4.2光电效应 课后练习（word版含答案）

4.2光电效应
一、选择题（共15题）
1．某种单色光的频率为，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为，则这种金属的逸出功和极限频率分别是（ ）
A． ，
B． ，
C． ，
D． ，
2．如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，验电器两金属箔片张开，用带负电的导体棒接触锌板，又可观察到验电器两金属箔片张角变小，其原因是（　　）
A．紫外线电离空气，使锌板带正电
B．紫外线自身带微量正电荷
C．锌板发生光电效应，释放出了正的光电子
D．锌板表面射出电子，锌板和两金属箔片均带正电
3．如图所示，K是光电管M中逸出功为W的碱金属，G是灵敏电流计，S是双刀双掷开关；若入射光的频率为，电子电量为-e，则以下判断中正确的是（ ）
A．当时，灵敏电流计G中一定有电流通过
B．若，当时，灵敏电流计G示数为零
C．若，当S接a和b且滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，灵敏电流计G中的电流会增大
D．若，当S接c和d且滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，灵敏电流计G中的电流一定会增大
4．研究光电效应电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压的关系图象中，正确的是___________。
A． B．
C． D．
5．如图所示为光电管的工作原理图，接通电路，用某种色光甲照射K板时，电流计的读数不为零。则下列说法正确的是（　　）
A．如果增加色光甲的强度，则电流计的读数可能不变
B．如果将电源的正负极对调，则电流计的读数一定为零
C．如果用色光乙照射K板，电流计的读数为零，则色光乙的频率一定小于色光甲
D．如果用色光乙照射K板，电流计的读数为零，则色光乙的强度一定小于色光甲
6．1887年赫兹发现了光电效应现象；1905年爱因斯坦用光量子理论对 光电效应进行了全面的解释；现在利用光电效应原理制成的光电器件 已经被广泛应用于生产、生活、军事等领域。用图示电路图研究光电效 应，用频率为的单色光照射光电管，能发生光电效应现象，则（　　）
A．此电路可用于研究光电管的饱和光电流
B．用频率小于的单色光照射阴极 K 时，金属的截止频率不同
C．增加入射光的强度，遏止电压U 不变
D．滑动变阻器滑片P 从左端缓慢向右移动时，电流表示数逐渐增大
7．在研究光电效应实验时，如果绿光刚好可以发生光电效应，那么换成黄光时（　　）
A．一定能发生光电效应 B．只要时间足够长就会发生光电效应
C．能否发生光电效应取决于照射黄光的强度 D．不能发生光电效应
8．如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施是（　　）
A．加大照射光强度 B．换用频率更大的光照射
C．将P向B滑动 D．将电源正负极对调
9．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像。由图像可知不正确的是（　　）
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
10．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲是由于海面下层空气的折射率比上层空气的折射率小形成的，其中是蜃楼
B．图乙中平行光、经过三棱镜后交于点，则、光以相同入射角从空气斜射入平行玻璃砖时，光侧移量大
C．图丙为分别用、、三束光照射同一光电管得到的电流随电压变化图像，则、、三束光的频率
D．图丁中是偏振片，是光屏，白炽灯照射时，缓慢转动，光屏上亮度发生变化，说明光波是横波
11．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光．对于这两束光，以下说法中正确的是（　　）
A．单色光a比单色光b的频率高
B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
C．在水中a光的传播速度小于b光的传播速度
D．如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应
12．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，则这两种光下列说法正确的是（　　）
A．两种光在同一种介质中传播时，b的速度大
B．两种光从玻璃射向真空时，a光的临界角小
C．用同一种装置做双缝干涉实验，b光相邻的亮条纹宽
D．如两光都是氢原子产生，则a对应的能级差小
13．黑体辐射的实验规律如图所示，由下图可知(　　)
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
14．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，下列说法错误的是（　　）
A．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．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
15．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（ ）
A．在水中a光的速度比b光的速度小
