4.2光电效应 精选练习2（Word版含答案）

4.2光电效应 精选练习2（解析版）
一、选择题
1．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
2．某同学用图甲装置进行光电效应实验：用波长为的单色光照射阴极，调节滑动变阻器，测得流过灵敏电流计的电流与之间的电势差满足如图乙所示规律（　　）
A．用波长为的光照射阴极，遏止电压将增大
B．滑动变阻器由中央向右移动，电流值逐渐趋近于
C．只增加入射光的照射强度，光电流最大值不变
D．只改变阴极K的材料，图像与横轴交点不变
3．非接触式体温测量仪可以通过人体辐射的红外线测量体温，紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒。红外线和紫外线相比较（　　）
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线的频率比紫外线高
4．一百年前，爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得诺贝尔物理学奖。已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，则用不同波长的光照射某金属时，逸出金属表面的光电子的最大初动能与入射光波长的倒数的关系图像（图像）的斜率为（　　）
A． B． C． D．
5．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
6．用同一光管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光（　　）
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
7．如图所示为研究光电效应现象的实验原理图，用光子能量为4.5eV的紫外线照射光电管阴极K，微安表有示数。闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，当电压表的示数为1.9V时，微安表的示数恰好为零。当改用光子能量为3.0eV的可见光照射光电管阴极K进行实验时，发现微安表的示数也为零，则可能的原因是（　　）
A．阴极K没有发生光电效应
B．滑动变阻器滑片P的位置太靠右
C．没有闭合开关S
D．可见光的光照强度较弱
8．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
9．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
10．用频率为ν的光照射某金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为Ek；若改用频率为3ν的光照射该金属，则逸出的光电子的最大初动能为（　　）
A．3Ek B．2Ek C．3hν-Ek D．2hν＋Ek
11．下列说法不正确的是（　　）
A．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量为ε=hv
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
C．通电直导线中电流的方向总是与其周围产生的磁场的方向垂直
D．电磁波谱排列顺序无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线
12．非接触式体温测量仪可以通过人体辐射的红外线测量体温，紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒。红外线和紫外线相比较（　　）
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线的频率比紫外线高
13．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（） 相对光强 光电流大小（） 逸出光电子的最大动能（）
第一组 123 4.04.04.0 弱中强 294360 0.90.90.9
第二组 456 6.06.06.0 弱中强 274055 2.92.92.9
由表中数据得出的论断中正确的是（　　）
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，逸出光电子的最大动能为
D．若入射光子的能量为，逐渐增大光强，光电流也会随之增大
14．如图所示，这是研究光电效应的电路图，和是密封在真空玻璃管中光束的两个电极。极受到紫光照射时能发射电子，下列说法正确的是（　　）
A．若用紫外线照射极也一定能发射电子
B．极发射的电子在、间做加速运动
C．通过遏止电压可以计算光电子的最大初动能
D．向左移动滑动变阻器的滑片，电流表示数会变小
15．如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图象，以下说法正确的是（　　）
A．由图甲可求得普朗克常量
B．由图乙可知虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功的小
C．由图丙可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
D．由图丁可知电压越高，则光电流越大
二、解答题
16．晴朗的夜空繁星闪烁（如图），有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”和“蓝星”，你能判断出哪种恒星的表面温度更高么？说出你的道理。
17．如图是研究光电效应的实验电路图，M、N为两平行正对半径为R的圆形金属板，板间距为d。 现用细光束光照射N极板的圆心时，发生光电效应。 调节滑片改变两板间电压，发现当电压表示数为UC时，电流表示数恰好为零。 假设光电子只从极板圆心处发出，已知电子量为m，电量为e，忽略场的边界效应和电子之间的相互作用。 求：
（1）光电子的最大初速度；
（2）交换图示电路中电源的正负极，电流达到饱和时的最小电压。
参考答案
1．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。
2．A
【详解】
A．遏止电压随入射光频率的增大而增大，波长减小，频率变大，用波长为的光照射阴极，遏止电压将增大，故A正确；
