4.2光电效应方程及其意义同步练习(Word版含答案)

4.2光电效应方程及其意义同步练习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．利用如图所示的实验装置研究光电效应现象，用一束紫外线照射光电阴极材料，电流表无示数。则（　　）
A．增大入射光的强度，电流表一定有示数 B．增大入射光的频率，电流表一定有示数
C．减小入射光的频率，电流表可能有示数 D．减小入射光的波长，电流表可能有示数
2．用如图所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为．则下列说法正确的是
A．若将电池的正负极性反转，则电流表示数一定变为0
B．若将电键S断开，也一定会有电流流过电流表G
C．若将变阻器的滑片由c点向b端略微移动一些，则这一过程中电流表示数一定会减小一些
D．若换用频率更高的光照射到光电管上，电流表G的读数一定比原来大
3．某同学用两种不同的金属做光电效应实验。实验中他逐渐增大入射光的频率，并测出光电子的最大初动能。下面四幅图像中能符合实验结果的是（　　）
A． B．
试卷第1页，共3页
C． D．
4．某同学用如图(甲)所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与光照强度、光的频率等物理量之间的关系．阴极K和阳极A是密封在真空玻璃中的两个电极，K在受到光照射时能够发射光电子．K、A之间的电压大小可以调节，电源极性也可以对调．当分别用a、b、c三束不同的光照射阴极K，得到的I-U关系分别如图(乙)中a、b、c三条曲线所示．下列关于三束光的频率ν、三束光的强度E大小关系，正确的是
A．νa>νb>νc，Ea>Eb>Ec B．νa>νb>νc，Ea=EcC．νb>νa=νc，Ea >Ec ，Eb> Ec D．νa<νb<νc，Ea5．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）
A．若增大入射角i，则b光先消失
B．在该三棱镜中a光波长小于b光
C．a光能发生偏振现象，b光不能发生
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低
6．下列说法正确的是（　　）
A．微观粒子的能量变化是连续的 B．红光的能量子比绿光大
C．能量子与电磁波的频率成正比 D．电磁波波长越长，其能量子越大
7．如图，用波长为λ的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为U时，电流表的示数恰好减小为零。已知普朗克常数为h，真空中光速为c。让该金属产生光电效应的截止频率为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．光电效应实验装置示意图如图所示.用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应.换用同样频率为ν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为电子电荷量)(　　)
A．U＝－ B．U＝－ C．U＝－W D．U＝
9．当具有5.0 eV的光子射到一金属表面时，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能为1.5 eV，为了使这种金属产生光电效应，入射光子的能量必须不小于(　　)
A．1.5 eV B．2.5 eV C．3.5 eV D．5.0 eV
10．在某次光电效应实验中，得到了入射光频率v与遏止电压Uc的关系如图所示。该直线的斜率为k，截距为b，电子电荷量为e，则下列说法正确的是（　　）
A．实验所用金属材料的逸出功可表示为
B．普朗克常量可表示为ke
C．若换另外一种金属实验，则k会发生变化
D．若换另外一种金属实验，则b不会发生变化
11．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是
A．真空中，a光的波长小于b光的波长
B．在三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度
C．在三棱镜中a光的折射率大于b光的折射率
D．a光的光子能量小于b光的光子能量
12．分别用波长为λ和λ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1∶2，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为（　　）
A． B． C． D．
13．太阳帆飞船是利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，由于太阳光具有连续不断、方向固定等特点，借助太阳帆为动力的航天器在太阳光光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增加，并最终飞抵距地球非常遥远的天体。现有一艘质量为m的太阳帆飞船，假如仅受太阳光子的作用下在太空中运行，其帆面与太阳光垂直。设帆能100%地反射太阳光，帆的面积为S，且单位面积上每秒接受到的太阳辐射能量为E，已知太阳辐射的光子的波长均近似取为。不计太阳光反射时频率的变化，已知普朗克常量为h，光速为c、则下列说法正确的是（　　）
