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 精选练习3（word版含答案）

4.2光电效应 精选练习3（解析版）
一、选择题
1．在人类历史的进程中，物理学的发展促进了科学技术的不断进步，推动了人类文明的发展。下列物理学中的观点，正确的是（　　）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．永久性磁体的磁场是分子电流产生的
C．奥斯特发现了电磁感应的规律
D．普朗克提出了“光子说”，并很好的解释了黑体辐射的规律
2．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光更弱些，b光频率最小
C．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大
D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小
3．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
4．如图所示，现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生。下列说法正确的是（　　）
A．若照射光的光强变大，频率不变，则光电子的最大初动能变大
B．若照射光的频率变大，光强不变，则光电子的最大初动能变大
C．调节滑动变阻器，当电压表示数越大时，电流计示数越大
D．调节滑动变阻器，当电压表示数为零时，电流计示数为零
5．关于下列物理常量，单位正确的是（　　）
A．引力常量G ：N·kg2/m2 B．静电常量k： N·m2/C2
C．动摩擦因数 ：N/kg D．普朗克常量h ：J/s
6．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出，下列说法正确的（　　）
A．内芯折射率小于外套的折射率
B．a光光子的能量大于b光光子的能量
C．在内芯中单色光a的传播速度比b大
D．入射角由θ0减为0°时，a、b两单色光将从光导纤维的另一端同时射出
7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（　　）
A． B．
C．U=2h-W D．
8．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐代张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”．从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则（　　）
A．a可能是红光，b可能是紫光，在a、b之间形成彩色光带
B．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
C．以相同的入射角从水中射向空气，若在空气中只能看到一种光，则一定是a光
D．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，则a光一定也能
9．用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的（ ）
A．频率 B．强度 C．照射时间 D．光子数目
10．分别用波长为和的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为，以表示普朗克常量，表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（　　）
A． B． C． D．
11．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
12．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
13．在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图1，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是（　　）
A．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同
B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同
C．光电子的最大初动能不同
D．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc-v图像（v为照射光频率，图2为其中一小组绘制的图像），图像的斜率可能不同
14．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．相同频率的光照射不同金属，则从金属表面逸出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D．入射光的强弱一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
二、解答题
15．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，现用波长为的紫外线照射阴极，已知真空中光速为，元电荷为，普朗克常量为，则钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能为多少？
参考答案
1．B
【详解】
A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，故A错误；
B．永久性磁体的磁场是分子电流产生的，故B正确；
C．法拉第发现了电磁感应的规律，故C错误；
D．爱因斯坦提出了“光子说”，故D错误。
故选B
2．C
【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，可知，ac光对应的截止频率小于b光的截止频率，根据
入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大。a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等，b光频率最大；当a、c光照射该光电管，因频率相同，则a光对应的光电流大，因此a光子数多，那么a光的强度较强。
故选C。
3．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。
4．B
【详解】
A．入射光的光强变大，频率不变，光电子的最大初动能不变，A错误；
B．入射光的频率变大，光强不变，光电子的最大初动能变大，B正确；
C．调节滑动变阻器，当电压表示数越大，电流表示数越小，C错误；
D．调节滑动变阻器，当电压表示数为零时，电流表示数不为零，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．根据
可知
则引力常量G 单位是N·m2/kg2，选项A错误；
B．根据
可知
则静电常量k单位是 N·m2/C2，选项B正确；
C．根据
可知动摩擦因数 无单位，选项C错误；
D．根据
可知，普朗克常量h单位是 J s，选项D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，A错误；
B．由图可知b光偏转角度大，说明光导纤维对b光的折射率大，则b光的频率大，由
b光光子的能量大于a光光子的能量，B错误；
C．光导纤维对b光的折射率大，根据公式
知在内芯中单色光a的传播速度比b大，C正确；
D．入射角由θ0减为0°时，垂直入射垂直射出，因为在内芯中单色光a的传播速度比b大，a、b两单色光将从光导纤维的另一端不会同时射出，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
根据题意可知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率的强烈激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为
则有
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．由光路可知，水对a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，a光频率较大，则a光可能是紫光，b光可能是红光，在a、b之间形成彩色光带，选项A错误；
B．根据
可知，在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于b光，选项B错误；
C．根据
可知，a光的临界角较小，则以相同的入射角从水中射向空气，则首先发生全反射的一定是a光，若在空气中只能看到一种光，一定是b光，选项C错误；
D．因a光的频率大于b光频率，可知分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，则a光一定也能，选项D正确。
故选D。
9．A
【详解】
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率。
故选A。
10．B
【详解】
光子能量为
根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为
根据题意知
联立可得金属板的逸出功
故选B。
11．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。
12．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。
13．ABC
【详解】
A．相同频率的单色光分别照射锌和银的表面，都能发生光电效应，但由于光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同，故A正确；
B．根据光电效应方程
和
得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，故B正确；
C．根据光电效应方程
得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故C正确；
D．因为
知图线的斜率等于，从图像上可以得出斜率的大小，已知电子电量，可以求出斜率与普朗克常量有关，即图线的斜率相同，故D错误。
故选ABC。
14． AC
【详解】
A．逸出功与极限频率的关系为
所以极限频率越大的金属材料逸出功越大，A正确；
B．只有入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，与光照时间长度无关。B错误；
C．根据光电效应方程得
所以相同频率的光照射不同金属，则从金属表面逸出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小，C正确；
D．入射光的强弱一定时，频率越高，则光子数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，D错误。
故选AC。
15．；J
【详解】
根据逸出功
得
根据光电效应方程
光速、波长、频率之间关系为
联立解得
J