4.2 光电效应 综合训练（Word版含答案解析）

4.2光电效应
一、选择题（共15题）
1．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用可见光照射锌板时，验电器指针不偏转。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度（　　）
A．若减小紫外线的强度，验电器的指针也会偏转
B．若改用红光长时间照射，验电器的指针也会偏转
C．用紫外线照射锌板时，锌板带正电，验电器带负电
D．这个现象说明了光具有波动性
2．关于光电效应，以下说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C．能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功
D．用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是v2的黄光照射该金属一定不发生光电效应
3．某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图所示，其中为截止频率。由图可知
A．当时，不会逸出光电子 B．与入射光的频率成正比
C．逸出功与入射光的频率有关 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
4．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
5．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，欲使饱和光电流增大，以下说法正确的是（　　）
A．增大单色光的频率 B．减小单色光的波长
C．延长光照时间 D．增大单色光的光照强度
6．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定 ( )
A．a光速照射时，不能发生光电效应
B．c光束照射时，不能发生光电效应
C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小．
7．如图所示，为研究光电效应的装置和图像，下列关于甲、乙、丙各图的描述，正确的是（　　）
A．甲图中，弧光灯照射锌板，验电器的锡箔张开，说明锌板带负电
B．乙图中，可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关
C．丙图中，强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点，说明光电子最大初动能与光的强度无关
D．丙图中，黄光和紫光曲线交于U轴不同点，说明不同金属发生光电效应的极限频率不同
8．当图甲所示光电效应实验中，分别用三束单色光照射到阴极K上测得光电流与电压的关系如图乙所示，、分别为蓝光和黄光的遏止电压．下列说法正确的是
A．强黄光照射形成的饱和电流较大，说明强黄光光子能量大于弱黄光光子能量
B．强黄光照射形成的饱和电流较大，说明强黄光光子能量小于弱黄光光子能量
C．，说明黄光照射逸出的光电子的最大初动能大于蓝光照射逸出的光电子的最大初动能
D．，说明黄光照射逸出的光电子的最大初动能小于蓝光照射逸出的光电子的最大初动能
9．如图所示，当用一束紫外线照射锌板，发生了光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．有电子从锌板上飞出来
B．锌板受紫外线照射的一面带正电，其背面带负电
C．改用强度更大的红外线灯照射锌板时，验电器的指针一定发生偏转
D．在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷会有助于验电器的指针偏转
10．如图所示是研究光电效应的实验装置，c为滑动变阻器的中点。用某种单色光照射光电管，将滑动变阻器的滑片P移到中点处，此时电流表中有电流，则（　　）
A．将滑片P向a端移动，光电流将一直变大
B．将滑片P向a端移动，光电子的最大初动能一定变大
C．将滑片P向b端移动，光电流将一直变小
D．将滑片P向b端移动，光电子的最大初动能一定变小
11．如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法中正确的是（　　）
A．在水中，a光的频率大于b光的频率
B．在水中，a光的光速大于b光的光速
C．在水中，a光的波长大于b光的波长
D．若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上也一定能发生光电效应
12．密立根实验的目的是：测量金属的遏止电压与入射光频率，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦方程式的正确性。其根据实验数据得到图像，则从图中可以得到物理量描述正确的是（　　）
A．普朗克常量为：
B．普朗克常量为：
C．该金属的逸出功为：
D．该金属的逸出功为：
13．某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图象可以得到
A．该金属的逸出功为a
B．普朗克常量为
C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b
D．当入射光的频率为3a时，遏止电压为
14．如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器（即一种开关，用来控制电路）的示意图，它是由电源、光电管（、放大器、电磁继电器（等几个部分组成，当用绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法中正确的是（ ）
A．图中a端为电源的正极
B．放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住
C．若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能增大
D．改用蓝光照射光电管的阴极K时，电路中仍有光电流
15．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能，下列说法中正确的是
A．对于同种金属，与照射光的强度无关
B．对于同种金属，与光照射的时间成正比
C．对于同种金属，与照射光的频率成线性关系
D．对于不同种金属，若照射光频率不变，与金属的逸出功成线性关系
二、填空题
16．为解释光电效应，________________首先提出了光子说，认为光子能量跟它的________成正比．
17．判断下列说法的正误。
（1）任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应。( )
（2）金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。( )
