4.2光电效应 同步训练(Word版含答案)

4.2光电效应
一、选择题（共14题）
1．用波长为的黄色光照射逸出功为W的铯原子，使之发生光电效应。已知普朗克常量为h，光在真空的速度为c，电子所带电荷量为e。则对应的遏止电压为（　　）
A． B． C． D．
2．关于光电效应，下列说法正确的是
A．光电效应说明光具有粒子性，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的
B．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
3．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（　　）
A．只要入射光的波长小于该金属的极限波长，光电效应就能产生
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7s
D．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光频率成正比
4．如图是研究光电效应的实验装置，用一定频率的光照射阴极K，当滑片P处于图示位置时，电流表的示数不为零，为使电流表示数减小，下列办法可行的是(　　)
A．将滑片P向右移动 B．减小入射光的强度
C．换用电动势更大的电源 D．将电源的正、负极对调
5．三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子．已知三种光线的波长λ甲>λ乙>λ丙， 则（ ）
A．用三种入射光照射金属a，均可发生光电效应
B．用三种入射光照射金属b，均可发生光电效应
C．用三种入射光照射金属c，均可发生光电效应
D．用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应
6．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（　　）
A．玻璃对b光的折射率较大
B．在真空中a光的速度大于b光的速度
C．a光光子能量大于b光光子能量
D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光
7．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应
B．从金属表面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．截止频率越大的金属材料逸出功越大
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
8．用如图所示的实验装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为零，则在该实验中（　　）
A．当滑动触头向a端滑动时，电流表G示数增大
B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
C．光电子的最大初动能为1.05eV
D．光电管阴极的逸出功为1.05eV
9．某金属在一定频率的光照射下发生光电效应，若减弱该光的光强，则该金属
A．逸出功减少
B．不发生光电效应
C．发射光电子的最大初动能不变
D．发射光电子的最大初动能减小
10．红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每一道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为P，所发射的每个光脉冲持续的时间为，波长为，则每个光脉冲中含有的光子数是
A． B． C． D．
11．如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法中正确的是（　　）
A．在水中，a光的频率大于b光的频率
B．在水中，a光的光速大于b光的光速
C．在水中，a光的波长大于b光的波长
D．若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上也一定能发生光电效应
12．图示为光电管的工作电路，要使电路中形成较强的光电流，须在A、K两电极间加一直流电压，则（）
A．电源正极应接在P点，光电子从电极K发出
B．电源正极应接在Q点，光电子从电极K发出
C．电源正极应接在P点，光电子从电极A发出
D．电源正极应接在Q点，光电子从电极A发出
13．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的关系图象，由图象可知
A．该金属的逸出功为E
B．入射光频率为时，产生的光电子的最大初动能为
C．入射光频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
D．该图线的斜率表示普朗克常量
14．中国留美学生叶企孙利用X射线测算出普朗克常量的值，这一结果随后在科学界延用16年之久。利用光电效应也可以测定普朗克常量，图甲为光电效应实验原理图，实验中可调节光电管两端的反向电压U使电流表示数恰好为零。通过改变入射光的频率v重复上述操作，获取若干对v、U数据，依数据作U-v图像如图乙所示，已知电子电量为e。则下列说法正确的是（　　）
A．普朗克常量可表示为 B．普朗克常量可表示为
C．阴极K的逸出功为 D．阴极K的逸出功为
二、填空题
15．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关( )
