4.2 光电效应-基础练习（Word版含答案）

4.2、光电效应
一、选择题（共15题）
1．某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，其中v0为极限频率。下列说法正确的是（　　）
A．逸出功随入射光频率增大而减小 B．图中直线的斜率与普朗克常量有关
C．最大初动能与入射光强度成正比 D．最大初动能与入射光频率成正比
2．如图所示是某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的函数关系图象。已知该金属的逸出功为W0、截止频率νc，电子电量为－e（e>0），普朗克常量为h。根据该图象提供的信息，下列说法正确的是（　　）
A．该图像的斜率为h
B．该图像和纵轴（Uc轴）的交点为
C．该图像和横轴（ν轴）的交点为该金属的截止频率νc
D．当该金属的遏止电压为Uc'时，其逸出光电子的最大初动能为eUc'－W0
3．用某金属进行光电效应实验时，得到光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v的关系图线如图所示图线在两坐标轴上的截距分别为a、﹣b（b＞0），图线的斜率为k。若换用逸出功较大的金属进行实验，在同一坐标系中绘制该金属的Ek﹣v图线，该图线在两坐标轴上的截距分别a′、﹣b（b＞0），图线的斜率为k’，则（　　）
A．a′＞a B．b′＝b C．k′＜k D．k′＞k
4．波长为200 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面，遏止电压为3 V。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，真空中的光速为3×108 m/s，元电荷量为1.6×10-19 C．能使锌板产生光电效应的单色光的最低频率约为（　　）
A．2×1015 Hz B．8×1015 Hz C．1×1014 Hz D．8×1014 Hz
5．利用图a装置，某同学用甲、乙、丙三束色光分别照射同一光电管，研究光电流I与所加电压U之间的关系，得到如图b所示的图象。则下列说法正确的是（　　）
A．甲光的波长大于乙光的波长 B．乙光的频率小于丙光的频率
C．甲光的光强小于乙光的光强 D．甲光产生的光电子的最大初动能最大
6．图甲和乙是两个著名物理实验的示意图，这两个实验使人们对光的本性有了全面、深刻的认识．有关这两个实验，下列说法正确的是
A．图甲为单缝衍射实验的示意图，实验证明了光具有波动性
B．图乙为光电效应实验的示意图，实验证明了光具有粒子性
C．图甲实验中光屏上接收到的条纹是与双缝垂直的竖条纹
D．图乙实验中用紫外线照射锌板，验电器的指针张开，若改用黄光照射，验电器的指针也张开
7．如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光．比较a、b、c三束光，可知( )
A．当它们在真空中传播时，a光的速度最大
B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大
C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大
D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大
8．对光电效应的解释正确的是( )
①金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，它积累的动能足够大时，就能逸出金属
②如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服表面的引力要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了
③发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，发射的光电子的最大初动能就越大
④由于不同的金属逸出功不相同，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同
A．①④ B．①②④ C．②④ D．②③④
9．如图所示，一束白光经三棱镜后发生了色散，在a、b之间形成彩色光带，下列说法正确的是（　　）
A．a光是偏振光，b光不是
B．在棱镜中a光的速率比b光速率大
C．用a、b光照射同一金属都发生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能大
D．增大白光入射角，则b光先消失
10．图甲是“光电效应”实验电路图，图乙为某次“光电效应”实验中得到的同一光电管两端的遏止电压Uc随入射光频率变化的函数关系图象。下列判断正确的是（　　）
A．入射光的频率不同，遏止电压Uc相同
B．可以利用图甲的电路研究“光照强度不变时，随着电压表示数的增大，光电流趋于一个饱和值”
C．只要光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
D．入射光的频率不同，光照强度不同，Uc－图象的斜率相同
11．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。下列说法中正确的是（　　）
A．a光的频率大于b光 B．a光的强度小于b光
C．a光的遏制电压小于b光 D．a光照射产生的光电流一定大于b光
12．如图所示为一真空光电管的应用电路，关于电路中光电流的饱和值，下列说法正确的是（　　）
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于光电管所加的正向电压的大小
13．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是（ ）
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B．入射光的频率变高，饱和光电流变大
C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关
14．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电
B．图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，UC,相同，说明遏止电压和光的强度无关