（3）“光子”就是“光电子”的简称。( )
（4）逸出功的大小与入射光无关。( )
（5）光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。( )
18．如图所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的碱金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U．若此时增加黄光照射的强度，则毫安表____（选填“有”或“无”）示数．若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表____（选填“有”或“无”）示数．
19．原来不带电的锌板与验电器相连，用紫外线照射锌板，验电器指针张开一个角度，如图所示。这时锌板带________，验电器指针带________（两空都填正电或负电）
三、综合题
20．某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U，普朗克常量为h，电子的电荷量为e用频率为ν的紫外线照射阴极，有光电子逸出，求：
（1）光电子到达阳极的最大动能；
（2）若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压至少为多大？
21．在演示光电效应的实验中，把某种金属板连在验电器上，用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度，现在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，验电器指针不张开。已知弧光灯发出的光主要包含红外线、可见光、紫外线，由此可以得出什么结论？
22．某金属恰能发生光电效应时对成的最大波长等于氢原子由能级跃迁到能级所发出的光的波长.现在用氢原子由能级跃迁到能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少（结果的单位用电子伏表示）？
23．如图所示，相距d的A、B两平行金属板足够大， B板带正电、A板带负电，两平行金属板间电压为U，一束波长为的激光照射到B板中央，光斑的半径为r。B板发生光电效应时，其逸出功为W，B板发出光电子有的能到达A板，已知电于质量为m，电量e，求：
(1) B板中射出的光电子的最大初速度的大小，
(2) 光电子所能到达A板区域的面积．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
AB．发生光电效应的条件是照射光的频率大于锌的极限频率，若减小紫外线的强度，但频率未变，则锌板仍然会发生光电效应，验电器的指针也会偏转。若改用红光长时间照射，由于红光的频率比紫外线低，所以不一定高于锌的极限频率，锌板不一定会发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转，故A正确，B错误；
C．用紫外线照射锌板时，锌板发射出光电子，从而带正电，而验电器通过导线与锌板相连，也带正电，故C错误；
D．光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
根据Ekm=hγ-W逸出功可知，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但不是成正比，故A错误；光电流的强弱与入射光的光强有关，与光电子的最大初动能无关，故B错误；根据光电效应的规律，能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功，故C正确；绿光的频率大于黄光，则用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误.
故选C.
3．D
【详解】
A．当时，会发生光电效应，有逸出光电子，A错误；
B．由
可知，与入射光的频率是一次函数关系，不是正比关系，B错误；
C．逸出功由材料决定，与入射光的频率无关，C错误；
D．由B解析中的关系式可知，图中直线的斜率为普朗克常量，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．光纤通信利用的是光的全反射原理，故A错误；
B．紫外线以及短波的可见光，X射线、射线能使荧光物质发光，光纤中的激光不能使荧光物质发光，故B错误；
C．激光的波长大于红光的波长，则激光的频率小于红光的频率，若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光不一定可以，故C错误；
D．激光的波长大于可见光的波长，则激光的折射率小于可见光的折射率，根据
可知，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，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
饱和光电流是由入射光的光强决定的，光强越大，则单位时间逸出光电子的数量越多，饱和光电流越大。而增大单色光的频率和减小单色光的波长都可以增加光电子的最大初动能；延长光照时间，不能使逸出光电子的数量以及最大初动能发生变化。
故选D。
6．A
【详解】
某种金属的极限波长是不变的，由光电效应的实验规律可知，只有波长小于极限波长的光照射才会发生光电效应,再根据三种光的波长关系判断光电效应的产生．
某种金属的极限波长是不变的，由光电效应的实验规律可知，只有波长小于极限波长的光照射才会发生光电效应，故若b光照射恰能发生光电效应则a光照射不能发生光电效应．A正确、C错．
c光的波长小于b光的波长，所以一定能发生光电效应，B错．
且由ν=可知，c光频率高，由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-ω可知释放的光电子最大初动能大，D错．
故答案选A.
7．C
【详解】
甲图中，弧光灯照射锌板，会有光电子从锌板中飞出，验电器的锡箔张开，锌板带正电，选项A错误；乙图中，光电管两端加的是反向电压，所以不可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关，选项B错误；丙图中，强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点，说明光电子最大初动能与光的强度无关，选项C正确；丙图中，黄光和紫光曲线交于U轴不同点，说明用不同频率的光照射相同的金属产生光电子的最大初动能不同，选项D错误；故选C.
8．D
【详解】
强黄光照射形成的饱和电流大于弱黄光的饱和电流，表明强黄光照射时单位时间发出的光电子数多．根据爱因斯坦的光子说，光子的能量满足：，光子能量与光的频率相关，故强黄光和弱黄光光子能量相等，选项A、B错误；分别为蓝光和黄光的遏止电压，满足：，由于，故黄光照射打出的光电子的最大初动能小于蓝光照射打出的光电子的最大初动能，选项D正确，C错误．故选D.