B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的间距
C．a、b两束光相比较，b光的波动性较弱，a光的波动性较强
D．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，a光先消失
二、填空题
16．爱因斯坦提出光子说，认为每个光子所具有的能量跟它的频率成正比，比例常数为普朗克常量h，则h的单位为______；该单位用国际单位制基本单位可表示为_________。
17．在某次光电效应实验中，得到的遏制电压与入射光的频率的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为和，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为_______，所用材料的逸出功可表示为_______．
18．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能与入射光的频率的关系如图所示，由实验图线可知该金属的逸出功为_______，若用波长为的光照射该金属产生光电子，则光电子的最大初动能为________.（已知普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c）
19．一光电管的阴极用极限波长为 λ0的材料制成，将它连接在如图所示的电路中，当用波长为 λ 的光照射阴极K（λ < λ0），并调节滑动变阻器使光电管阳极A和阴极K之间的电势差逐渐增大到U时，光电流达到饱和且饱和电流为I．则每秒内由阴极K发出的电子个数在数值上等于______,到达阳极A的电子的最大动能为_______．（已知普朗克常量为 h，真空中光速为 c，元电荷的值为 e）
如果阳极A和阴极K之间的电势差U不变，仅将同种照射光的强度增到原来的三倍，则到达阳极A的电子的最大动能________（填“变大”、“不变”或“变小”）．
三、综合题
20．已知锌的逸出功W0="3.34" eV，试通过计算说明：用波长λ=0.2μm的光照射锌板时能否发生光电效应．(普朗克常量h=6.63×10－34J·s，真空中光速c=3×108m/s)
21．某红光的波长为，求其能量子的值。
22．铝的逸出功是W0，现在将波长λ0的光照射铝的表面（普朗克常量为h，电子电荷量为e）。
（1）求光电子的最大初动能；
（2）求遏止电压。
23．金属铝的逸出功，现在用频率为入射光照射铝的表面，（普朗克常量为）求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据光电效应方程：
得这种金属的逸出功：
且：
因此极限频率：
故A正确，BCD错误。
故选A．
2．D
【详解】
当用紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板缺少电子带正电，与锌板导线相连的验电器也带上正电，当用带负电的导体棒接触锌板，发生电中和，带电量减少，从而使验电器两金属箔片张角变小。
故选D。
3．B
【详解】
AB．由图可知，当开关S向上，电路接入反向的电压时，若，当时，光电子无法到达阳极A，所以灵敏电流计G示数为零，故A错误，B正确；
C．若，当S接a和b时，电路接入反向的电压，滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，反向电压增大，灵敏电流计G中的电流一定不会增大，故C错误；
D．当S接c和d电路接入正向的电压，滑线变阻器的滑动端P向右滑动时正向电压增大，若光电流早已达到饱和，则灵敏电流计G中的电流不会增大，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
遏止电压不会随光的强弱而变化，光的强弱会影响饱和电流的大小，光照越强，饱和电流越大；故C正确，ABD错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．分析电路图可知，所加电压为正向电压，增加色光甲的强度，则逸出的光电子多，电流计示数增加，故A错误。
B．若干将电源的正负极对调，加反向电压，电流计的读数不一定为零，故B错误。
CD．因所加电压为正向电压，则如果用色光乙照射K板，电流计的读数为零，则肯定是没有发生光电效应现象，色光乙的频率一定小于色光甲的频率，但强度大小未知，故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．此电路研究的是光电管的遏止电压，不可用于研究光电管的饱和光电流A错误；
B．金属的截止频率只与自身有关，与外界光照条件无关，B错误；
C．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，C正确；
D．因光电管所加电压为反向电压，则滑片从左向右移动，电压变大，射到A极的电子变少，电流变小，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AD．因为绿光刚好可以发生光电效应，说明该金属的极限频率约等于绿光的频率。黄光的频率比绿光低，即小于金属的极限频率，因此无法产生光电效应，故A错误，D正确；
BC．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，故BC错误。
故选D。
8．B
【详解】
由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则电子受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低，这与光强、外加电压的大小及方向均无关，可见要使指针发生偏转需增大照射光频率，故B正确，ACD错误。