C．图丙中，若电子电荷量用e表示，、、已知，由图像可求得普朗克常量的表达式为
D．图丁中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或
15．硅光电池是利用光电效应制成的将光能转换为电能的光电池,如图所示,真空中放置的平行金属板可作为光电池的两个极板,光照前两板都不带电．用波长为λ、光强为E(单位时间内照射到A板的光能)的光照射逸出功为W的A板,则板中的电子能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,单位时间从A板逸出的电子数与单位时间入射到A板的光子数之比为，忽略电子之间的相互作用,保持光照条件不变,a和b为接线柱，已知元电荷为e,光速为c;普朗克常量为h。则下列说法正确的是
A．该光电池的电动势为h
B．将a和b短接时的电流
C．极板A为该光电池的正极
D．极板B为该光电池的正极
二、填空题
16．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图所示．
（1）图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
（2）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压uC与入射光的频率ν的关系如图乙所示，若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为______，所用材料的逸出功可表示为________．
17．已知钠发生光电效应的极限波长为λ0＝5×10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s；现用波长为λ＝4×10－7m 的光照射用金属钠作阴极的光电管，求：
(1)钠的逸出功W0＝________ J
(2)为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反向电压U至少为(写出表达式)________ (用h、U、电子电量e、真空光速c、λ0、λ等字母来表示)
18．在做光电效应的实验时,某种金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示,已知直线的斜率为K，横截距是ν0,由实验图可求出普朗克常量是_________该金属的逸出功是________（用K、ν0 表示）
19．下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的遏止电压和入射光频率的几组数据．已知电子电量
⑴在图中画出-图象_______________；
⑵由图象可得该金属的截止频率________Hz；普朗克常量________．（结果保留一位有效数字）
综合题
20．一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙），已知氢原子的能级图如图丙所示。
（1）求该金属逸出功；
（2）求乙图中的值。
21．经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为94 μm处，根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少。
22．强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识．用强激光照射金属时，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应．如图所示，用频率为υ的强激光照射光电管阴极K，假设电子在极短时间内吸收两个光子形成光电效应，(已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e)．求：
①光电子的最大初动能；
②当光电管两极间反向电压增加到多大时，光电流恰好为零．
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．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．逸出功是金属的固有属性，与金属本身有关，与入射光的频率无关，故A错误；
B．根据Ekm=hv-W0结合图象可知，Ekm-v图线的斜率表示普朗克常量，故B正确。
CD．根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，但最大初动能与入射光的频率不是成正比关系，故CD错误；
故选B。
2．C
【详解】
AB．根据遏止电压和最大初动能的关系
变形可得
可知，斜率为，与纵轴（Uc轴）的交点为，故AB错误；
C．当时，电子最大初动能，入射光能量恰好等于逸出功，即图像和横轴（ν轴）的交点为该金属的截止频率νc，故C正确。
D．当遏止电压为Uc'时，根据
可知，逸出光电子的最大初动能为eUc'，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
由光电效应方程
Ekm＝hν﹣W
可知图象的斜率为普朗克常量h，故斜率不变
k＝k'
在同一坐标系中绘制逸出功较大的金属的Ekm﹣v图象，该图象一定在题图的右方，即a'＞a，b'＞b，故BCD错误，A正确。
故选A。
4．D
【详解】
由光电效应方程
又
代入数据可得
故D正确，ABC错误。
故选D。
5．B
【详解】
根据光电效应方程得
所以有甲乙的频率相等，丙光的频率最大。甲乙的波长也相等。因为甲光的饱和光电流较大，所以甲光光强大于乙光。丙光频率最大，所以丙光产生的光电子的最大初动能最大。
故选B。
6．B
【详解】
A．由图甲可知，该实验装置是英国物理学家托马斯 杨做的双缝干涉实验的示意图，该实验是光具有波动性的有力证据，故A错误；
B．由图乙所示可知，图乙是光电效应实验的示意图，该实验是光的粒子说的有力证据，故B正确；
C．图甲实验中光屏上接收到的条纹是与双缝平行的明暗相间的横条纹，故C错误；
D．因为黄光频率低于紫外线频率，紫外线照射锌板能发生光电效应，黄光照射不一定发生光电效应，故D错误．
故选B
7．D
【详解】
A.光在真空中传播的速度相等，都等于光速，A错误；
B.三种色光，c的偏折程度最大，知c的折射率最大，a的折射率最小．则c的频率最大，a的频率最小，根据公式可得在玻璃中传播时a光的速度最大，B错误；
C.根据可得a光的临界角最大，C错误；
