4.2光电效应 综合练习（Word版含答案）

4.2、光电效应
一、选择题（共16题）
1．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ek，改用频率2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）(　　)
A．Ek－hν B．2Ek C．Ek＋hν D．2hν－Ek
2．在光电效应实验中，用黄光照射某金属板表面未发生光电效应，下列做法有可能产生光电效应现象的是（ ）
A．改用更强的黄光照射 B．增加照射的时间
C．改用红光照射 D．改用频率更高的光照射
3．下列说法正确的是（　　）
A．金属的逸出功与入射光的频率有关，入射光频率越大，逸出功越大
B．饱和光电流与入射光的频率有关，入射光频率越大，饱和光电流一定越大
C．对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应
D．只要入射光照射时间足够长，任何金属都能发生光电效应
4．关于光电效应规律,下面哪些说法是正确的（ ）
①当某种光照射金属表面时,能发生光电效应,则入射光强度越大,单位时间内逸出的光电子数也越多②当某种光照射金属表面时,能发生光电效应,则入射光的波长越小,产生的光电子的最大初动能越大③同一频率的光照射不同金属,如果都能发生光电效应,则逸出功大的金属产生的光电子的初动能也越大④不同强度的某种色光照射同一金属,强光能发生光电效应现象,弱光也一定能发生光电效应现象
A．①②③ B．①②④ C．①③ D．②③
5．光电管是光控电路的核心元件。如图为一种在自动化控制中常用的光控继电器示意图，当用一束单色光照射光电管时，未能发生光电效应。为使光电管发生光电效应，下列可采取的措施是（　　）
A．增大该光的照射强度 B．延长该光的照射时间
C．改用频率更高的光照射光电管 D．改用波长更长的光照射光电管
6．关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
C．对同种金属只要入射光强度足够大，就会发生光电效应
D．光电效应的发生几乎不需要时间积累，只要入射光的波长小于金属的极限波长即可
7．细光束通过玻璃三棱镜折射后分成甲、乙、丙三束单色光，现分别用甲、乙、丙三种单色光照射某金属板，用乙光束照射时，恰能发生光电效应，已知三种光的频率关系是,则下列判断正确的是( )
A．三种光的波长关系是
B．三种光在真空中传播速度的关系是
C．丙光束照射时，不能发生光电效应
D．乙光的照射强度越大，相同时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多
8．在光电效应实验中，飞飞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．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
9．美国物理学家密立根通过测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以验证爱因斯坦方程的正确性。下图是某次试验中得到的两种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν关系图象，两金属的逸出功分别为W甲、W乙，如果用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则下列关系正确的是（　　）
A．W甲E乙 B．W甲>W乙，E甲C．W甲>W乙，E甲>E乙 D．W甲10．关于光的波粒二象性的理解正确的是
A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．光在传播时粒子性显著，而与物质相互作用时波动性显著
D．高频光是粒子，低频光是波
11．单色光从真空射入玻璃时，它的（　　）
A．波长变长，速度变小，光量子能量变小
B．波长变短，速度变大，光量子能量变大
C．波长变长，速度变大，光量子能量不变
D．波长变短，速度变小，光量子能量不变
12．如图甲所示为光电效应实验的电路图，某次实验中保持光的颜色和光照强度不变，通过实验操作，得到电流表的示数I随电压表的示数U变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑片向右移，电流表的读数一定增大
B．金属K的逸出功等于eUc
C．光电子的最大初动能等于eUc
D．保持光的颜色不变，只增加光照强度，图乙图像的Uc会增大
13．已知普朗克常量为，电子质量为，其中为真空中光速，则动能为的自由电子的物质波长以及具有如上波长的光子能量分别为（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
14．如图为演示光电效应的装置，闭合开关S，当用某种频率的光照射光电管时，电流表A有示数，则下列说法中正确的是（ ）
A．断开开关S，则电流表示数为零
B．将滑动变阻器的滑片c向a端移动，电流表的示数减小
C．换用频率更高的光照射光电管，并将电源反接，电流表的示数一定增大
D．增大照射光电管的光照强度，同时将滑动变阻器的滑片c向a端移动，电流表的示数一定增大
15．如图所示，两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入，经三棱镜折射后相交于点P，下列说法中正确的是（　　）
A．a光的光子能量大于b光子能量
B．a光在三棱镜中传播的速度较大
C．让a光和b光通过同一双缝干涉实验装置，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
D．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定可以使该金属发生光电效应
16．利用光电效应可以把光信号转变为电信号，动作迅速灵敏，因此利用光电效应制作的光电器件在工农业生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用，其中光电管就是应用最普遍的一种光电器件．把光电管接入如图所示的电路中．闭合电键S，用波长为λ的单色光照射光电管时发生了光电效应，下列说法正确的是
A．照射的单色光越强，饱和光电流将越大
B．若用波长更长的单色光照射光电管，则光电管中金属的逸出功越大
C．若把滑片C向左滑动，电流表G的示数一定增大
D．若把电源正负极反接，电流表G的示数可能为零
二、填空题
