4.1光电效应综合训练（word版含答案）

4.1光电效应
一、选择题（共13题）
1．用某种单色光照射某金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则（ ）
A．可能不发生光电效应 B．光电子的最大初动能减少
C．单位时间内产生的光电子数减少 D．需要更长的照射时间才能发生光电效应
2．下列说法正确的是
A．β射线是由于原子核内的中子转化产生的
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性
C．一个氘核的质量等于一个质子和一个中子的质量之和
D．钴60的半衰期为5.27年，则2个钴60原子核经过5.27年将一定有1个发生衰变
3．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是（　　）
A．光电效应说明光具有波动性
B．入射光的频率必须小于极限频率，才能产生光电效应
C．发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
D．爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象
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．根据传输效率的考量，目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（）．下列关于光纤的相关说法中正确的有
A．光纤通信利用的是光的全反射原理
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更快
5．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是(　)
A．光电效应是瞬时发生的
B．所有金属都存在极限频率
C．光电流随着入射光增强而变大
D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大
6．利用如图所示的装置观察光电效应现象，将光束照射在金属板上，发现验电器指针没有张开。欲使指针张开，可（　　）
A．改用逸出功更大的金属板材料
B．改用频率更大的入射光束
C．增加该光束的照射时间
D．增大该光束的强度
7．红外线测温仪广泛用于体温测量，人体在不同温度下发出的红外线是不同的，红外线测温仪中的基膜材料吸收了光辐射的能量后温度升高，从而改变了它的电学性能，红外辐射区别于光电效应的最大特点是对光辐射的波长无选择性，关于人体的红外辐射和光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．人体的质量越大，辐射红外线强度的极大值对应的波长越短
B．人体的温度越高，辐射红外线强度的极大值对应的波长越短
C．发生光电效应时，光子的频率越高，光电流一定越大
D．发生光电效应时，光子的频率越高，同种材料的逸出功越大
8．物理学家密立根以精湛的技术测量了光电效应中的几个重要物理量．按照密立根的方法进行实验，用不同频率的色光分别照射钠、钾的表面而产生光电效应，若钠、钾金属的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的Uc–ν图象分别用实线、虚线表示，已知钠的逸出功是2.29 eV，钾的逸出功是2.25 eV，则下列图象可能正确的是
A． B．
C． D．
9．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C中。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为，钠的极限频率为，电子的电荷量为，下列说法正确的是（　　）
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长应大于
B．若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作
C．若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为，报警时，时间内射向光电管钠表面的光子数至少是
D．若S发出的光能使光电管发生光电效应，则光波的频率越高，光电烟雾探测器灵敏度越高
10．爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖。某同学用如图所示的电路研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于A、B的中点，开关S闭合时，一束一定强度的绿光照射到光电管阴极K上，电流表G的指针发生偏转。以下说法正确的是（　　）
A．若仅把电源正负极调换，电流表G的指针偏转角度可能变大
B．若仅将绿光换成橙光照射阴极K，电流表G的指针一定不偏转
C．若仅将滑片P向B端移动，电流表G的指针偏转角度可能不变
D．若仅换用强度相同的紫外线照射阴极K，电流表G的指针偏转角度一定不变
11．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为a>b>c，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光束照射时，释放光电子数目最多
B．c光束照射时，释放光电子的最大初动能最小
C．a光束照射时，不能发生光电效应
D．c光束照射时，一定能发生光电效应
12．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，在不改变其它条件下，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
13．光电效应实验中，下列表述正确的是（　　）