故选B。
9．D
【详解】
AB．根据
得，金属的截止频率等于ν0；纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，逸出功等于E，即
AB正确；
C．根据光电效应方程有
则产生的光电子的最大初动能为E，C正确；
D．入射光的频率为时，小于极限频率，不能发生光电效应，D错误。
故选D。
10．C
【详解】
A．图甲是由于海面下层空气的折射率比上层空气的折射率大，B发出的光发生偏折形成的，其中是蜃楼，A错误；
B．图乙中平行光、经过三棱镜后交于点，则、光以相同入射角从空气斜射入平行玻璃砖时，光侧移量大，B错误；
C．图丙为分别用、、三束光照射同一光电管得到的电流随电压变化图像，根据光电效应方程
由动能定理可得
可知、、三束光的频率
C正确；
D．图丁中是偏振片，是光屏，由于白炽灯发出的光时自然光，照射时，缓慢转动，光屏上亮度不会发生变化，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．由图可看出两种光从空气射入水珠时，入射角相同，而b光的折射角小于a光，故b光的折射率大于a光，b光的频率大于a光，选项A错误；
B．根据则由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，选项B正确；
C．根据，在水中a光的传播速度大于b光的传播速度，选项C错误；
D．由于b光的频率大于a光，所以如果b光能使某金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，选项D错误．
故选B。
12．D
【详解】
A．根据光电效应方程和最大动能与遏止电压的关系，则有
知b光的遏止电压大，则b光的频率大，折射率大，根据
知b光在介质中传播的速度小，故A错误；
B．a光的折射率小，根据
知a光发生全反射的临界角大，故B错误；
C．根据
知，a光的频率小，则波长长，可知分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大，故C错误；
D．a光的频率小，根据
知a光的光子能量小，产生a光的能级差小，故D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
从图中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故本题选AC．
14．ABD
【详解】
A．光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，不影响发射出光电子的时间间隔，A错误；
B．根据光电效应方程知
入射光的频率不变，则最大初动能不变，B错误；
C．光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，入射光的强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，光电流减弱，C正确；
D．入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应，D错误。
故选ABD。
15．BC
【详解】
A．由题，两光束的入射角i相同，折射角，根据折射定律得，折射率．由公式分析得知，在水中a光的速度比b光的速度大，故A错误；
B．折射率，则频率，根据，知波长，根据，可知a光的干涉条纹间距大于b光的间距，故B正确．
C．由于频率，根据，知波长，则a光的波动性较强，b光的波动性较弱．故C正确．
D．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消失．故D错误．
故选BC．
16． J·s（或J/Hz） kg·m2/s
【详解】
光子能量计算公式 = h，其中光子能量的单位为J，光子频率的单位为s-1（或Hz），所以普朗克常量h的单位为J·s（或J/Hz）。
能量的单位J与动能的单位kg·m2/s2相同，所以h的单位J·s可表示为kg·m2/s。
17．
【详解】
光电效应中，入射光子能量，克服逸出功后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压；整理得，斜率即，所以普朗克常量，截距为，即，所以逸出功
18．
【详解】
由光电效应方程
根据图像分析可知，该金属的逸出功为；
波长为的光的频率为，代入光电效应方程可知，光电子的最大初动能为．
19． 不变
【详解】
由知
当时间时
电子从阴极射出时的最大初动能
根据动能定理得，电子到达A时的最大动能
照射光的强度增到原值的三倍，电子的最大初动能不变，则电子到达阳极A的动能不变．
20．能发生光电效应
【详解】
波长λ=0.2 μm的光的光子的能量为：
锌的逸出功：W0=3.34eV=3.34×1.6×10-19J=5.344×10-19J
由于E＞W0，故能够发生光电效应；
21．
【详解】
根据公式
结合能量子公式
可求得能量子的值为
22．（1）；（2）
【详解】
（1）入射光的频率为
则光电子最大初动能为
（2）根据动能定理有
解得遏止电压为
23．（1）1.32×10-18J （2）8.24V
【分析】根据爱因斯坦光电效应方程求光电子的最大初动能，根据动能定理得到遏止电压；
解：（1）铝的逸出功为：
根据爱因斯坦光电效应方程：
解得：
（2）没有光电流时，到达负极的光电子的速度恰好等于0，根据动能定理得到：
解得，遏止电压为：
答案第1页，共2页