16．如图，光滑轨道abc固定在竖直平面内，c点与粗糙水平轨道cd相切，一质量为m的小球A从高静止落下，在b处与一质量为m的滑块B相撞后小球A静止，小球A的动能全部传递给滑块B，随后滑块B从c处运动到d处，且bd高，滑块B通过在cd段所用时间为t．求：
（1）cd处的动摩擦因数μ( )；
（2）若将此过程类比为光电效应的过程，则：A为__________；B为__________；
分析说明：__________类比为极限频率．
17．用频率为ν的光照射某光电管，发射的光电子的最大初动能为E，若改用频率为2ν的光照射该光电管，则发射的光电子的最大初动能是_____________
18．如图所示，一光电管的阴极K用极限波长为λ0的金属制成．用波长为λ的紫外线照射阴极K，加在光电管阳极A和阴极K之间的电压为U，电子电荷量为e，普朗克常量为h，光速为c，光电子到达阳极时的最大动能为____；若将此入射光的强度增大，则光电子的最大初动能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
三、综合题
19．一光电管的阴极用极限波长λ0=5000×10-8m的钠制成，用波长λ=3000×10-8 m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，光电流的饱和值I=0.56μA．
(1) 求每秒内由K极发射的电子数；
(2) 已知爱因斯坦的光电方程为：EKm=hc()，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3倍，此时电子到达A极时的最大动能是多大？
(普朗克常量h=6.63×10-34J﹒s，电子电量e=1.60×10-19C，真空中的光速c=3.00×108m/s)
20．对应于3.4×10-19 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？（h=6.63×10-34 J·s）
21．在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能．能量为6.0 eV的光子射入某金属表面后，逸出光电子的最大初动能为2.5 eV，已知h=6.6×J·s，元电荷电荷量为e=1.6×C。求：
（1）金属的逸出功W；
（2）该条件下的遏止电压Ue；
（3）这种金属发生光电效应的极限频率v。（结果保留2位有效数字）
22．由阴极K发射的电子（质量为m，电量为e，设其初速度为零）经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏，电子自狭缝出射后打到一荧光屏上，如图所示。由于电子具有波动性，荧光屏将出现明暗相间的条纹。设加速极A与阴极K之间的电压为U，两平行狭缝间的距离为d，试问：
（1）在整个装置的轴线与荧光屏的交点О处，将出现暗条纹还是亮条纹？
（2）设位于轴线外侧的第一条亮条纹出现在θ角处，写出θ的表示式（以m，e，d，V及其他有关恒量表示）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
由光电效应方程可知
，，
解得
故选B。
2．B
【详解】
A．光电效应说明光具有粒子性，光电效应最早是由赫兹发现的，不是爱因斯坦首先发现的，A项错误；
B．根据光电效应现象的定义可知光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子，B项正确；
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，即光子的能量太小，该束光的波长太长，C项错误；
D．由爱因斯坦光电效应方程知光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，D项错误。
故选B。
3．A
【详解】
A．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，即入射光的波长小于极限波长，才能发生光电效应。故A正确；
B．根据光电效应方程
可知光电子的最大初动能与频率不成正比，与光的强度无关。故B错误；
C．光电子的发射时间不超过10-9s，具有瞬时性。故C错误；
D．入射光的强度超强，单位时间内射到金属上的光子数就越多，发射出光电子数，则形成的光电流越大，所以光电流强度与入射光的强度成正比。故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
（1）光照强度不变的情况下，饱和光电流不变，与光电管所加正向电压U的大小无关，故滑片P向右移动，光电流的大小不变．故A错误；
（2）减小入射光的强度，导致光子数目减小，则电流表的示数会减小．故B正确；
（3）若换用电动势更大的电源，与（1）结果一致，并不会改变光照强度，则电流表示数不变，C错误．
（4）把电源的正、负极对调，光照情况不变，反向电压会阻碍光电子的移动，可能导致光电流减小，也可能不变，故D错误．
5．A
【详解】
三种光线的波长λ甲＞λ乙＞λ丙，知γ甲＜γ乙＜γ丙，因为甲光照射到金属a恰能发生光电效应，可知用三种入射光照射金属a，均可发生光电效应，选项A正确；因为乙光照射到金属b恰能发生光电效应，可知用三种入射光照射金属b，乙和丙均可发生光电效应，甲不能发生光电效应，选项B错误；因为丙光照射到金属c恰能发生光电效应，可知用三种入射光照射金属b，甲和乙都不能发生光电效应，用入射光甲和乙同时照射金属c，也不能发生光电效应，选项CD错误。
故选A.
