4.1光电效应基础巩固（Word版含答案）

4.1光电效应基础巩固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．在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．增大入射光的强度，光电流保持不变
B．减小入射光的照射时间，不能光电效应
C．改用频率小于v的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大
2．用频率为的黄光照射金属P时恰能发生光电效应，用频率为的蓝光照射金属Q时也恰能发生光电效应。已知普朗克常量为，则下列说法正确的是（　　）
A．金属P的极限频率大于金属Q的极限频率
B．用频率为的黄光照射金属Q，照射时间足够长，一定能使金属Q发生光电效应
C．用频率为的黄光照射金属Q，且不断增加黄光的光照强度，一定能使金属Q发生光电效应
D．用频率为的蓝光照射金属P时，逸出的光电子的最大初动能为
3．关于光电效应的规律，下列说法正确的是（ ）
A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生
B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10-7s
D．发生光电效应时，入射光越强，单位时间内从金属内逸出的光电子数目越多
4．关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．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
B．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
C．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
D．截止频率越大的金属材料逸出功越大
5．与早期的电缆传输信息相比，光纤通信具有各方面压倒性的优势。日前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光：、、，均大于红光波长（）。下列说法中正确的是（　　）
A．光纤通信利用的是光的折射原理
B．光纤中的激光能使荧光物质发光
C．若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光也一定可以
D．若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光都慢
6．当用绿光照射光电管阴极时，可发生光电效应，则下列说法中正确的是
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．改用比绿光波长大的光照射光电管K极时，电路中一定有光电流
D．改用比绿光频率大的光照射光电管K极时，电路中一定没有光电流
7．在物理学的发展史上，许多科学家付出了艰辛的努力。下列说法符合史实的是（　　）
A．第谷经过了大量的观测数据及推演，提出了行星运动的三大定律
B．密立根通过实验首先测得了元电荷的数值
C．法拉第通过理论和实验资料的严格分析，得到“法拉第电磁感应定律”
D．爱因斯坦在研究电磁波的实验中偶然发现了光电效应
8．如图所示为研究光电效应现象的实验原理图。已知光电管阴极材料的极限频率为v0，现用频率为v(v＞v0)的单色光照射光电管，发现滑动变阻器的滑片P处于图示位置时，灵敏电流计的示数为零，下列说法正确的是（　　）
A．灵敏电流计的示数为零，是因为没有发生光电效应
B．若不断向左移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数
C．若不断向右移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数
D．仅不断增大入射光的光照强度，灵敏电流计一定会有示数
9．下列哪些现象或者效应能说明光具有粒子性（　　）
A．偏振现象 B．干涉现象
C．康普顿效应 D．衍射现象
10．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光，则
A．a光的频率大于b光的频率
B．若a光是蓝色光，则b光可能是黄色光
C．若两种光通过相同双缝，则a光产生的干涉条纹间距比b光大
D．若a光不能使某金属发生光电效应，则b光一定不能使该金属发生光电效应
11．光电子飞出金属表面的动能大小取决于（　　）
A．入射光的频率 B．入射光的强度
C．金属板的表面积 D．入射光与金属板之间的夹角
12．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
13．如图所示发生光电效应的演示实验，那么下列选项中正确的是（ ）
A．发生光电效应时，光电子是从K极跑出来的
B．灵敏电流计不显示读数，可能是因为入射光强度太小
C．灵敏电流计不显示读数可能是因为电压过低
D．如果把电池极性接反，肯定不会发生光电效应了
14．爱因斯坦由光电效应的实验规律提出了光子说，以下对光电效应的解释，正确的是（ ）
A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，只要照射时间足够长，光电效应也能发生
C．由于不同金属的逸出功是不相同的，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
D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
15．关于光电效应现象，下列说法正确的是（　　）
A．光电子来源于原子核内部
B．爱因斯坦最早发现光电效应现象
C．入射光频率一定，光强越大饱和光电流越大
D．爱因斯坦在研究光电效应现象时首次提出了能量子的假说
二、填空题（共4题）
16．钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），原因是___________。
17．用如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示，则金属的逸出功为____eV，当光电管上加正向电压U=2V时，电子到达A极板的最大动能为___eV.
