4.2光电效应同步练习(Word版含答案)

人教版（2019）选择性必修三 4.2 光电效应 同步练习
一、单选题
1．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．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
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
2．光电传感器是智能技术领域不可或缺的关健器件，而光电管又是光电传感器的重要元件。如图所示，分别用频率为，波长为的a光和频率为，波长为的b光照射某光电管，测出对应的遏止电压之比为1∶3，则（　　）
A．
B．
C．用a、b光照射，对应逸出的光电子最大初动能之比为1∶3
D．仅改加正向电压，对应形成的饱和光电流强度之比也为1∶3
3．智能手机带有感光功能，可以自动调整屏幕亮度，其光线传感器的工作原理是光电效应。在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图所示，其横截距为a，纵截距为，元电荷电量为e。下列说法正确的是（　　）
A．遏止电压与入射光的频率成正比 B．金属的截止频率为b
C．金属的逸出功为 D．普朗克常量
4．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为(　　)
A．4∶5　4∶5 B．5∶4　5∶4
C．5∶4　4∶5 D．4∶5　5∶4
5．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（　　）
A．a光束照射时，能发生光电效应
B．c光束照射时，不能发生光电效应
C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大
6．甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为h，被照射金属的极限频率为，遏止电压为Uc，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（　　）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．甲光的强度等于乙光的强度
C．甲光照射时产生的光电子初动能均为
D．乙光的频率为
7．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
8．氢原子基态的能量为E0，激发态能量En=（n=2、3、4......）。已知一群处于某激发态的氢原子能发出3种频率的光，这三种频率的光照射到同一金属板上，而金属板的截止频率恰好等于其中最小的频率的1.2倍。则从金属板上逸出的光电子的最大初动能的最大值为（ ）
A． B． C． D．
9．赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一次成功地解释了光电效应，以下关于光电效应的说法正确的是（　　）
A．饱和电流与光电管两端加的电压有关，电压越大，饱和电流越大
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．遏止电压与光电子的最大初动能成正比
D．截止频率与金属的种类无关
10．如图所示，阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属铯制成，现用绿光照射阴极K，调整两个极板电压，当A极板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为I=0.64μA，当A极板电压比阴极低0.6V时，光电流恰好为零，电子的电荷量e=1.60×10﹣19C，以下说法正确的是（　　）
A．每秒钟阴极发射的光电子数6.4×1012个
B．光电子飞出阴极时的最大初动能为9.6×10﹣20J
C．如果把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，饱和光电流仍然不变
D．现改用波长为0.74μm的红光照射，从阴极飞出的光电子的最大初动能会增大
二、填空题
11．____________现象证明光具有波动性，____________证明光具有粒子性，因而光具有____________性．
12．用弧光灯照射锌板，锌板会带________电，这是由于锌板发射了________，光电效应的规律是：
（1）入射光频率必须________该金属的极限频率才能发生光电效应．
（2）光电子的最大初动能与入射光的________无关，只随入射光的________增大而增大．
（3）光电流强度与入射光的________成正比．
（4）光电子的发射几乎是________的．
13．光电效应实验中，以不同频率的光入射同一金属表面，并测量与各频率ν对应的遏止电压Uc，所得结果如图所示。若图线斜率为k，电子电荷量为e，则普朗克常量h=________（用上述字母表示）。若用频率为3×1014Hz很强的入射光照射到该金属表面________（选填“能”或“不能”）产生光电效应。

