-2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册-6.1光电效应及其解释 课时练习 (Word版含答案)

6.1光电效应及其解释 课时练习（解析版）
一、选择题
1．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长光的强度如图所示，表中给出了三种材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（　　）
材料 钠 铜 铂
极限波长（nm） 54 1268 196
A．仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子
C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子
2．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a中的光强小于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列图中可能正确的是
A．B．C．D．
3．某同学采用如图所示的实验装置（电源正负极可调换）来研究光电效应现象，当分别用频率为、的单色光照射光电管的阴极K时，测得遏止电压之比为，则下列说法中正确的是（　　）
A．若测遏止电压，应选择电源右端为负极
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大
C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也一定增大
D．光电管金属的截止频率为
4．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为Hz。已知普朗克常量。则下列说法中正确的是（　　）
A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大
C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
D．如果实验中入射光的频率Hz，则产生的光电子的最大初动能约为
5．下列说法正确的是（　　）
A．微观粒子的能量变化是连续的
B．电磁波波长越长，其能量子越大
C．红光的能量子比绿光大
D．能量子与电磁波的频率成正比
6．研究光电效应实验中，某同学研究同一光电管在不同条件下的光电流与电压的关系如图所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．甲光频率大于乙光频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率小于丙光对应的截止频率
D．若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小
7．一光电管的阴极K用截止频率为的金属制成并接入如图所示的电路中，当用频率为v的单色光射向阴极K时，能产生光电流，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为U时，电流计的示数达到饱和电流I。已知普朗克常量为h，电子质量为m，电子电荷量为e，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．该单色光的光子能量为
B．在时间内阴极K逸出的电子数是
C．阴极K金属的逸出功
D．光电子到达阳极时的最大速率为
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．如图所示，图甲和图乙分别是a光和b光经相同双缝干涉实验条件下形成的干涉图样，图中白色区域为亮条纹.下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　）
A．a光的光子能量较大
B．若用b光照射某金属没有光电子逸出，则a光照射该金属时也没有光电子逸出
C．玻璃对a光的折射率较大
D．在水中a光传播的速度较小
10．金属、的逸出功大小关系为，用不同频率的光照射两金属、，可得光电子最大初动能与入射光的频率的关系图线分别为直线、，则下列四图中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
11．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
12．如图所示，一束复色光经三棱镜后分开成a、b、c和d四种单色光。用这四种单色光分别照射金属钾板，其中c光恰好可从金属钾板上打出光电子；也可以用这四种单色光分别作为双缝干涉实验的光源。下列说法正确的是（　　）
A．d光的频率最低 B．d光在棱镜中的折射率最小
C．a光产生的干涉条纹宽度最大 D．a光打出的光电子的遏止电压最大
13．如图甲所示是研究光电效应实验规律的电路。当用强度一定的黄光照射到光电管上时，测得电流表的示数随电压变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．照射的黄光越强，饱和电流将越大
B．若改用蓝光照射光电管，图像与横轴交点在黄光照射时的左侧
C．若改用红光照射光电管，一定不会发生光电效应
D．若用频率更高的光照射光电管，则光电管中金属的逸出功变大
14．如图，为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN（两束光关于对称），在棱镜侧面OM、ON上发生反射和折射的情况如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束b比光束a更容易发生全反射
B．在玻璃棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定能使其发生光电效应
D．用同样的装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
E.a、b光分别通过同一狭缝，b光的衍射现象更明显
二、解答题
15．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.4 eV的一束光照射阴极，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.50 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.50 V时，电流表读数为零。求：
(1)电子的最大初动能为多少电子伏特；
(2)光电管阴极的逸出功为多少电子伏特。