A．飞船每秒钟获得的能量为ES
B．光子被反射后，光子速度略有降低
C．每秒射到帆面上的光子数
D．飞船得到的加速度为
14．某中学实验小组的同学在研究光电效应现象时，设计了如图所示的电路，用蓝光照射阴极时，电路中的电流计有示数。则下列正确的是（　　）
A．用紫光照射阴极时，电流计一定没有示数
B．用黄光照射阴极时，电流计可能有示数
C．用蓝光照射阴极时，将滑片向左移动电流计一定没有示数
D．用蓝光照射阴极时，将滑片向右移动电流计示数一定增大
15．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，则下列说法正确的是（　　）
A．A、B两种光子的频率之比为1∶2
B．A、B两种光子的动量之比为1∶2
C．该金属的逸出功W0＝EA－2EB
D．该金属的极限频率νc＝
二、填空题（共4题）
16．氢原子的能级图如图所示，若大量处于n=4能级的氢原子跃迁到n=2能级发出的光照射某金属后，逸出光电子的最大初动能是0．05MeV，则该金属的逸出功为_____________；若大量处于n=3能级的氢原子跃迁到n=1能级发出的光照射该金属，逸出光电子的最大初动能是___________．
17．（1）对爱因斯坦光电效应方程，下面的理解正确的有_______
A．用同种频率的光照射同一种金属，因为电子逸出功相同，所以金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能
B．用同种频率的光照射同一种金属，因为电子逸出功不同，所以金属中逸出的光电子的初动能出现差别
C．逸出功和极限频率之间应满足关系式
D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比，与入射光的强度无关
（2）质量为M的木板若固定在光滑的水平地面上，质量为m的子弹以速度v1射入，射出时子弹速度v2，如图所示，今将钉子拔掉，则子弹速度至少为_____才能射穿木块？（设前后两次子弹和木块的作用力相同）
18．为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）
A． B．
C． D．
19．如图甲所示是研究光电效应的实验装置，当频率为的紫外线照射到K上，电流表中有电流流过，试回答下列问题：
（1）如果将滑动变阻器的滑动端从左向右移动，通过电流表的电流将会________（选填“增大”、“减小”、“不变”）
（2）美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。如图乙所示是根据某次实验作出的Uc-图象，电子的电荷量，根据图象可知，这种金属的截止频率=___________，普朗克常量h=_________。
三、综合题（共4题）
20．在光电效应实验中，如果入射光的波长确定而强度增加，将产生什么结果？如果入射光的频率增加，将产生什么结果？
21．研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出I-U图像如图乙所示，图中Uc、I0、Im均为已知。已知入射光的频率为v0，普朗克常量为h，电子电量为e，求：
（1）时间t内从阴极K表面射出的光电子数n；
（2）该光电管阴极K的极限频率。
22．功率为40W的白炽灯泡,正常发光时,有5%的能量转化为可见光能,设所发射的可见光的平均波长为0.58um。在离灯泡中心10m处有一个直径为2cm的门镜安装孔正对着灯光，那么每秒钟辐射的光子约有多少通过该门镜安装孔射出？（h=6.63×10－34Js，最后结果保留三位有效数字）
23．研究光电效应的规律实验的原理图如图（a）所示，按图（a）所示的电路将图（b）中实物连线．
参考答案：
1．D
2．B
3．C
4．C
5．D
6．C
7．C
8．B
9．C
10．A
11．D
12．A
13．D
14．B
15．C
16． 2.50 9.95
17． （1）C （2）
18．B
19． 增大 4.27×1014Hz 6.30×10-34J·s
20．
入射光的波长确定而强度增加，将分为以下两种情况：
1．入射光的波长较长，以至于光子的能量较低，无法激发出电子。这时候即使强度增加，光电效应同样不会发生；
2．入射光的波长较短，光子的能量较高，可以激发出电子。这时候强度增加，即单位时间内入射光的光子数增加，从而激发出更多的电子，所以促进光电效应，光电流增加。
如果入射光的频率增加，将分为以下两种情况：
1．入射光刚开始时的频率较小，当入射光的频率增加，刚开始可能无法激发光电子，当入射光频率达到一定程度后激发出光电子，且发射的光电子最大初动能增加；
2．入射光刚开始时的频率较大，入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增加。
21．（1）；（2）
22．
23．
试题分析: 实物图连线．
答案第1页，共2页