B．该电路中光电管两侧的电压为反向电压，向右移动滑动变阻器时，光电管上的反向电压增大，则电流表示数将变小，甚至变为零，故B错误；
C．增大入射光的强度，入射光的光子个数增加，逸出的光电子个数增加，光电流最大值增大，故C错误；
D．若只改变阴极K的材料，则逸出功改变，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能发生变化，所以遏止电压也将发生变化，即图像与横轴的交点变化，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】
AD．红外线的频率比紫外线低，根据
ε=hν
可知，红外线的光子能量比紫外线的光子能量小，AD错误；
B．红外线的频率比紫外线低，由
知，在真空中红外线的波长比紫外线的波长长，B正确；
C．红外线和紫外线在真空中的传播速度相同，C错误。
故选B。
4．C
【详解】
根据光电效应的公式
解得
可知图像斜率为hc。
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．根据
所以遏止电压越大的动能越大，则照射该光电管时b光使其逸出的光电子最大初动能大，所以A错误；
B．根据
可知b光的频率大于a光的频率，所以同种介质时，b光的折身率大于a光的折射率，根据
所以从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大，所以B错误；
C．由于b光的频率大于a光的频率，则b光的波长小于a光的波长，根据
所以通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大，则C正确；
D．通过同一玻璃三棱镜时，频率越大的光，折射率越大，光的偏折程度大，所以b光的偏折程度大，则D错误；
故选C。
7．B
【详解】
A．由题意可知，用光子能量为4.5eV的紫外线照射光电管阴极K时，光电子的最大初动能为
可得阴极K的逸出功为
当改用光子能量为3.0eV的可见光照射光电管阴极K进行实验时，因为3.0eV＞W0，所以阴极K能发生光电效应，故A错误；
B．根据电路连接方式可知，滑动变阻器的滑片P位置越靠右，光电管两端的反向电压越大，当这个反向电压大于遏止电压时，具有最大初动能的光电子也无法到达阳极A，从而使微安表的示数为零，所以微安表的示数为零的原因可能是滑动变阻器滑片P的位置太靠右，故B正确；
C．若没有闭合开关S，则光电管两端反向电压为零，微安表应有示数，故C错误；
D．光电子的最大初动能与入射光的光照强度无关，在发生光电效应的情况下，即使可见光的光照强度很弱也会有光电子逸出从而形成光电流，故D错误。
故选B。
8．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。
9．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。
10．D
【详解】
由爱因斯坦光电效应方程可知
Ek=hν-W0
Ek′=h·3ν-W0
所以
Ek′=2hν＋Ek
D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．根据爱因斯坦的光子说，可知在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量为
ε=hv
故A正确，与题意不符；
B．根据黑体辐射实验研究得出：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关。故B正确，与题意不符；
C．根据右手螺旋定则可知，通电直导线中电流的方向总是与其周围产生的磁场的方向垂直。故C正确，与题意不符；
D．电磁波谱按照波长从长到短排列顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。故D错误，与题意相符。
故选D。
12．B
【详解】
AD．红外线的频率比紫外线低，根据
ε=hν
可知，红外线的光子能量比紫外线的光子能量小，AD错误；
B．红外线的频率比紫外线低，由
知，在真空中红外线的波长比紫外线的波长长，B正确；
C．红外线和紫外线在真空中的传播速度相同，C错误。
故选B。
13．AC
【详解】
A．表格中入射光子的能量不同，根据光子的能量可知两组实验采用的入射光的频率不同，选项A正确；
B．由光电效应方程得
解得两组实验中金属的逸出功都是
所以两组实验所用的金属板材质相同，选项B错误；
C．若入射光子的能量为5.0eV，根据
即逸出光电子的最大动能为1.9eV，选项C正确；
D．当入射光子的能量为3.0eV，小于金属的逸出功，不能产生光电效应，选项D错误。
故选AC。
14．AC
【详解】
A．由于紫光的波长大于紫外线的波长，所以紫外线能量大于紫光，所以用紫外线照射极也一定能发射电子，故A正确；
B．由电源电动势方向及电路分析可知，电场方向为从右向左，则光电子的电场力方向为从左向右，与光电子的运动方向相反，所减速运动，故B错误；
C．对于遏止电压有
故可以计算光电子的最大初动能，故C正确；
D．当向左一定滑片时，A、K之间电势差减小，达到A极板的光电子增多，所以电流增大，故D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
A．根据光电效应方程，结合动能定理可知
变式可得
斜率
解得普朗克常量为
故A错误；
B．根据爱因斯坦光电效应方程可知，纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线大，故B正确；
C．入射光频率一定，饱和光电流由入射光的强度决定，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和光电流越大，故C正确；
D．分析图丁可知，当达到饱和光电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误；
故选BC。
16．蓝星，理由见解析
【详解】
根据光子能量公式可知，光子频率越大，能量越高，蓝色比红色频率高，所以蓝星表面温度高。
17．（1）；（2）
【详解】
（1） 对电子逸出后在电场中向上做匀减速直线运动
由动能定理得
-eUC=0-mvm2
解得
vm=
（2）交换电源电极后，电子在电场中做加速运动；要形成饱和电流，每一个电子逸出后均要能到达M极板。垂直电场方向逸出的电子在电场中做类平抛运动，沿极板半径方向匀速运动
R=vmt
沿垂直极板方向作匀加速直线运动
解得最小电压