16．图甲是氢原子的能级图。图乙是研究光电效应实验的装置简图，抽成真空的玻璃管内，金属K为阴极，A为阳极，在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极。若用一群大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属K，并使a、b间的电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到7.49V时，电流表的示数刚好减小到零。已知电子电荷量e=1.6×10-19C。
（1）照射金属K的光中有几种不同频率的光？并求其中光子的能量最小值Emin；
（2）求金属K的逸出功W0；
（3）当电流表的示数为4.8μA时，求2s内到达阳极A的光电子数n。
参考答案
1．D
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程可知，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，根据波长、波速和频率的关系可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长都有小于钠、铜、铂三种金属的极限波长，都能产生光电子，故选 D。
2．D
【详解】
光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即图线与横轴的交点相同．由于a光的光强小于b光的光强，所以a的饱和电流小于b的饱和电流．故D正确、ABC错误．
故选D。
3．D
【详解】
A．要用图示的实验装置测量遏止电压，光电管两端应接反向电压，即电源左端为负极，故A错误；
B．当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，单位时间内到达A极的光电子数量增大，电流增大，当电流达到饱和值后，将不再增大，即电流表读数的变化是先增大后不变，故B错误；
C．光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故C错误；
D．由爱因斯坦光电方程
，
解得
故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速度电场增强，电流增加但加速到一定值后不再增加，故B错误；
C．由可知，最大初动能与光的强度无关，则C错误；
D．由图可知，当时，由公式
代入数值求得
故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．微观粒子的能量变化是跳跃的，不连续的，故A错误；
BD．根据
可知，能量子与电磁波的频率成正比，与波长成反比，故B错误，D正确；
C．红光的频率比绿光的频率小，所以能量子比绿光的小，故C错误。
故选D。
6．B
【详解】
A．根据
可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大。由题图知甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故A错误；
B．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，故B正确；
C．同一金属，截止频率是相同的，故C错误。
D．同一种金属，逸出功是相等的，与入射光无关，故D错误。
故选B。
7．BD
【详解】
A．光子能量为
A错误；
B．在时间内通过的电荷量为
在时间内阴极K逸出的电子数是
B正确；
C．阴极K金属的逸出功
C错误；
D．光电子到达阳极时，根据能量守恒得
解得
D正确。
故选BD。
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】
AC．由
得，a光的间距大于b光，所以a光的波长大于b光的波长，根据
知，a光的频率小于b光的频率，a光的光子能量较小，a光的折射率小于b光的折射率，故AC错误；
B．若用b光照射某金属没有光电子逸出，因为a光的频率小于b光，所以a光照射该金属时也没有光电子逸出，故B正确；
D．根据
得，a光的折射率小，则a光在水中的传播速度大，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
根据光电效应方程
可知，图线的斜率表示普朗克常量，因此两条直线的斜率相同；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，逸出功
所以直线在横轴上的截距应该大于直线在横轴上的截距，因此ABD错误，C正确。
故选C。
11．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。
12．BD
【详解】
AB．由光的色散现象可知，a光通过三棱镜的偏折程度最大，则折射率最大，频率最大，d光的折射率最小，则频率最小。故A错误；B正确；
C．因a光的频率最大，则波长最短，根据
可知，a光产生的干涉条纹宽度最小。故C错误；
D．因为c光恰好可从金属钾板上打出光电子，则a光一定能发生光电效应，因a光的频率最
大，则根据
可知a光打出的光电子的遏止电压最大。故D正确。
故选BD。
13．AB
【详解】
A．照射的黄光越强，单位时间内逸出的光电子数目越多，则饱和电流将越大，选项A正确；
B．若改用蓝光照射光电管，因蓝光的频率大于红光，根据
可知，遏止电压变大，则图像与横轴交点在黄光照射时的左侧，选项B正确；
C．因红光的频率小于黄光，则若改用红光照射光电管，不一定会发生光电效应，选项C错误；
D．光电管的逸出功是由本身的材料决定的，与入射光的频率无关，选项D错误。
故选AB。
14．ACD
【详解】
AB．由图可知，相同入射角的情况下，b光发生全反射而a光没有发生全反射，可知b光在玻璃中的临界角C较小，b光较容易发生全反射，由
可知，b光的折射率n较大，由
可知，b光在玻璃中的传播速度较小，A正确，B错误；
C．b光的折射率较大，故频率较高，若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定能使其发生光电效应，C正确；
D．由
，
可知，b光在空气中的波长较短，用同样的装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距，D正确；
E．a、b光分别通过同一狭缝，由于b光波长较短，故衍射现象更不明显，E错误。
故选ACD。
15．(1)0.5eV；(2)1.9 eV
【详解】
(1)由题意可知，截止电压为0.5V，则
则电子的最大初动能为0.5eV；
(2)根据光电效应方程
光电管阴极的逸出功为
16．（1）3种；1.89eV；（2）4.6eV；（3）6×1013个
【详解】
（1）种
光子的最小能量为
（2）光子的最大能量为
光电子的最大初动能
联立解得：W0=4.6eV；
（3）由电流的定义式可得
光电子数量为
解得：n=6×1013个