A．光照时间越长，光电子最大初动能越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率够大才能产生光电子
二、填空题
14．如图所示，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，说明锌板带电了。这种现象称为___________，验电器指针带________电（选填“正”或“负”）。
15．若用绿、黄、红、紫四种颜色的光做双缝干涉实验，在所产生的干涉条纹中相邻明条纹间距最宽的是_____色条纹。若用黄光照射某金属能有光电效应现象，那换用其中的_____色的光一定也能。
16．用同一束单色光，在同一条件下，分别照射锌片和银片，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列所列四个物理量中一定相同的是：________；可能相同的是：________．（只选填各物理量的序号）
A、入射光子的能量
B、逸出功
C、光电子的动能
D、光电子的最大初动能．
17．用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。若改用频率更大的单色光b照射该金属，则b光的光子能量_____a光的光子能量；若用强度较弱的单色光a照射该金属表面，单位时间内飞出金属表面的光电子数____m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。
三、综合题
18．用频率为的紫光照射某金属（极限频率为），且．已知普朗克常量为h．求：
①该金属的逸出功W；
②光电子的最大初动能Ek．
19．如图所示，一光电管的阴极用极限频率为ν0的钠制成。用波长为λ的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，光电流的饱和值为I，普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。
（1）求电子到达A极时的最大动能Ekm；
（2）若每入射N个光子会产生1个光电子，求紫外线照射阴极功率P。
20．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为0.60 V时，电流表读数恰好为零，已知普朗克常量，试求：
（1）光电子的最大初动能Ek；
（2）该金属的极限频率νC．
21．如图所示电路可研究光电效应的规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为5.0V；现保持滑片P位置不变，求：
(1)光电管阴极材料的逸出功；
(2)若改用光子能量为12.5eV的光照射阴极K，则到达阳极A时光电子的动能的最大值。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A、根据爱因斯坦光电效应方程可知能否发生光电效应与光照强度无关，故选项A错误；
B、发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为，W为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度强弱，故选项B错误；
C、光照强度减弱，单位时间内照射到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，故选项C正确；
D、某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项D错误；
故选选项C．
2．A
【详解】
A、原子核内的中子转化为一个电子和一个质子产生了β射线，A对；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，B错；
C、根据质能方程知道在核反应中存在着质量亏损，所以一个氘核的质量不等于一个质子和一个中子的质量之和，C错；
D、半衰期是统计规律，对单个或者少数是不成立的，D错
故本题答案选：A
3．D
【详解】
A．光电效应说明光具有粒子性，选项A错误；
B．入射光的频率必须大于金属的极限频率，才能产生光电效应，选项B错误；
C．根据
可知，发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能不是增大一倍，选项C错误；
D．爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，选项D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A、光纤通信利用光从光密介质射入光疏介质发生全反射的原理来实现的，故A正确；
B、光纤中的激光不能使荧光物质发光，一般而言，紫外线以及短波的可见光，X射线，射线能使荧光物质发光，故B错误；
C、由激光波长和红光波长比较可知，红光的频率大于激光的频率，故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发生光电效应，故C错误；
D、可见光和激光在光纤中的传播速度相同，等于光速，故D错误．
5．C
【详解】
试题分析：按照光的波动理论，电子通过波动吸收能量，若波的能量不足以使得电子逸出，那么就需要多吸收一些，需要一个能量累积的过程，而不是瞬时的，选项A对波动理论矛盾．根据波动理论，能量大小与波动的振幅有关，而与频率无关，即使光的能量不够大，只要金属表面的电子持续吸收经过一个能量累积过程，都可以发生光电效应，与选项B矛盾；光电子逸出后的最大初动能与入射光的能量有关，即与入射光的波动振幅有关，与频率无关，所以波动理论与选项D矛盾．对于光电流大小，根据波动理论，入射光增强，能量增大，所以光电流增大，选项C与波动理论并不矛盾，选项C正确．
6．B
【详解】
A．改用逸出功更大的金属板材料，更不可能发生光电效应现象，指针不能张开，所以A错误；
