2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第三册4.2 光电效应 同步练习题1(Word版含答案)

4.2 光电效应
一、单选题
1．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上，再用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器使其指针张开．当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针先闭合，再张开，下列说法正确的是
A．紫外线照射前验电器带负电，锌板不带电
B．紫外线照射后验电器指针闭合，是因为紫外线中含有正电荷
C．紫外线照射后验电器指针闭合，是因为有电子从锌板表面逸出
D．若改用红光照射锌板，验电器的指针也一定会闭合
2．当光照射在某种金属表面时，金属表面有电子逸出。如果该入射光的强度减弱，则（　　）
A．可能不再有电子逸出金属表面
B．单位时间内逸出金属表面的电子数减少
C．逸出金属表面的电子的最大初动能减小
D．从光入射到光电子逸出的时间间隔延长
3．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν之间的关系如图所示．已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是（　　）
A．入射光的频率小于也可能发生光电效应现象
B．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大
C．若用频率是的光照射该金属，则遏止电压为
D．遏止电压与入射光的频率无关
4．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（ ）
A．1×1014Hz
B．8×1015Hz
C．.2×1015Hz
D．8×1014Hz
5．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
A．改用强度更大的紫外线照射 B．延长原紫外线的照射时间
C．改用X射线照射 D．改用红外线照射
6．用图示装置研究光电效应现象，光阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零．为了产生光电流，可采取的措施是 ( )
A．增大入射光的强度
B．增大入射光的频率
C．把P向a移动
D．把P从c向b移动
7．研究光电效应规律的实验光装置如图所示，以频率为的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为遏止电压．在下列表示光电效应实验规律的图像中，错误的是
A．反向电压U和频率ν一定时，光电流i与光强I的关系
B．截止电压Uc和频率ν的关系
C．光强I和频率ν一定时，光电流i与反向电压U的关系
D．光强I和频率ν一定时，光电流i与产生光电子的时间t的关系
8．物理学家密立根以精湛的技术测量了光电效应中的几个重要物理量。按照密立根的方法进行实验，用不同频率的色光分别照射钠、钾的表面而产生光电效应，若钠、钾金属的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的Uc–ν图象分别用实线、虚线表示，已知钠的逸出功是2.29 eV，钾的逸出功是2.25 eV，则下列图象可能正确的是
A． B．
C． D．
9．用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是
A．甲、乙两种单色光的强度相同
B．单色光甲的频率大于单色光丙的频率
C．三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短
D．三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小
10．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v1和v2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，则下列关系式中不正确的是
A．频率为的单色光照射阴极K时光电子的最大初速度
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
二、填空题
11．波长为6.63nm 的X射线光子的能量为________,动量为________.
12．已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为______．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为______．
13．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图所示．
（1）图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
（2）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压uC与入射光的频率ν的关系如图乙所示，若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为______，所用材料的逸出功可表示为________．
三、实验题
14．如下图所示，静电计与锌板相连，现用紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定的偏角．
（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指计偏角将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外灯照射锌板，可观察到静电计指针_____（填“有”或“无”）偏转．
15．小明用某种金属作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.已知普朗克常量方=6.63×10-34J·s.
（1）图甲中电极K为光电管的___________（填“阴极”或“阳极”）；
（2）小明给光电管加上正向电压，在光照条件不变时（入射光的频率大于金属铷的截止频率），小明将滑片P从最左端向右慢慢滑动过程中，电流表的读数变化情况是______________________．
（3）实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率v之间的关系如图乙所示，逸出功W0=___________J，如果实验中入射光的频率v=7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek=___________J（结果保留3位有效数字）．
四、解答题
16．铝的逸出功是4.2eV，现在用波长为200nm的光照射铝的表面，求：（h=6.626×10-34J s）
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率．
17．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：（h＝6.63×10－34 J·s，c＝3×108 m/s）
（1）紫光光子的能量是多少？
（2）用它照射极限频率υc＝4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应？