18．下列说法中正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，是属于光的衍射现象
C．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
D．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，在不改变其它条今年下，该同学可以采用红光作为入射光
E．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
19．如图所示，在演示光电效应的实验中，用弧光灯发出的紫外光照射锌板，发现与锌板导线相连接的验电器的指针张开一个角度，此时锌板带________（选填“正电”、“负电”），若用下列电磁波照射锌板也一定能使验电器指针张开的是___________（选填“红外光”、“γ射线”、“无线电波”）。
三、综合题（共3题）
20．(1)有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A，已知铜的密度=8.9×103kg/m3、摩尔质量M=6.4×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol－1，电子的电量e=1.6×10－19C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率 （保留1位有效数字）
(2)由上述计算结果可知：自由电子靠定向移动通过一条1m长的导线需要很长时间。可是电灯开关闭合时，电灯瞬间就亮了，感觉不到延迟。如何解释这个现象？
(3)进一步研究表明：金属内自由电子在常温下热运动的速率为105m/s这个量级，其动能用Ek0表示。考虑这个动能之后，光电效应方程应该是Ek0+h=W0+Ekm，可是教材上光电效应方程并没有Ek0这一项。试通过定量计算说明其原因。（已知电子质量m=9.1×10－31kg，铜的截止频率为1.061015Hz，普朗克常量h=6.6310－34Js，某次实验中单个光子能量约75eV=1.210－17J）
21．如图所示是光电效应实验的原理图。当频率为v0的可见光照射到阴极K上时，灵敏电流计中有电流通过，则（ ）
（1）若将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，观察到的现象是怎样的？请分析其原因。
（2）调换电源两极，将滑动触头P逐渐由A端移向B端，观察到的现象是怎样的？请分析其原因。
22．如图甲为氢原子的能级图，设一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，频率最大的光照射光电管阴极K.阴极K在极短时间内吸收频率最大的光子后逸出光电子，实验测得其反向遏止电压为10.92V (如图乙所示)．求:
(1)一群处于n=4能级氢原子向基态跃迁时能发出多少种频率不同的光子 其中频率最大的光子能量为多少电子伏特
(2)阴极K逸出的光电子的最大初动能为多少电子伏特
(3)阴极K的逸出功为多少电子伏特
23．已知使锌板发生光电效应的光的极限波长为λ0=372mm．按照玻尔的理论,氢原子的基态能量为-13．6eV,试通过计算说明利用氢原子光谱中的光能否使锌板发生光电效应（真空中的光速为c=3．00×108m/s,普朗克常数h=6.63×10-34J·s）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．D
4．D
5．D
6．B
7．B
8．C
9．C
10．C
11．A
12．C
13．A
14．C
15．C
16． 减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）
17． 3 4
18．BCD
19． 正 γ射线
20．(1)；
(2)闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流，所以电灯瞬间就亮，感觉不到延迟；
(3)电子热运动的动能为
铜的逸出功为
自由电子热运动动能与铜的逸出功相比小2个数量级，与入射光子能量相比，小3到4个数量级，故在光电效应方程中可以忽略。
21．
（1）观察到：灵敏电流计中的电流先增大后不变。
其原因为：用频率为v0的可见光照射阴极K时，灵敏电流计中有电流通过，说明产生了光电效应，当将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，增加了光电管两端的电压，使单位时间内参与导电的，光电子数增多，所以光电流增大，当光电流达到饱和光电流后，再增大电压则光电流不会增大，所以将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，灵敏电流计中的电流先增大后不变。
（2）观察到：灵敏电流计中的电流先减小，减为零后不再随反向电压的增大而变化。
其原因为：调换电源两极，将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，光电管两端加了反向电压，使光电管中的光电子减速运动，随着电压的增大，单位时间内参与导电的光电子数减少，所以灵敏电流计中的电流会减小，当反向电压达到遏止电压时，所有光电子都不能到达阳极，此时光电流为零，所以将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，灵敏电流计中的电流先减小，减为零后不再随反向电压的增大而变化。
22．（1）6种；12.75eV（2）10.92eV（3）1.83eV
23．能
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