BCD．发生光电效应现象的条件是入射光的频率要大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，与入射光的照射时间也无关，则改用频率更大的入射光束，可以使指针张开，所以B正确；CD错误；
故选B。
7．B
【详解】
AB．人体的温度越高，辐射红外线强度的极大值对应的波长越短，与质量是无关的，故A错误，B正确；
C．发生光电效应时，入射光的强度越大，光电流越大，而光强一定时，频率越高，光子数越少，逸出光电子数可能越少，所以光电流不一定越大，故C错误；
D．材料的逸出功由材料自身决定，与入射光无关，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程得，而，，整理可得，则图线斜率均为普朗克常量与元电荷的比值，是相同的，即两图线平行，故选项D错误；当时，，故选项A错误；当时，，由于钠的逸出功2.29 eV大于钾的逸出功2.25 eV，钠的横轴截距大于钾的横轴截距，故选项B正确，C错误．
9．C
【详解】
A．根据可知，要使该探测器正常工作，光源发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；
C．光电流最小为时，报警系统报警，则时间内产生的光电子的个数最少为，时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；
D．光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．仅把电源正负极调换，光电子到达阳极的数目减少，电流表指针偏转角度一定变小，选项A错误；
B．若用橙光照射阴极K，因其频率小于绿光，因此可能不发生光电效应，也可能会发生光电效应，电流表可能有电流通过，选项B错误；
C．光电管两端加的是正向电压，若开始时光电流未饱和，P向B端移动，电流表读数会增大，若刚开始光电流处于饱和状态，即使P向B端移动，电流表读数也不变，选项C正确；
D．在绿光照射刚好达饱和电流的情况下，若用一束强度相同的紫外线照射阴极K，由于紫外线的频率大于绿光的频率，则单位时间发出的光子数目减少，单位时间内到达阳极的电子数目会减少，电流表读数（指针偏转角度）减小，选项D错误。
故选C。
11．CD
【详解】
波长关系为λa＞λb＞λc，则γa＜γb＜γc．b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应．故CD正确，A错误．根据光电效应方程：Ekm=h-W0，知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大．故B错误．故选CD．
12．BCD
【详解】
A．光电子的最大初动能跟入射光的频率有关，与光强无关，故A错误；
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，故B正确；
C．一束单色光由空气射入玻璃根据
可知这束光的速度变慢，频率不变，根据
可知，波长变短，故C正确；
D．在双缝干涉实验中，条纹间距为
因红光的波长大于黄光，则某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，在不改变其它条件下，该同学可以采用红光作为入射光，故D正确；
E．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，故E错误。
故选BCD。
13．CD
【详解】
AC．根据
可知，遏止电压与入射光的频率有关，光照时间与光电子最大初动能无关，A错误，C正确；
B．要想发生光电效应必须要有足够大的入射光的频率，与入射光强弱没有关系，B错误；
D．入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，产生光电子，D正确。
故选CD。
14． 光电效应 正
【详解】
光照射金属板有电子逸出的现象称为光电效应现象，因为有电子逸出，所以锌板带正电。
验电器与锌板通过导线相连，所以也带正电。
15． 红 绿、紫
【详解】
在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故所产生的干涉条纹中相邻明条纹间距最宽的，则波长最长的红光；
若用黄光照射某金属能有光电效应现象，根据光电效应规律，因为绿光和紫光的频率大于黄光，则换用其中的绿光和紫光一定也能有光电效应现象。
16． A C
【详解】
同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程Ekm=hv-W0知，最大初动能不同，但是光电子的动能可能相同．故答案为A、C．
17． 大于 小于
【详解】
由光子能量的表达式
可知，入射光的频率越大，光子能量越大，所以b光的光子能量大于a光的光子能量。
单位时间内飞出的光电子的数目与入射光的强度有关，a光的光照强度弱，所以单位时间内飞出的光电子数目少。
18．(1)；(2)
【详解】
①逸出功
②由光电效应方程
代入得
19．（1）；（2）
【详解】
（1）由爱因斯坦光电效应方程可知电子从阴极飞出的最大初动能
再由动能定理有
解得
（2）t时间内由K极发射的光电子数
且有
解得
20．（1）0.6eV（2）4.6×1014Hz
【详解】
（1）因为反向电压为0.60V时，电流表读数为零，则光电子的最大初动能：Ekm=eU=0.6eV．
（2）由光电效应方程可知：W=2.5eV 0.6eV=1.9eV
所以极限频率：f=W/h=4.6×1014Hz
21．(1)4.5eV；(2)3.0eV
【详解】
(1)电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为5.0V，可知光电子的最大初动能为5.0eV，根据
代入数据解得
(2)改用光子能量为12.5eV的光照射阴极时，从阴极溢出的光电子的最大初动能为
代入数据解得
则到达阳极时光电子的动能最大值为
答案第1页，共2页