4.2光电效应基础练习（Word版含答案）

4.2 光电效应 基础练习
一、单选题
1．下列选项中不符合相关物料知识的是（　　）
A．为了揭示黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的
B．原子核的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者标明光具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量
2．关于原子物理，下列说法正确的是（　　）
A．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中一种必与入射光频率相同
B．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率和入射光的强度有关
C．比结合能越小的原子核越稳定
D．是核聚变方程
3．为研究光电效应现象，现将锌板和铜针分别接在高压直流电源两端，锌板和铜针间产生如图所示的电场．用弧光灯照射锌板，电流表指针发生偏转，下列说法正确的是
A．铜针应接电源负极，锌板应接电源正极
B．若换用波长更短的光照射锌板，电流表指针可能不偏转
C．若增加弧光灯的光照强度，则电流表指针偏转角度增大
D．光电子从位置a运动至位置b的过程，电势能增加
4．波粒二象性是微观世界粒子的基本特征，以下说法正确的有
A．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有粒子性
B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
C．粒子的动量越小，其波动性越易观察
D．初速度均为0的质子和电子经过相同的电压加速后，它们的德布罗意波长也相等
5．下列说法中正确的是（　　）
A．机械波和光有波动性，实物粒子不具有波动性
B．用弧光灯发出紫外线照射锌板并发生光电效应后，锌板带正电
C．由于核聚变需要很高的环境温度，H和H发生聚变过程中是需要从外界吸收能量的
D．构成物体的质量是守恒不变的
6．关于光电效应，下列说法正确的是(　　)
A．动能最大的光电子的动能与入射光的频率成正比
B．光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率
C．光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大
D．用紫光照射某金属发生光电效应，用绿光照射该金属一定不发生光电效应
7．爱因斯坦提出了光量子概念，并成功解释了光电效应现象，因此获得了1921年的诺贝尔物理奖。光电管就是利用光电效应制作的一种光电器件，把光电管连入图甲所示的电路可以研究金属的遏止电压UC与入射光频率的关系，描绘出的图象如图乙所示。已知电子的电荷量为e，电表均为理想电表，下列说法正确的是
A．当入射光的频率减小到某一数值，刚好不发生光电效应时的电压是遏止电压
B．当电路断开时，若入射光的频率为，则电压表示数为
C．K极的逸出功为
D．普朗克常量为
二、多选题
8．下列说法正确的是（　　）
A．由玻尔理论可知一群处于n＝3能级的氢原子向较低能级跃迁时可以辐射3种频率的光子
B．β射线的本质是电子流，所以β衰变是核外的一个电子脱离原子而形成的
C．一束光照射到某种金属表面上不能发生光电效应，如果增加光照的强度，则有可能发生光电效应
D．两个轻核结合成质量较大的核，该原子核的比结合能增加
9．抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109—6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109—2.64×109Hz，则____
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
C．空间中的5G信号和4G信号不会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
E．5G信号所用的无线电波具有波粒二象性
10．在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到如图所示的相应的Uc﹣v图象，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是
A．甲、乙图线斜率表示普朗克常数h
B．甲实验中金属的逸出功比乙实验中金属的逸出功大
C．在能发生光电效应的前提下，用频率相同的光照射金属，甲实验中光电子的最大初动能比乙实验中光电子的最大初动能大
D．在乙实验中用某一频率的光照射金属发生光电效应，用频率相同的光在甲实验中照射金属一定能发生光电效应
11．某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率v的关系图象如图所示。b、均为已知量，由图线信息可知（　　）
A．普朗克常量、该金属的逸出功和极限频率
B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比
C．当入射光的频率增大为原来的2倍时，电子的最大初动能增大为原来的2倍
D．图中b与的值与入射光的强度、频率均无关
12．如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压U0随入射光频率v变化的关系图像．对于这两个光电管，下列判断正确的是（ ）
A．两个光电管的饱和光电流一定相同
B．光电子的最大初动能相同
C．两个光电管的U0-v 图象的斜率相同
D．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压U0不同
13．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁。其中巴尔末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则（　　）
A．这些氢原子跃迁时一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中有3种属于巴尔末系
B．这些光子中波长最短的是n＝5激发态跃迁到n＝4时产生的
C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.54eV的能量
D．已知金属钾的逸出功为2.22eV，辐射产生的光子中能使金属钾产生光电子的共有6种
14．下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素的半衰期随温度的升高而减小
B．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线
C．衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变
D．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程
E．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
15．某实验小组用图甲所示的电路研究a、b两种单色光的光电效应规律，通过实验得到的光电流I与电压U的关系如图乙所示。则（　　）