（3）若（2）能产生光电效应，则光电子的最大初动能为多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与接触验电器后，验电器带负电，锌板于验电器通过导线连接在一起，所以锌板也带负电，故A错误；紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，有电子从锌板表面逸出，验电器上的电子通过导线传到锌板，所以指针闭合，所以B错误；C正确；当照射光的频率大于金属板的极限频率时，才能发生光电效应．红光的频率低于紫外线的频率，改用红光照射锌板时，不则一定会发生光电效应，验电器的指针不一定会闭合，D错误．
2．B
【解析】
【详解】
A、入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应。故A错误。
B、单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与光强成正相关，光强减少，粒子数减少，光电流减弱。故B正确。
C、根据光电效应方程知，EK＝hv﹣W0知，入射光的频率不变，则最大初动能不变，C错误。
D、光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，而发射出光电子的时间间隔，是瞬时的。故D错误。
3．C
【详解】
由图像可知金属的极限频率为ν0，入射光的频率必须要大于ν0才能发生光电效应现象，选项A错误；金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B错误；若用频率是2ν0的光照射该金属，则光电子的最大初动能为，则遏止电压为，选项C正确；遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，则最大初动能越大，遏制电压越大，选项D错误．
4．D
【详解】
根据光电效应方程
逸出功
，
可知
代入数据可知：
故D正确，ABC错误
5．C
【解析】
【详解】
用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，知紫外线的频率小于金属的极限频率，要能发生光电效应，需改用频率更大的光照射（如X射线）。能否发生光电效应与入射光的强度和照射时间无关。
A．改用强度更大的紫外线照射，与结论不相符，选项A错误；
B．延长原紫外线的照射时间，与结论不相符，选项B错误；
C．改用X射线照射，与结论相符，选项C正确；
D．改用红外线照射，与结论不相符，选项D错误；
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零，说明没有产生光电效应，没有光电子逸出．能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流．故A错误；
B．增大入射光的频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，金属有光电子发出，电路中能产生光电流．故B正确；
C．把P向a移动．P点电势大于的c点电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成．故C错误；
D．把P从c向b移动，不能产生光电效应，没有光电流形成．故D错误．
故选B．
【点睛】
本题考查光电效应的条件．当入射光的频率大于金属的极限频率时，金属才能产生光电效应，与入射光的强度、光照时间、所加电压无关．
7．B
【详解】
A．当反向电压U与频率一定时，光电流与入射光强度成正比，故A正确，不符合题意；
B．遏止电压与入射光频率的关系图像应为一条不过坐标原点的倾斜直线，故B错误，符合题意；
C．当光强I和频率一定时，反向电压增大，光电流减小，若反向电压超过遏止电压，则光电流为零，故C正确，不符合题意；
D．光电效应发生所需的时间小于，故D正确，不符合题意。
故选B．
8．B
【解析】
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程得，而，，整理可得，则图线斜率均为普朗克常量与元电荷的比值，是相同的，即两图线平行，故选项D错误；当时，，故选项A错误；当时，，由于钠的逸出功2.29 eV大于钾的逸出功2.25 eV，钠的横轴截距大于钾的横轴截距，故选项B正确，C错误。
9．C
【详解】
A、甲乙两种单色光对应的遏止电压相同，则两种光的频率相同，但加正向电压时甲的饱和电流更大，说明甲光的光更强；故A错误.
B、D、由光电效应方程和可知遏止电压越大时，对应的光的频率越大，故；三种光照射同一金属，飞出的光电子的最大初动能关系为；故B，D均错误.
C、光在同种介质中传播的速度相同，由可得，；故C正确.
故选C.
10．C
【详解】
A.光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：
则得光电子的最大初速度：
故A不符题意；
BCD.根据爱因斯坦光电效应方程得：
联立可得普朗克常量为：
代入可得金属的逸出功：
阴极金属的极限频率为：
故C符合题意，B、D不符题意．
11．
【解析】
X射线光子的能量为：
根据德布罗意波长公式可以得到动量为：
点睛：本题需要根据波长求出频率，然后利用公式来求光子的能量，求动量的时候要用到德布罗意波长公式．
12．
【详解】
根据光子的动量公式，取入射的方向为正方向，则光子动量的变化量为
【点睛】
光子的动量的公式以及动量的矢量性．
13．（1）阳极； （2）
【详解】
（1）电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为正极即为阳极；
（2）由Ekm=hv-W0和euC=EKm得：euC=hv-W0，即 ，则 ，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为．
14．减小 无
【详解】
解：(1)在用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小；
(2)用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红外线的频率比黄光低，红外线不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转．
15．阳极 电流增加但达到一定值后不再增加 3.41×10-19J 1.23×10-19J
【详解】
（1）电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为正极即为阳极．
（2）滑动变阻器的滑片向右滑动，加速度电场增强，电流增加但达到一定值后不再增加．
（3）由Ekm=hv-W0和eUC=EKm得：eUC=hv-W0，因此当遏制电压为零时，hvc=W0，根据图象可知，铷的截止频率vC=5.15×1014Hz，根据hvc=W0，则可求出该金属的逸出功大小W0=6.63×10-34×5.15×1014=3.41×10-19J．根据Ekm=hv-W0=hv-hv0，由图可知v0=5.15×1014Hz，则EK=h（v-v0）代入数据求得：EK=1.23×10-19J．
16．（1）光电子的最大初动能是3.2×10-19J；
（2）遏止电压是2V；
（3）铝的截止频率是1.0×1015Hz．
【详解】
（1）根据光电效应方程：EK=hγ-W0=代入数据解得：EK=3.2×10-19J，
（2）光电子动能减小到0时，反向电压即遏制电压，根据动能定理：eU=EK
得：U==2.0V
（3）根据据逸出功W0=hγ0得截止频率：≈1.0×1015Hz
17．（1）4.42×10－19 J（2）能（3）1.36×10－19 J
【详解】
（1）由能量表达式：
E＝hν＝h＝4.42×10－19 J；
（2）此紫光的频率为：
ν＝≈6.67×1014 Hz
因为：
ν＞νc
所以能产生光电效应；
（3）光电子的最大初动能：
Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)≈1.36×10－19 J。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页