2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册4.2光电效应 练习（word版含答案）

4.2光电效应 精选练习1（解析版）
一、选择题
1．某激光器能发射波长为的激光，发射功率为，表示光速，为普朗克常量，则激光器时间内发射的光子数为（　　）
A． B． C． D．
2．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
3．如图所示，蓝光光盘（BD）可用以储存高品质的影音以及高容量的数据。它采用波长约为的蓝色激光进行读写操作，高密度数字视频光盘（DVD）则采用波长约为的红色激光进行读写操作。若BD和DVD由相同材料制成，则（　　）
A．蓝光在光盘里传播速度比红光大
B．蓝光光子的能量比红光光子能量小
C．蓝光比红光波长短，聚焦后焦点直径更小，因此BD容量更大
D．相同尺寸的空盘最大存储数据能力由写入方式决定，与采用蓝光还是红光写入无关
4．下列说法不正确的是（　　）
A．普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的 B．爱因斯坦认为电磁场本身是连续的
C．奥斯特发现了电流的磁效应 D．法拉第发现了电磁感应现象
5．用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合开关S，用频率为v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．断开开关S后，电流表G的示数为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数减小
6．按照普朗克的能量子假说，微观粒子的能量是不连续的，每一份能量子的能量为（其中h=6.63×10-34），那么，对应于7.4×10-19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长是（　　）
A．1.34×10-7Hz，2.24×1015m
B．2.68×10-7Hz，1.12×1015m
C．2.24×1015Hz，1.34×10-7m
D．1.12×1015Hz，2.68×10-7m
7．根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阳极，K为阴极，理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为12.0 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为5.0 V。现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是（　　）
A．光电管阴极材料的逸出功为5.0 eV
B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
C．若用光子能量为15.0 eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大
D．若用光子能量为10.0eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零
9．红、黄、蓝、紫四种单色光中，光子能量最小的是（　　）
A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光
10．如图所示，用波长为λ0的单色光照射某金属，调节滑动变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的2倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h，真空中光速为c、下列分析正确的是（　　）
A．用波长为2λ0的单色光照射该金属一定能发生光电效应
B．该金属的逸出功为
C．两种光照射出的光电子的最大初动能之比为1：2
D．若将电源的正负极调换，仍用波长为λ0的单色光照射，将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数将一定增大
11．如图所示，两束单色光，分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光，下列说法正确的是（　　）
A．光的光子频率较大
B．在真空中光传播的速度较小
C．从玻璃向真空中传播时，光发生全反射的临界角较小
D．若用光照射某金属没有光电子逸出，则光照射该金属时也没有光电子逸出
12．对光电效应现象的理解，下列说法正确的是（　　）
A．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
C．无论光强多强，只要光的频率小于截止频率就能产生光电效应
D．以上说法都不正确
13．下列说法正确的是（　　）
A．黑体就是颜色较黑且不能向外辐射电磁波的物体
B．爱因斯坦提出的光子说法推翻了普朗克的能量子假设
C．利用普朗克的能量量子化理论能较好解释黑体辐射实验规律
D．微观粒子的能量量子化是指其能量由一个个不可分割的能量子组成
14．如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，由图象可知（　　）
A．该金属的逸出功等于W
B．该金属的逸出功等于2hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2W
D．图线的斜率表示普朗克常量h
15．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示，由实验图线可求出（　　）
A．该金属的截止频率 B．普朗克常量
C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数
二、解答题
16．一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。
参考答案
1．A
【详解】
每个光子的能量
t时间内发光的总能量为，则
故选A。
2．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。
3．C
【详解】
AB．蓝光频率大，在光盘内传播速度小，光子能量大，A、B错误；
CD．蓝光波长短，聚焦后焦点直径更小，可以缩短轨距，记录单元——凹槽也更小，大大增加储存容量，C正确、D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A，普朗克的假设认为微观粒子的能量不是连续性的，是一份一份的，是量子化的，A正确；
B．爱因斯坦根据普朗克的能量子假说提出的光子说，也就是电磁场是不连续的，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，D正确。
本题选错误的，故选B。
5．D
【详解】
A．根据
得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，即
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
故A错误；
B．电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表G的示数不为零，故B错误；
C．根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，故C错误；
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光的频率，单个光子的能量将会增大，而光的强度不变，那么光子数一定会减少，发出的光电子数也会减少，电流表G的示数就会变小，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
根据
对应于7.4×10-19J的能量子，其电磁辐射的频率
根据
得波长
故选D。
7．A
【详解】
由爱因斯坦的光子说得
又波长、波速、频率关系为
因此
故选A。
8．C
【详解】
A．根据
可知电子逸出后的最大初动能为5.0 eV，根据光电效应方程
解得逸出功
A错误；
B．若只增大入射光的强度，光子的能量不变，根据光电效应方程可知，电子逸出后的最大初动能保持不变，因此电流计的读数仍为零，B错误；
C．若用光子能量为15.0 eV的光照射阴极K，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能
C正确；
D．若用光子能量为10.0eV的光照射阴极K，则光电子的最大初动能
若把滑片P向左移动少许，但只要电压表的示数超过3V，电流计的读数一定为零，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
某色光每个光子的能量与该种色光频率间的关系为
（其中是普朗克常量）
而可见光中红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的色光频率依次增加，所以红光的光子能量最小、紫光的光子能量最大。
故选A。
10．C
【详解】
AB．根据光电效应方程
及
可知当用波长为λ0的单色光照射时，可得
当用波长为的单色光照射时，可得
可得
由
可得
故AB错误；
C．两种光照射出的光电子的最大初动能之比为
故C正确；
D．电流表测量光电流，光电流大小跟照射光子的强度有关，所以将电源的正负极调换，仍用波长为λ0的单色光照射，将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数不一定增大，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．由光路可知，a光的偏折程度较小，可知a光的折射率较小，则a光的光子频率较小，选项A错误；
B．在真空中各种光的传播速度相等，选项B错误；
C．从玻璃向真空中传播时，根据
可知，a光发生全反射的临界角较大，选项C错误；
D．因b光的频率大于a光，则若用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，选项D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．光电效应具有瞬时性，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔与光的照射强度无关，故A错误；
BD．在发生光电效应的情况下，频率一定的入射光的强度越强，单位时间内发出光电子的数目越多，故B正确，D错误；
C．每种金属都有它的截止频率νc，只有入射光子的频率大于等于截止频率νc时，才会发生光电效应，故C错误。
故选B。
13．CD
【详解】
A．黑体是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体，和物体的颜色无关，故A错误；
B．爱因斯坦提出的光子说法继承并发展了普朗克的能量子假设，光子说认为光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，故B错误；
C．利用普朗克的能量量子化理论能较好解释黑体辐射实验规律，故C正确；
D．微观粒子的能量量子化是指其能量由一个个不可分割的能量子组成，故D正确。
故选CD。
14．AD
【详解】
A．根据爱因斯坦光电效应方程得
可知，图线纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于W，故A正确；
B．当最大初动能为零时，入射光的能量等于逸出功，即等于hv0，故B错误；
C．根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能为
故C错误；
D．根据一次函数
可知图线的斜率即为普朗克常量h，故D正确。
故选AD。
15．ABC
【详解】
ABC．由光电效应方程
可知
当Uc=0时
即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的截止频率；图线的斜率在数值上等于，故可求出普朗克常量h；当ν=0时
即图线在纵轴上的截距的绝对值乘以电子电荷量e在数值上等于金属的逸出功，故A、B、C正确。
D．由实验图线不能求出单位时间内逸出的光电子数，故D错误。
故选ABC。
16． (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