6．C
【详解】
A．由题图可知a光射入玻璃砖后的折射角小于b光射入玻璃砖后的折射角，根据折射定律可知玻璃对a光的折射率较大，故A错误；
B．在真空中a光与b光的速度相等，故B错误；
C．由A项结论可知a光的频率大于b光的频率，所以a光光子能量大于b光光子能量，故C正确；
D．红光的频率小于绿光的频率，所以如果b光是绿光，a光不可能是红光，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．电子在发生跃迁的时候一次只能吸收一个光子，而所谓极限频率是指处于最外层的电子发生电离所要吸收的光子的频率，故只要入射光的频率低于金属的极限频率，无论时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A错误；
B．根据爱因斯坦光电效应方程
可知光电子的最大初动能跟入射光的频率和金属的逸出功都有关，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程
可知
故金属的截止频率越大，金属材料的逸出功越大，故C正确;
D．单位时间内逸出的光电子的数目多少跟入射光的强度有关，入射光的光强一定时，频率越高，光子能量越大，则光子数越小，单位时间内逸出的光电子的数目越小，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．当滑动触头向a端滑动时，反向电压变大，则电流表G示数减小，选项A错误；
B．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，选项B错误；
C．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为1.7eV，故C错误；
D．根据光电效应方程
Ekm=hγ-W0
所以
W0=hγ-Ekm=2.75eV-1.7eV=1.05eV
光电管阴极的逸出功为1.05eV，选项D正确。
故选D。
9．C
【详解】
由光电效应方程可知，金属的逸出功和初动能与入射光的强度无关，AD错；能否发生光电效应只与入射光的频率和金属的极限频率有关，与入射光的强度无关，B错；
10．D
【详解】
每个光脉冲的能量
每个光子的能量
则每个光脉冲中含有的光子数
故选D．
11．A
【详解】
A．由图可知，a光的偏折程度大，则a光的折射率大，a光的频率大于b光的频率，选项A正确；
B．a光的折射率大，由可知a光在水中的光速小，选项B错误；
C．a光在水中的光速小，频率大，由可知在水中a光的波长小于b光的波长，选项C错误；
D．由于a光的频率大于b光的频率，若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上不一定能发生光电效应，选项D错误。
故选A。
12．A
【详解】
光照射到阴极K，产生光电子，需加速到达阳极，则A点接正极，即电源的正极接在P点，故A正确，BCD错误．
13．AD
【详解】
AD．根据爱因斯坦的光电效应方程
由图像可知，纵坐标的截距表示W，该图线的斜率表示普朗克常量，所以该金属的逸出功为E，则AD正确；
B．由图像可知，金属的极限频率为ν0，所以入射光频率为时，不能发生光电效应，则B错误；
C．由于
入射光频率为2ν0时，代入公式解得
则产生的光电子的最大初动能为E，所以C错误；
14．BC
【详解】
AB．根据光电效应方程可得
即
由图像可知
解得
选项A错误，B正确；
CD．阴极K的逸出功为
或者由于
则阴极K的逸出功为
选项C正确，D错误。
故选BC。
15．正确
【详解】
由爱因斯坦光电效应方程可知，光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故题干说法正确。
16． 光子 光电子
【详解】
（1）根据机械能守恒有：由小球A运动到b处的机械能为：，然后将这部分能量传递给B，设B球在c处的速度为v，则由机械能守恒定律可知：，解得：，在cd段，摩擦力提供合外力：，根据匀变速方程：，解得：
（2）光电效应过程是光子将能量传递给电子，电子克服原子的逸出功而逸出，所以A为入射的光子；B为光电子；对应为逸出功，所以类比为极限频率
17．
【详解】
根据，金属的逸出功为
若改用频率为2ν的光照射该光电管，则发射的光电子的最大初动能
18． 不变
【详解】
电子从阴极射出时的最大初动能，根据动能定理得，光电子到达阳极时的最大动能为；
入射光的强度增大，电子的最大初动能不变，则电子到达阳极的动能不变；
19．(1) 3.5×1012 (2) 6.01×10-19J (3) 最大动能不变
【详解】
试题分析：根据饱和电流的大小，结合求出每秒内由K极发射的光电子数目．根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合动能定理求出电子到达A极时的最大动能；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，不影响光电子的最大初动能．
（1）每秒钟内由K极发射的光电子数：，代入数据解得：
（2）阴极K金属的逸出功：
根据动能定理：
代入数据解得：
（3）入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，光电管阳极A和阴极K之间的电势差不变，则到达A 极时最大动能不变，仍为6.0×10-19J.
20．5.13×1014 Hz；5.85×10-7 m
【详解】
根据公式
和
联立解得
则
21．（1）3.5eV；（2）2.5V；（3）
【详解】
（1）由光电效应方程可知金属的逸出功
（2）根据可知，那么遏止电压的大小为
（3）根据；得金属发生光电效应的极限频率
22．（1）亮条纹；（2）
【详解】
（1）中央（O点处）出现亮条纹。
（2）以表示电子的波长，P表示电子的动量，于是有
，
∴
又因，把上面得出的值代入，得出
答案第1页，共2页