9．A
【详解】
AB．锌板紫外线照射锌板，发生了光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷会多于负电荷，所以锌板都带正电，故A正确，B错误；
C．光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，照射光频率越大，金属板越容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用强度更大的红外线灯照射锌板时，不一定发生光电效应，验电器指针不一定偏转，故C错误；
D．在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷，发生光电效应会使验电器的指针偏转角度先变小，故不利于验电器指针的偏转，故D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．将滑片P向a端移动，光电管所加电压为正向电压，光电流增大到饱和光电流后，将不再增大。A错误；
BD．根据光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光电管两端的电压无关。BD错误；
C．将滑片P向b端移动，光电管所加的电压为反向电压，所以光电流会一直减小。C正确。
故选C。
11．A
【详解】
A．由图可知，a光的偏折程度大，则a光的折射率大，a光的频率大于b光的频率，选项A正确；
B．a光的折射率大，由可知a光在水中的光速小，选项B错误；
C．a光在水中的光速小，频率大，由可知在水中a光的波长小于b光的波长，选项C错误；
D．由于a光的频率大于b光的频率，若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上不一定能发生光电效应，选项D错误。
故选A。
12．A
【详解】
AB．根据光电子最大初动能与遏止电压的关系式
利用光电方程化简得到
则知图像斜率为
解得
A正确B错误；
CD．该金属的逸出功为
CD错误。
故选A。
13．BCD
【详解】
A．根据光电效应方程得
Ekm=hv-W0=hv-hv0
知Ekm与v成一次函数关系，其中hv0为该金属的逸出功，大小为b；故A不符合题意；
B．根据光电效应方程得
Ekm=hv-W0=hv-hv0
知图线的斜率等于普朗克常量，即为
故B符合题意；
C．横轴截距与普朗克常量的乘积为逸出功，横轴截距为金属的极限频率。当入射光的频率增为2倍，则为
Ekm=2hva- hva=W0=b
即逸出光电子的最大初动能为b，故C符合题意；
D．当入射光的频率为3a时，则
Ekm′=3hva- hva=2hva=2W0=2b
由
eUe=Ekm′
则遏止电压为
故D符合题意。
故选BCD。
14．ABD
【详解】
电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁蕊M磁化，将衔铁N吸住．故A、B正确．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，由入射光的频率决定．故C错误．绿光照射有光电流产生，知能产生光电效应，由于蓝光的频率大于绿光的频率，则蓝光照射能产生光电效应，一定有光电流产生．故D正确．故选ABD．
15．ACD
【详解】
AB.根据爱因斯坦光电效应方程 ，对于同种金属来说入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大；与入射光的强度以及光照时间无关，故A正确，B错误
C.从公式可以看出Ek与照射光的频率成线性关系，故C正确
D. 根据爱因斯坦光电效应方程，对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系，故D正确
16． 爱因斯坦 频率
【详解】
为解释光电效应，爱因斯坦首先提出了光子说，认为光子能量跟它的频率成正比，即。
17． 错误 错误 错误 正确 错误
18． 无 有
【详解】
若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，知所加的电压为反向电压，即最大初动能的光电子都不能到达另一端．增加黄光的强度，光电子的最大初动能不变，毫安表无示数．改用蓝光照射，入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，有光电子能到达另一端，毫安表有示数．
19． 正电 正电
【详解】
用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板通过导线连接，所以也带正电。
20．（1） （2）
【详解】
(1)根据光电效应方程得，最大初动能为：
根据动能定理得：
解得：
(2)要使光电子都不能到达阳极，根据动能定理得：
解得反向电压为：
答：(1)光电子到达阳极的最大动能；
(2)反向电压至少为。
21．第一次能发生光电效应，第二次不能发生光电效应，得知能使金属发生光电效应的光不能透过普通玻璃，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的紫外线，所以得出紫外线不能透过普通玻璃的结论。
22．
【详解】
设氢原子由能级跃迁到能级发出的光子波长为，由能级跃迁到能级发出的光子波长为，则
根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为
.
23．(1) ；(2)
【详解】
（1）根据爱因斯坦光电效应方程
又
解得
（2）光电子到达A板上的区域是一个圆
电子在极板中运动时的加速度
越小时越大，在电场中运动的时间越长，到达距圆心最远的电子，到达极板时，竖直速度恰好减为零，此时
且
而x方向做匀速运动
而
光电子到达A板上区域最大面积
联立解得
答案第1页，共2页