17．已知普朗克常量为，电子的质量为，其中为真空光速，，则动能为1.0eV的自由电子的物质波长为__________m．具有如上波长的光子的能量为_______eV．（所填答案均保留一位有效数字）
18．法国科学家拉普拉斯曾说过：“认识一位巨人的研究方法对于科学的进步并不比发现本身有更少的用处……”．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如观察、实验、建立模型、物理类比和物理假说等方法．其中物理假说，是根据一定的科学事实和科学理论对研究的问题提出假说性的看法或说明，例如麦克斯韦的电磁场理论、分子动理论等假说，请你再举出两个物理假说的例子________________________；___________________________．
19．如图所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．
（1）当变阻器的滑动端P向_____滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大．
（2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________（已知电子电荷量为e）．
（3）如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将_______（填“增加”、“减小”或“不变”）．
20．金属中电子吸收一个光子而挣脱金属的束缚，这就是光电效应现象。随着科技进步，强光源的出现，电子同时吸收多个光子成为可能，这是多光子光电效应现象。如图所示，光电管阴极金属的逸出功为W0，单一频率光源发射的光子频率为。在光源照射下，金属中电子同时吸收两个光子后发生光电效应，从金属逸出电子的最大动能为________，调节滑动变阻器，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为________。（电子量为e，普朗克常量为h）
三、综合题
21．照相底片上的感光物质在光照射下能分解，经冲洗后就可记录下图像，这种现象被称为光化效应，与光电效应类似，只有入射光光子能量达到某一数值才能发生。请据此分析，摄影爱好者为什么通常在他们的暗室中安装红光灯，而不选用蓝光灯或紫光灯？
22．图是研究光电效应的电路图。
（1）闭合开关后，当电压表的示数为0时，电流表的示数不是0，说明了什么？
（2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右移动，会观察到什么现象？说明了什么？
（3）若将电源的正负极对调，闭合开关，滑动变阻器的滑片向右移动时，又会观察到什么现象？说明了什么？
23．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线．由图求出：
①这种金属发生光电效应的极限频率；
②普朗克常量．
24．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．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为，根据光电效应方程知,逸出功；改用频率2v的光照射同一金属,则最大初动能，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
2．D
【详解】
AB．发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率，延长黄光的照射时间和增大黄光的照射强度都不行，所以AB错误；
CD．改用红光照射时，其频率小于黄光，则不可能发生光电效应，而当改用频率更高的光，可能发生光电效应，所以C错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．金属的逸出功是由金属的种类决定的，不同种类的金属逸出功不同，与入射光的频率无关，A项错误；
B．饱和光电流是由入射光的强度和频率共同决定的，即当入射光频率不变时，光照强度越大，饱和光电流越大，当入射光强度不变时，入射光频率越大，饱和光电流越大，所以入射光频率越大，饱和光电流不一定越大，所以B项错误；
CD．发生光电效应的条件是入射光的频率高于该金属的极限频率，与光照强度和光照时间无关，所以选项C正确、选项D错误。
故选C。
4．B
【详解】
能产生光电效应，当入射光的强度越大，则单位时间内逸出的光电子数也越多．故①正确．根据光电效应方程Ekm=hv-W0，知，入射光的波长越小，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大．故②正确．不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm=hv-W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同，逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能越小．故③错误．只有当入射光的频率大于或等于极限频率时，才能发生光电效应，与光的强弱无关．故④正确．故选B．
5．C
【详解】
ABC．是否发生光电效应，取决于入射光的频率是否超过极限频率，故可以改用频率更高的光照射光电管，与入射光的强度及照射时间无关，AB错误，C正确。
D．改用波长更长的光，由可知，频率更低，更不可能发生光电效应，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
试题分析：A、根据知，光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比．故A错误．B、不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大．故B错误．C、光电效应发生条件与光的强度无关，只与入射光的频率有关．故C错误．D、对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，且光电效应的发生几乎不需要时间积累，故D正确．故选D．
7．D
【详解】
A、三种光的频率关系是v丙>v乙>v甲，由可知，波长关系为，故A错误；
B、各种单色光在真空中的传播速度都相等，故B错误；
C、用乙光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，则甲光束照射时，不能发生光电效应，丙光束照射时，能发生光电效应，故C错误；
