．所产生光电子的最大初动能之比为2∶1
C．该金属的逸出功W0=EA-2EB
D．该金属的截止频率νc=
11．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．入射光的波长越长，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
12．分别用频率为和的单色光照射同一种金属板。发出光电子的最大初动能之比为，表示普朗克常量，则此金属板的逸出功为（　　）
A． B． C． D．
13．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA。移动滑动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表G的读数为0.则（　　）
A．光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B．开关K断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为0.7 eV
D．改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流通过，但电流较小
14．如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则（　　）
A．若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中一定有电流通过
B．若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过
C．若将电源反接，光电管中可能有电流通过
D．若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过
二、解答题
15．一光电管的阴极用截止频率为的的金属铯制成，并接入如图所示的电路中。当用频率为的单色光射向阴极时，能产生光电流。移动变阻器的滑片，当电压表的示数为时，电流计的示数达到饱和电流。已知普朗克常量为，电子的质量为，电子的电荷量为，真空中的光速为。求：
(1)在时间内阴极逸出的光电子数；
(2)每个单色光的光子的动量大小；
(3)光电子到达阳极时的最大速率。
16．在研究光电效应实验中，光电管的阴极材料为铯（Cs），用某一频率的光照射，实验测得光电流随电压变化的图像如图所示。已知铯的逸出功为。
(1)铯发生光电效应的极限频率是多少；
(2)本次实验的入射光频率是多少。
参考答案
1．B
【详解】
根据光电效应方程
知入射光频率增大，则金属表面逸出的光电子最大初动能增大，即
故B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
AB．根据
因为b光的截止电压最大，则频率最大，ac截止电压相同，则频率相同，故ac颜色相同，选项AB错误；
C．根据
可知a光波长大于b光波长，选项C正确；
D．因ac的频率相等，则a光与c光照射同一金属，逸出光电子的最大初动能都相等，注意是“最大初动能”而不是“初动能”，选项D错误。
故选C。
3．D
【详解】
饱和光电流是由入射光的光强决定的，光强越大，则单位时间逸出光电子的数量越多，饱和光电流越大。而增大单色光的频率和减小单色光的波长都可以增加光电子的最大初动能；延长光照时间，不能使逸出光电子的数量以及最大初动能发生变化。
故选D。
4．A
【详解】
由光电效应方程可知
解得遏止电压为
故BCD错误，A正确。
故选A。
5．A
【详解】
A．根据光电效应的规律，一个电子一次只能吸收一个光子，选项A正确；
B．能否发生光电效应与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，选项B错误；
CD．由光电效应方程
知入射光频率越大，光电子的最大初动能就一定越大，与光的强度无关，选项CD错误。
故选A。
6．B
【详解】
由动能定理及光电效应方程可得
单色光a和c的遏止电压相同且小于单色光b的遏制电压，即a、c光的频率相同，b光的频率最大，a光对应的饱和光电流最大，故a光更强些。
故选B。
7．D
【详解】
A．所有光在真空中传播速度均为3×108m/s，A错误；
B．作出光路如图
由光路图可知玻璃对b光的折射率大，故b光的频率大，由
知b光的光子能量大，B错误；
C．当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，由于b的频率大于a的频率，a能使金属产生光电效应，故b一定能使金属产生光电效应，C错误；
D．光在介质中的速度
玻璃对b光的折射率大，故b在玻璃中的速度小，由于在两光在玻璃中传播的距离相等，故b传播的时间更长，D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．这群氢原子跃迁时可能辐射出种不同频率的光子，故A错误；
BC．从n=5到n=1能级差最大，则跃迁发出的光子的频率最大，波长最短，最大光子的能量为
(-0.54eV)-(-13.6eV)=13.06eV
则金属钨表面所发出的光电子的最大初动能为
故B正确，C错误；
D．氢原子从n=5能级跃迁到n=4能级时辐射出的光子的能量为
(-0.54eV)-(-0.85eV)=0.31eV
故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得
根据爱因斯坦光电效应方程得
两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比
阴极K金属的极限频率
普朗克常量
阴极K金属的逸出功
故ABD错误，C正确；
故选C。
10．C
【详解】
A．由ε=hν 知，光子的能量与频率成正比，则A、B两种光子的频率之比为2∶1，所以A错误；
BC．根据光电效应方程可得
EA=hνA-W0
EB=hνB-W0
解得
W0=EA-2EB
所以B错误；C正确；
D．该金属的截止频率为
所以D错误；
故选C。
11．A
【详解】
A．根据
可知，极限频率越大的金属材料逸出功越大，选项A正确；
B．能否发生光电效应与照射的时间无关，只与入射光的频率有关，选项B错误；
C．根据
则入射光的波长越长，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越小，选项C错误；
D．在光电效应中，光电子数目与光强有关，入射光的光强一定时，当频率越高，则入射光单位时间射出的光子个数少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故D错误；
故选A。
12．A
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程有
又
联立解得
故选A。
13．AC
【详解】
AC．该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表的读数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程
Ek=hν-W0
可得
W0=1.8 eV
故AC正确；
B．开关K断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时会发生光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；
D．改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误。
故选AC。
14．ABC
【详解】
A．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，光电管两端电压增大，电流表中一定有电流通过，选项A正确；
B．改用紫外线照射阴极K，入射光频率增大，光子能量增大，光电子的最大初动能增大，电流表中一定有电流通过，选项B正确；
C．用某频率的可见光照射光电管的阴极K，光电子从阴极K射出，具有的最大初动能，若将电源反接,且光电子最大初动能满足，则光电子仍可到达A，光电管中仍可能有电流通过，选项C正确；
D．光电管中场强的方向是由A到K，光电子出射后被加速，所以电流表中有电流通过，若只减小可见光的光照强度，仍有光电子从阴极K射出，电流表中一定有电流通过，选项D错误。
故选ABC。
15．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)根据电流定义式得
解得
(2)设单色光的波长为，则有：
解得
(3)设光电子的最大初动能为，根据光电效应方程及动能定理得：
解得
16．(1)；(2)
【分析】
光子的能量，如果电子吸收一个光子刚好克服逸出功，那么该光的频率为极限频率。当用某种频率的光照射时，测得遏止电压，也就知道了光电子的最大初动能，再根据爱因斯坦光电效应方程便可计算入射光的频率。
【详解】
(1)已知铯的逸出功
从图像可知遏止电压
设铯材料的极限频率为，有
解得
(2)当光电管加反向遏止电压时，光电流为零，有
设入射光频率为，根据爱因斯坦光电效应方程，有
解得