A．a种光的频率小于b种光的频率
B．金属K对a、b两种光的逸出功相等
C．a、b两种光照射出的光电子的最大初动能相等
D．若仅增大a种单色光的入射强度，与a种单色光对应的饱和电流将增大
16．下列说法正确的是（ ）
A．光子不但具有能量，也具有动量
B．玻尔认为，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
E．质量数大的原子核，其比结合能不一定大
17．在验证光的波粒二象性实验中,下列说法正确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝,如果时间足够长,底片上将出现衍射条纹
B．单个光子通过狭缝后,底片上会出现完整的衍射图样
C．光的波动性是大量光子运动规律
D．光子通过狭缝的路线是直线
18．下列有关原子和原子核的认识，正确的是（　　）
A．比结合能越大，原子核越稳定
B．氢原子辐射光子后，电子绕核运动的动能增大
C．卢瑟福通过粒子散射实验的研究，发现了中子
D．光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
19．用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是(　　)
A．普朗克常量为h＝
B．断开开关S后，电流表G的示数为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
三、解答题
20．用能量为7eV的光子照射某金属时，测量发射出光电子的最大初动能为2.5eV，求:
（1）该金属的逸出功？
（2）为使光电子的最大初动能增大到5eV，入射光的频率为多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A.为了解释黑体辐射，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，故A不符合题意；
B.原子核的半衰期是由原子核内部结构决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故B符合题意；
C.比结合能越大，原子核中核子结合得约牢固，原子核越稳定，故C不符合题意；
D.光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外，由具有动量，故D不符合题意．
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
A．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，先吸收能量向高能级跃迁，然后再从高能级向低能级跃迁，其中从吸收光子后的最高的能级向基态跃迁时发出的光子的能量与吸收的光子的能量是相等的．故A正确；
B．发生光电效应时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B错误；
C．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；故C错误；
D．是重核裂变方程，故D错误；
3．C
【解析】
【详解】
A．铜针应接电源正极，锌板应接电源负极，逸出的光电子受力指向铜针，故A错误；
B．波长更短的光频率更高，换用波长更短的光照射锌板，一定发生光电效应，电流表指针一定偏转，故B错误；
C．增加弧光灯的光照强度，单位时间内逸出的光电子数目增加，则电流表指针偏转角度增大，故C正确；
D．光电子从位置a运动至位置b的过程，电场力做正功，电势能减小，故D错误．
故选：C
4．C
【解析】
【详解】
A.衍射和干涉是波特有的现象，热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，故
A错误；
B.光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间
是否有相互作用无关，故 B错误；
C.根据，可知粒子动量小，则频率小，波长越大，则光的波动性越显著，故C正确；
D.经电压加速，则有：，解得：，则动量，根
据，得，由于质子和电子的质量不同，故经过相同的电压加速后，它
们的德布罗意波长不相等，故D错误．
5．B
【解析】
【详解】
A.机械波和光有波动性，实物粒子也有波动性，只不过波长很小，不易观察，故选项A错误；
B.锌板发生光电效应后，电子减少，锌板带正电，故选项B正确；
C.H和H发生聚变过程中，质量亏损，向外释放能量，故选项C错误；
D.当物体发生高速运动后，物体的质量会变大，故选项D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
A. 根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，动能最大的光电子的动能随入射光的频率增大而增大，但非成正比，选项A错误；
B. 根据E=hv可知光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率，选项B正确；
C.单位时间逸出光电子的个数越多，则光电子形成的电流强度就越大，与光电子的动能无关，选项C错误；
D. 紫光的频率大于绿光的频率，用紫光照射某金属发生光电效应，但是用绿光照射该金属不一定不发生光电效应，选项D错误；
7．D
【解析】
【详解】
A．当入射光的频率减小到某一数值时，使光电子到达阳极的速度刚好为0时，此时的电压为遏止电压，并不是不能发生光电效应，故A错误；
B．当电路断开时，电压表的示数为0，故B错误；
C．K极的逸出功即为不加电压时刚好发生光电效应时光子具有的能量，即为
故C错误；
D．由光电效应方程结合图乙可知，
解得
故D正确；
故选D。
8．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由玻尔理论可知一群处于n＝3能级的氢原子向较低能级跃迁时可以辐射种频率的光子，故A正确；
B．β射线的本质是电子流，而β衰变是核内的一个中子变成质子和电子形成的，故B错误；
C．一束光照射到某种金属表面上不能发生光电效应，是因入射光的频率小于金属的极限频率，如果增加光照的强度，光的频率依然不够，则不可能发生光电效应，故C错误；
D．两个轻核结合成质量较大的核，释放核能，则该原子核的比结合能增加，故D正确；
故选AD。
9．BCE
【解析】
【详解】
A．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故A错误；
B．5G信号的频率更高，波长更短，故相比4G信号不易发生衍射现象，则5G通信需要搭建更密集的基站，故B正确；
C．5G信号和4G信号的频率不同，则它们相遇不能产生稳定的干涉现象，故C正确；
D．电磁波均为横波，故5G信号和4G信号都是横波，故D错误；
E．任何电磁波包括无线电波都具有波粒二象性的特点，故E正确。
故选BCE。
10．CD
【解析】
【详解】
根据光电效应方程Ekm=hγ-W，结合Ekm=eUc，则有：，结合图象可知，甲、乙图线斜率表示普朗克常数h与电子电量e的比值，故A错误；图象的纵截距为，因此甲实验中金属的逸出功比乙实验中金属的逸出功小，故B错误；在能发生光电效应的前提下，用频率相同的光照射金属，依据光电效应方程Ekm=hγ-W，甲实验金属的逸出功较小，那么甲实验中光电子的最大初动能比乙实验中光电子的最大初动能大，故C正确；在乙实验中用某一频率的光照射金属发生光电效应，由于甲实验中金属的逸出功比乙实验中金属的逸出功小，那么用频率相同的光在甲实验中照射金属一定能发生光电效应，故D正确；故选CD．