14．人们在研究光的本性时，做了如图所示的一个实验：将一块擦得很亮的锌板与验电器相连，此时验电器的指针无偏转．在用紫外线灯照射锌板时，发现验电器的指针发生了偏转．当用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近与锌板断开的验电器时，验电器的指针张角增大，说明锌板带的是________电，也就是说在紫外线的照射下，锌板________（选填“得到”或“失去”）电子．
三、解答题
15．对应于的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色的？
16．请查阅相关资料，分析各种金属逸出功的变化规律与化学中金属得失电子能力变化规律有无关联。
17．如图是研究光电效应的实验电路图，M、N为两平行正对半径为R的圆形金属板，板间距为d。 现用细光束光照射N极板的圆心时，发生光电效应。 调节滑片改变两板间电压，发现当电压表示数为UC时，电流表示数恰好为零。 假设光电子只从极板圆心处发出，已知电子量为m，电量为e，忽略场的边界效应和电子之间的相互作用。 求：
（1）光电子的最大初速度；
（2）交换图示电路中电源的正负极，电流达到饱和时的最小电压。
18．我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为。现用发光功率为P的激光器发出波长为的光全部照射在K上，回路中形成电流，若将电压正负极对调，回路中电流恰好为0.已知光速为，普朗克常量为，电子电荷量为，电源内阻不计。
（1）每秒钟到达K极的光子数量；
（2）阴极K材料的逸出功为；
（3）求光电子到达A的最大动能。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．逸出功与极限频率满足关系为
W0＝hυ0
所以极限频率越大的金属材料逸出功越大，故A正确；
B．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，与入射光的照射时间无关，故B错误；
C．根据光电效应方程
Ekm＝hυ﹣W0
可知从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，说明照射光的频率越大，而金属的逸出功由金属材料本身决定，是固定不变的，故C错误；
D．入射光的光强一定时，频率越高，光子的能量越大，入射光中的光子的数目越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故D错误。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
C．根据动能定理有
解得
已知测出对应的遏止电压之比为1∶3，则用a、b光照射，对应逸出的光电子最大初动能之比为1∶3，故C正确；
AB．根据爱因期坦光电效应方程
可知入射光的频率之比不等于1：3，所以波长之比也不等于1：3，故AB错误；
D．饱和光电流强度与遏止电压无关，与入射光的强度有关，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．由得
入射光的频率与遏止电压成线性关系但不是正比关系，故A错误；
B．由公式
得金属的截止频率
故B错误；
CD．结合图像得
，
故金属的逸出功，普朗克常量，故C正确，D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为4：5，根据
E=NE0
可得光子能量之比为5：4；再根据
光子能量与波长成反比，故光子波长之比为4：5，故C正确，ABD错误．
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
AB．波长关系为λa＞λb＞λc，则γa＜γb＜γc．b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应。故A错误，B错误。
C．放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定。故C错误。
D．根据光电效应方程
知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大。故D正确。
故选D.
6．D
【解析】
【详解】
A．由光电效应方程可得，由图可知乙的遏制电压相同，则甲乙的频率相同，A错误；
B．根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大，B错误；
C．甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为，C错误；
D．根据
解得
D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【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。
8．C
【解析】
【详解】
氢原子处在的激发态能发出3种频率的光，所以跃迁时放出的最大频率的光是从能级跃迁到基态发出的，对应的能量为，最小频率的光是从跃迁到能级，对应的能量为，根据题意可知金属的逸出功为，由光电效应方程
有
即
故选C。
9．C
【解析】
【详解】
A．饱和电流与光电管两端加的电压无关，只与光照强度有关，A错误；
B．根据光电效应方程
可知，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，B错误；
C．根据动能定理可知
可知，遏止电压与光电子的最大初动能成正比，C正确；
D．截止频率与金属的种类有关，D错误。
故选C。
10．B
【解析】
【详解】
A．每秒钟阴极发射的光电子数个，故A错误；
B．由题可知，遏止电压Uc=0.6V，则光电子飞出阴极时的最大初动能为
故B正确；
C．饱和光电流随光照强度的增加而增大，则把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，饱和光电流将增大，故C错误；
D．由光电效应方程和可得光电子的最大初动能为
由于红光的波长为0.74μm>λ0，则当发生光电效应时，光电子的最大初动能会减小，故D错误。
故选B。
11． 干涉、衍射 光电效应 波粒二象
【解析】
【详解】
[1][2][3]干涉、衍射现象证明光具有波动性，光电效应证明光具有粒子性，因而光具有波粒二象性。
12． 正 电子 大于 强度 频率 强度 瞬时
【解析】
【详解】
[1][2]锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电。
(1)[3]入射光的频率必须大于被照金属的极限频率才能产生光电效应。
(2)[4][5]根据Ekm=hv-W0可知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
(3)[6]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。
(4)[7]光电效应具有瞬时性，光电子的发射几乎是瞬时的。
13． ek 不能
【解析】
【详解】
由光电效应方程
和
可得
对照题给的图像，则
(2)由图像的直线与轴的交点可知，遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，该金属板对入射光的截止频率大于Hz ，所以频率为Hz很强的入射光照射到该金属板表面不能产生光电效应。
14． 正 失去
【解析】
【详解】
[1][2]．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电；当用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近与锌板断开的验电器时，验电器的指针张角增大，说明锌板带的是正电，也就是说在紫外线的照射下，锌板失去电子．
15．频率为5.13×1014Hz，波长为5.85×10-7m，为黄色光。
【解析】
【分析】
【详解】
由光子的能量值
该光子的频率为

该光的波长为
根据可见光不同的色光的频率范围可知，该光为黄色光。
16．见解析
【解析】
【详解】
入射光子的能量至少要达到金属的逸出功，才可以使电子逸出，这说明逸出功越大，电子越难逸出，即金属逸出功越大，金属得电子能力越强。
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1） 对电子逸出后在电场中向上做匀减速直线运动
由动能定理得
-eUC=0-mvm2
解得
vm=
（2）交换电源电极后，电子在电场中做加速运动；要形成饱和电流，每一个电子逸出后均要能到达M极板。垂直电场方向逸出的电子在电场中做类平抛运动，沿极板半径方向匀速运动
R=vmt
沿垂直极板方向作匀加速直线运动
解得最小电压
18．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）每秒钟到达极的光子数量为，则
解得
（2）根据光电效应方程可知
得
解得
（3）逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理
联立解得
答案第1页，共2页
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