D.根据光电效应方程，频率越大，照射出光电子的最大初动能越大，所以c光照射出的光电子最大初动能最大，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
试题分析：光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的截止频率，或入射光的光子能量大于逸出功，就会发生光电效应，与入射光的强度无关．
金属内的每个电子吸收一个光子，获取能量，若足够克服金属做功，就能逸出金属，若不够克服金属做功，就不会逸出金属，不会发生积累，①错误；根据光电效应的条件可知，入射光子的能量小于电子脱离某种金属所做功的最小值，不能发生光电效应，②正确；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，③错误；不同的金属逸出功不同，截止频率不同，则发生光电效应的入射光的最低频率不同，④正确，故C正确．
9．B
【详解】
A．一束白光经三棱镜后发生了色散即为光的色散，则a、b都不是偏振光，故B错误；
B．由图可知，b光的偏折更大，则棱镜对b光的折射率更大，由公式可知，在棱镜中a光的速率比b光速率大，故B正确；
C．由于b光折射率更大，则b光的频率更大，能量也更大，则用a、b光照射同一金属都发生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能小，故C错误；
D．根据折射率定义公式可知，从空气斜射向棱镜时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，若增大入射角i，在第二折射面上，则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．由爱因斯坦光电效应方程可知，入射光的频率不同，光电子的最大初动能不同，由动能定理有
则遏止电压Uc不同，故A错误；
B．只有当光电管两端加上正向电压时才能研究，则必须把图甲所示电路中的电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系，故B错误；
C．由爱因斯坦光电效应方程Ek=h－h0可知，在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，最大初动能与光照强度无关，故C错误；
D．由
Ek=h－h0=eUc
可得
则Uc－图象的斜率为相同的常量，故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
AC．由光电效应方程
由图可知，b光的遏止电压大于a光的遏止电压，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b光的频率大于a光的频率，故A错误，C正确；
B．由图可知，a光的饱和电流大于b光的饱和电流，则a光的强度大于b光的，故B错误；
D．由图可知，a光的饱和电流较大，但是a光照射产生的光电流不一定大，还与入射光的强度有关，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
13．ACE
【详解】
AB．根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；
DE．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没有光电流产生，故D错误，E正确．
故选ACE．
14．BCD
【详解】
A．图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，发生光电效应后锌板带正电，所以验电器也带正电。故A错误；
B．图乙中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，但遏止电压和光的强度无关。故B正确；
C．根据
解得
斜率
则
故C正确；
D．根据光电效应方程
当时
由图象知纵轴截距为，所以
即该金属的逸出功E；图线与轴交点的横坐标是，该金属的逸出功，故D正确。
故选BCD。
15．ABC
【详解】
A．根据光电效应方程可得：
Ekm＝h W
电源电动势等于断路时的路端电压，由动能定理可得：
Ekm=eUm=e E电动势
解得
E电动势=
故A正确.
B．由题，入射的光子的个数：
短路时到达B板的电子
N=η n
电流值：
I短=Ne=
故B正确；
CD．光电子运动的方向为从A指向B，所以电流的方向为从B流向A，所以A为电源的正极；故C正确，D错误。
故选ABC。
16． （1）阳极； （2）
【详解】
（1）电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为正极即为阳极；
（2）由Ekm=hv-W0和euC=EKm得：euC=hv-W0，即 ，则 ，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为．
17． 4×10－19　
【详解】
（1）由WA=hγ0即得：WA=h=6.63×10-34×≈4.0×10-19 J
（2）根据光电效应方程得：Ue=h（ ）
解得：
18．
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程，任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随频率f的变化而变化，且是线性关系（与y=ax+b类似），直线的斜率K等于普朗克恒量，直线与横轴的截距表示EK=0时的频率，所以该金属的逸出功是．
19．
【详解】
(1)根据表格数据，通过一一描点，并作出图象，如图所示:
(2)根据光电效应方程得：Ekm=hv-W0=hv-hv0,又Ekm=eUC,解得，知图线的斜率为：，解得：；当UC=0，由图象与横坐标的交点，则有.
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由图可知：
a光的光子能量为
根据光电效应方程
可得
（2）b光的光子能量为
根据光电效应方程
可得
21．36 ℃，2.12×10-21 J
【详解】
人体辐射的能量子的值为
由公式
得人体表面温度为
22．①2hυ－W0；②
【详解】
①根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek＝2hυ－W0
②根据动能定理有：eUC＝Ek，解得：UC＝
23．见解析
【解析】
试题分析: 实物图连线．
答案第1页，共2页