D、相同时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度有关，乙光的照射强度越强，相同时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多，故D正确；
故选D．
8．B
【详解】
A．根据
入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；故A错误；
B．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以乙光的频率小于丙光的频率，乙光的波长大于丙光的波长，故B正确；
C．同一金属，截止频率是相同的，故C错误；
D．甲光的截止电压小于丙光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能。故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
根据光电效应方程得
又
解得
知 图线，当 ， ，由图像可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即
如果用ν0频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此
故选A。
10．A
【详解】
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A正确；
BC．光在传播时有时看成粒子有时可看成波，光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著，故B错误、C错误；
D．高频光波长短，光的粒子性显著，低频光波长长，光的波动性显著，故D错误。
故选A。
11．D
【详解】
因为光的频率不变，光量子的能量不变；再根据折射率
可知，光的速度变小，波长变短，ABC错误，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．极板间如果是正向电压，随着正向电压的增长，光电流先大后不变，如果是反向电压随着电压增大光电流逐渐减小，故A错误；
BC．根据爱因斯坦光电效应方程，可知光电子的最大初动能等于，故B错误，C正确；
D．保持光的颜色不变，只增加光照强度时，图像的Uc不变，故D错误。
故选C。
13．B
【详解】
由公式
可知自由电子的动量为
则波长为
光子能量为
则
故选B。
14．BC
【详解】
A、当开关S断开时，有光电子飞出到达另一端，则电流表示数不为零，故A错误．
B、由图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，将滑动变阻器的滑片c向a端移动，反向电压增大，到达另一端的电子数目变少，则电流表的示数减小，故B正确．
C、换用频率更高的光照射光电管，则光电子的最大初动能增大，将电源反接，即加正向电压，单位时间内到达另一端的电子数目变多，则电流表的示数一定增大，故C正确．
D、增大照射光电管的光照强度，单位时间内发出的光电子数目增多，由于反向电压增大，单位时间内到达另一端电子数目不一定增多，则电流表示数不一定增大，故D错误．
故选BC．
15．AC
【详解】
A．有图可知，a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以a光的折射率大，b光的折射率小，所以a光的频率大，根据
a光的光子能量大于b光子能量，A正确；
B．由光在介质中传播速度的公式
所以a光的折射率大，b光的折射率小，a光在三棱镜中传播的速度较小，B错误；
C．a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，所以a光的波长较b光短，根据
a光的条纹间距小于b光的条纹间距，C正确；
D．a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，a光能使某金属发生光电效应，a光频率大于金属的极限频率，但是b光频率不一定大于金属的极限频率，b光不一定使该金属发生光电效应，D错误。
故选AC。
16．AD
【详解】
发生光电效应时，保持入射光的频率不变，饱和光电流随入射光强度的增大而增大，A正确；金属的逸出功于入射光的频率（波长）无关，由金属本身决定，B错误；若把滑片C向左滑动，当电流达到饱和电流后，电流不在随电压的增大而增大，C错误；若把电源正负极反接，则电压为遏制电压，当遏制电压与电子电量的乘积大于光电子的最大初动能时，光电子不能到达阳极，光电流为0，D正确．
17．
【详解】
动能为1.0eV的自由电子的物质波长为
具有如上波长的光子的能量为
18． 爱因斯坦光子说 光的本性等
【详解】
物理假说，是根据一定的科学事实和科学理论对研究的问题提出假说性的看法或说明，例如光的光子说、光的本性．
19． 左 eU 不变
【详解】
①当变阻器的滑动端P向左移动，反向电压减小，光电子到达右端的速度变大，则通过电流表的电流变大；
②当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，根据动能定理得，则光电子的最大初动能为eU；
③光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光照强度增大，光子数目增多，光电流增大．
20．
【详解】
根据题意知，一个电子吸收两个光子而发生光电效应，则由光电效应方程得光电子的最大初动能为
根据动能定理得
解得
21．见解析
【解析】
红光的频率较小，根据
红光的能量较低，不易使感光物质发生光化效应，可以更好的保存照相底片。
22．（1）说明发生了光电效应现象；（2）电压表、电流表的示数均增大，当电流增大到一定值后，滑动变阻器的滑片再向右移动，电流也不再增大．说明存在饱和电流；（3）电压表示数增大，电流表示数减小，最后电流表的示数可能减小到0.说明存在遏止电压
【详解】
略
23．①②
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程，图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为：．根据光电效应方程得，当入射光的频率为时，最大初动能为：．当入射光的频率为时，光电子的最大初动能为0．则：，即：，联立两式解得：．
24．见解析
【解析】
试题分析: 实物图连线．
答案第1页，共2页