4.2光电效应方程及其意义基础巩固（word版含答案）

4.2光电效应方程及其意义基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．现有三束单束光，其波长关系为.当用光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为，若改用光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为，当改用光束照射该金属板时（ ）
A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为
B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为
C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为
D．由于光束光子能量最小，该金属板不会发生光电效应
2．如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则（　　）
A．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大
B．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生
C．若换用波长为λ1（λ1>λ0）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流
D．若换用波长为λ2（λ2<λ0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流
3．一百年前，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．
4．如图所示为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，利用其在向低能级跃迁时发出的光照射逸出功为3.34eV的金属锌，下列说法正确的是（　　）
A．这群氢原子向低能级跃迁时共发出6种频率的光子，且有4种光子能使锌板发生光电效应
B．这群氢原子向低能级跃迁时共发出4种频率的光子，且有3种光子能使锌板发生光电效应
C．金属锌表面所发出的光电子初动能的最大值为12.75eV
D．金属锌表面所发出的光电子初动能的最大值为9.41eV
5．如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像。从图中可知（　　）
A．Ek与成正比
B．入射光频率必须小于极限频率时，才能产生光电效应
C．对同一种金属而言，Ek仅与有关
D．Ek与入射光强度成正比
6．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在光度测量、有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法中正确的是（　　）
A．图（a）中光电管两端所加的电压为反向电压
B．甲光照射时光电子的最大初动能比丙光照射时光电子的最大初动能大
C．图（a）中用甲光照射时将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数一定增大
D．甲、乙是相同频率的光，甲比乙在单位时间内发射的光子数多
7．如图所示，现用光电管进行光电效应实验：当用一束单色光照射光电管的阴极K时，有光电流产生．则下列说法正确的是（　　）
A．在光照条件不变的情况下，光电管两端的电压增大，光电流一定增大
B．遏止电压的大小只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
C．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．若换用不同频率的光照射该光电管时，其逸出功将发生变化
8．用不同频率的光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示，图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为，与横轴交点横坐标为b，电子的电荷量大小为e，则由图获取的信息，正确的是（　　）
A．该金属的截止频率为a
B．该金属的逸出功为b
C．普朗克常量为
D．入射光的频率为2b时，遏止电压为
9．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就有察觉。功率为的绿灯如果消耗功率的可产生绿光光子，已知普朗克常量，绿光光子的频率为，则发出的绿光光子数约为（　　）
A． B．
C． D．
10．图甲是“光电效应”实验电路图，图乙为某次“光电效应”实验中得到的同一光电管两端的遏止电压随入射光频率变化的函数关系图像。下列判断正确的是（　　）
A．入射光的频率不同，遏止电压Uc相同
B．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
C．只要光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
D．入射光的频率不同，光照强度不同，图像的斜率相同
11．激光在“焊接”视网膜的眼科手术中有着广泛的应用。在一次手术中，所用激光的波长λ=6.610-7m，每个激光脉冲的能量E=1.510-2J。则每个脉冲中的光子数目是（已知普朗克常量，光速）（　　）
A．3×1016 B．3×1012 C．5×1016 D．5×1012
12．下列说法正确的是．
A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B．根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大，光子的能量越小
C．由波尔理论知道氢原子从基态跃迁到激发态时会放出光子
D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
13．疫情期间，额温枪（红外测温仪）成为重要的防疫装备，其测温原理是：任何物体都会向外发出红外线，额温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，间接得出温度数据。已知人体温正常时能辐射波长为10 m的红外光，如图甲所示，用该红外光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，该光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知h=6.63×10-34J·s，e=1.6×10-19C，则（　　）
A．波长10 m的红外光在真空中的频率为3×1014Hz
B．由图乙可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.5eV
C．将图甲中的电源反接，电流表的示数可能不为零
D．若人体温度升高，则辐射红外线的强度减弱，光电流减小
14．已知某种金属的逸出功为2.5 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则（　　）
A．氢原子可能辐射4种频率的光子
B．氢原子可能辐射3种频率的光子
C．有4种频率的辐射光子能使该金属发生光电效应
D．有3种频率的辐射光子能使该金属发生光电效应
15．在光电效应实验中，小胖同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（　　）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长小于丙光的波长
C．丙光对应的遏止电压大于乙光的遏止电压
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能
二、填空题（共4题）
16．利用图甲所示电路研究光电效应中金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h．图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示．当入射光的频率增大时，为了测定遏止电压，滑动变阻器的滑片P应向______(选填“M”或“N”)端移动，由Uc─ν图象可求得普朗克常量h＝________(用题中字母表示)．
17．大小：ε＝______，其中h＝6.63×10－34 J·s。
18．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U与入射光频率v，作出U﹣v的图象，由此算出普朗克常量h＝_____并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．该金属的截止频率v0＝_____（图中频率v1、v2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知）
19．（1）如图所示是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转，以下说法正确的是（______）
A．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数可能增大
B．如果改用蓝光照射该金属时，电流表示数一定不为零
C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，逸出电子的最大初动能不会改变
D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零
（2）某光源能发出波长为的可见光，用它照射某逸出功为的金属，产生光电子的最大初动能为___________（已知普朗克常量h取，光速，结果保留两位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．铝的逸出功为4.2 eV，现用波长200 nm的光照射铝的表面。已知h = 6.63 × 10 34 J s，求：（结果保留三位小数）
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率。
21．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图。
（1）当氢原子从n=5的能级跃迁到n=2的能级时，求辐射出的光子的能量;
（2）用（1）中频率的光子照射逸出功为2.29eV的钠表面，求产生的光电子的最大初动能。
22．分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？
23．如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0=500nm的钠制成。用波长λ=300nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V，饱和光电流的值（当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）I=0.56μA。（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，真空中光速c=3.0×108m/s，电子电荷量的绝对值e=1.6×10-19C，结果均保留两位有效数字）
（1）求每秒钟内由K极发射的光电子数目。
（2）求电子到达A极时的最大动能。
（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？
参考答案
1．B
2．D
3．C
4．D
5．C
6．D
7．B
8．D
9．C
10．D
11．C
12．B
13．C
14．C
15．C
16．N
17．hν
18．
19．ABD；
20．（1）3.225 × 10 19 J：（2）Uc = 2.016 V；（3）vc = 1.014 × 1015 Hz
21．(1) ; (2)
22．
23．（1）（个）；（2）；（3）