点睛：此题考查光电效应方程的应用，掌握Uc-v图象的截距与斜率的含义，理解光电效应发生条件，注意图线斜率并不表示普朗克常数h．
11．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据光电效应方程得
可知与v成一次函数关系，图线的斜率等于普朗克常量，纵轴截距的绝对值为该金属的逸出功，横轴截距为该金属的极限频率，A项正确；
B．由
知最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，B项错误；
C．由光电效应方程知最大初动能与频率不成正比，C项错误；
D．逸出功与极限频率均由材料决定，与入射光的强度、频率均无关，D项正确。
故选AD。
12．CD
【解析】
【详解】
A项：虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故A错误；
B项：根据光电效应方程Ekm=hγ-W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B错误；
C项：由可知，Uc-γ图象的斜率，所以两个光电管的Uc-v图象的斜率一定相同，故C正确；
D项：根据光电效应方程有 Ekm=hγ-W0，根据能量守恒定律得：eUC=EKm
联立得：eUC=hv-W0
即可知，入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压UC也不同，故D正确．
点晴：根据光电效应方程Ekm=hγ-W0和eUC=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式，分析遏止电压UC的关系以及光电子的最大初动能的关系．结合数学知识分析Uc-v图象的斜率关系．饱和光电流与入射光的强度有关．
13．CD
【解析】
【详解】
A．这些氢原子跃迁时一共可以辐射出
即10种不同频率的光子，其中有3种属于巴尔末系，故A错误；
B．由图可知，n＝5激发态跃迁到n＝4时产生的光子的能量最小、频率最小，所以波长最长，故B错误；
C．由图知，n＝5能级电离能为0. 54eV，故C正确；
D．由图知，2-1，3-1，4-1，5-1，4-2，5-2六种光子能量超过钾的逸出功，故D正确。
故选CD。
14．BCE
【解析】
【详解】
试题分析：半衰期与外界因素无关，A错误；放射性元素放射出的α射线．β射线和γ射线，电离能力最强的是α射线，B正确；设23290Th衰变20882Pb经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒有：
208+4x=232，90=82+2x-y，解得x=6，y=4，因此要经过6次α衰变和4次β衰变，C正确；原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是释放能量的过程，D错误；对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，E正确．故选BCE．
考点：半衰期；放射性衰变；玻尔理论；光电效应
【名师点睛】本题考查的知识点较多，难度不大，在学习选修时要全面掌握各个知识点，平时注意加强记忆．
15．ABD
【解析】
【详解】
AC．由图可知，单色光b照射后遏止电压较大，根据
可知，b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程
得b光的频率大于a光的频率，故A正确，C错误；
B．根据逸出功可知，同一金属的极限频率相同，故逸出功相同，故B正确；
D．若仅增大a单色光入射的强度，由于每个光子的能量不变，因此光电子的最大初动能不变，但单位时间内射出的光电子数增多，因此饱和电流将增大，故D正确。
故选ABD。
16．ABE
【解析】
【详解】
试题分析：A、光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量，故A正确；
B、玻尔原子模型：电子的轨道是量子化，原子的能量是量子化，所以他提出能量量子化，故B正确；
C、半衰期具有统计规律，只对大量的原子核适用，且半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，故C错误；
D、原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误；
E、原子序数中等的原子核的比结合能最大，故质量数大的原子核的比结合能不一定大，故E正确；
故选ABE．
17．AC
【解析】
【详解】
AC．个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，通过狭缝的光子数足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样．故AC两项正确．
BD．单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上不会出现完整的衍射图样．故BD两项错误．
18．AB
【解析】
【分析】
比结合能越大的原子核越稳定；
根据电子轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力得出电子动能的变化；
卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；
根据光电效应方程式判断光电子的最大初动能与入射光的频率的关系。
【详解】
A.比结合能越大，即平均结合能越大的原子核越稳定，故A正确；
B.氢原子由激发态跃迁到基态，会辐射一定频率的光子，电子的轨道半径减小，根据
可知，电子的动能增大，故B正确；
C.卢瑟福通过α粒子的散射实验研究，提出了原子的核式结构学说，故C错误；
D.在光电效应方程
知，光电子的最大初动能与入射光的频率为正相关而非正比例，故D错误；
故选：AB。
19．AD
【解析】
【详解】
根据Ekm=hv-W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b．当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为v0=a，那么普朗克常量为，故A正确；电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表G的示数不为零，故B错误；根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，故C错误；若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目不变，那么电流表G的示数会不变，故D正确．
20．（1）4.5eV
（2）Hz
【解析】
【详解】
解：（1）根据光电效应方程：
代入数据得：
解得：eV
（2）根据光电效应方程：
代入数据得：
解得：Hz
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页