同步课时精练（十五）4.2光电效应（含解析）

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同步课时精练（十四）4.2 光电效应（后附解析）
一、多选题
1．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是（　　）
A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小
B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变
C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大
D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短
2．用如图所示的装置演示光电效应现象。当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为。若改用更高频率的光照射，此时（　　）
A．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生
B．将电键S断开，则有电流流过电流表G
C．将变阻器的触点向移动，光电子到达阳极时的速度可能变小
D．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点向端移动，电流表G的读数必将变大
3．某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能Ekm。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式正确的是（　　）
A．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度vm1=
B．阴极K金属的逸出功W0=hν1－eU1
C．阴极K金属的极限频率νc=
D．普朗克常数h=
二、单选题
4．在研究石墨对X射线的散射时，康普顿发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。这些波长大于的成分与入射的X射线相比（　　）
A．能量增大 B．动量增大 C．波速减小 D．频率减小
5．利用公式可以直接计算（　　）
A．电流 B．电压 C．能量 D．电阻
6．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间
7．实验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。如果电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实。关于上述逆康普顿散射，下列说法中正确的是（ ）
A．该过程不遵循能量守恒定律
B．该过程不遵循动量守恒定律
C．散射光中存在波长变长的成分
D．散射光中存在频率变大的成分
8．关于光电效应，下列说法中正确的是
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应
9．如图所示，甲图所示是研究光电效应的电路图，乙图是阴极发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线，已知普朗克常量为，下列说法正确的是（　　）
A．由乙图可得
B．由乙图可得
C．甲图中光电管所加电压为零时，电流表示数也一定为零
D．甲图中只要所加电压足够大，即使，电流表也会有电流通过
10．如图甲所示为研究某金属光电效应的装置，当用光子能量为的光照射到光电管阴极K时，测得电流表的示数随电压表示数变化的图像如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．光电子的最大初动能为
B．该金属的逸出功为
C．加在A、K间的正向电压越大，光电流也越大
D．该金属的逸出功随着入射光频率的增大而增大
11．如图是某金属在光的照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，由图像可知（　　）
A．该金属的逸出功等于
B．该金属的逸出功等于
C．入射光的频率为时，将会有光电流产生
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
12．光电效应实验中，一组同学用同一光电管在不同实验条件下得到了四条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙、丙、丁)，如图所示。以下判断正确的是（　　）
A．甲光的频率大于乙光 B．丙光的频率等于丁光
C．甲光的强度等于丙光 D．乙光的强度等于丁光
三、解答题
13．图甲为研究光电效应现象的实验电路图。现用频率为ν0的光照射阴极K，其光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示，遏止电压大小为Uc，饱和光电流大小为I0。已知电子电量为e，普朗克常量h。求：
（1）阴极K中逸出的光电子的最大初动能Ekm；
（2）阴极材料的逸出功W0；
（3）照射到阴极上的光的最小功率P。
14．某种金属板M 受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在M旁放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上后便会沿导线返回M，从而形成电流。已知电子质量为m，电子电荷量为e、
（1）若已知金属网N在时间t内接收的电子数为n，则电流表示数I为多少？
（2）现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加电压，发现当M、N间的电压为U0时电流表中就没有电流。则被这束紫外线照射出电子的最大速度vm是多少？
（3）若已知U0 =12.5 V，M、N间的距离d=1 cm，电子质量m= 9.1×10-31 kg，电荷量e=1.6×10-19 C，重力加速度g=10m/s2 。利用上述数据通过计算说明：分析电子在电场中的运动时，可以不考虑电子所受重力的影响。
15．几种金属的逸出功W0见下表：
金属 钨 钙 钠 钾 铷
W0（×10-19J） 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
用一束可见光照射上述金属的表面，已知该可见光的波长的范围为4.0×10-7m~7.6×10-7 m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s，光速c=3×108m/s．
（1）请通过计算说明哪些金属能发生光电效应
（2）照射哪种金属时逸出的光电子最大初动能最大？最大值是多少？
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．BC
解析：A．金属逸出功由金属本身性质决定，与入射光频率无关，故A错误；
BC．根据爱因斯坦光电效应方程
只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变；只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，故BC正确；
D．光电效应具有瞬时性，只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将不变，故D错误。
故选BC。
2．BC
解析：A．将电池正的极性反转，光电管中仍然有光电子产生，只是电流表读数可能为零，故A错误；
B．即使开关S断开，由于入射光的频率更高，则导致光电子的最大初动能更大，当能到达阳极时，则有电流流过电流表A，故B正确；
C．触头c向b端移动，导致阳极与阴极的电压减小，则电场力也减小，所以电子获得的加速度减小，因此光电子到达阳极时的速度必将变小，故C正确；
D．只要电源的电压足够大，将变阻器的触头c向a端移动，因受到电场动力，则可能导致到达阳极时，动能为零，则电流表A读数可能为0，故D错误。
故选BC。
3．ABC
解析：A．当用频率为v1的光照射时，根据动能定理得
解得光电子的最大初速度
故A正确；
B．根据光电效应方程得
解得逸出功
故B正确；
CD．根据光电效应方程有
联立方程组解得
故C正确，D错误。
故选ABC。
4．D
解析：这些波长大于的成分与入射的X射线相比，传播介质不变，波速v不变，X射线光子的能量和动量分别为
所以频率减小，能量减小，动量减小，故ABC错误，D正确。
故选D。
5．C
解析：公式为光子能量公式，是普朗克根据黑体辐射提出的。
故选C。
6．B
解析：对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，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，减小波长，B正确．
7．D
解析：AB．逆康普顿散射与康普特散射一样也遵守能量守恒定律、动量守恒定律，故AB错误；
CD．由于有能量从电子转移到光子，所以光子的能力增大，频率变大，波长变短，故C错误，D正确。
故选D。
8．D
解析：A．金属的逸出功是由金属本身来决定的，与入射光的频率无关，故A错误；
B．光电流大小与单位时间内逸出的光电子数成正比，而入射光的强度与单位时间内接收到的光子数成正比，所以发生光电效应时，单位时间内发射出的光电子数跟入射光的强度成正比，故B错误；
C．不可见光中的紫外线照射金属产生的光电子的最大初动能大于可见光照射金属产生的光电子的最大初动能，但是不可见光中红外线的频率低于可见光的频率，所以用红外线照射金属产生的光电子的最大初动能应小于用可见光照射金属产生的光电子的最大初动能，故C错误；
D．与金属的“最大波长”相对应的是金属的极限频率，入射光的波长大于金属的“最大波长”即入射光的频率小于金属的极限频率时，不能发生光电效应，故D正确。
故选D。
9．B
解析：AB．由光电方程可知，光电子的最大初动能与入射光频率成一次函数关系，金属的逸出功在数量上等于轴上的截距，即，所以极限频率
故A错误、B正确；
C．甲图中光电管所加电压为零时，只要光的频率大于极限频率，电流表示数就不为零，故C错误；
D．如果，则不会逸出光电子，即使电压很大，也不会有电流，故D错误。
故选B。
10．B
解析：A．由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是-3V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为3eV，选项A错误；
B．根据光电效应方程
EKm=h-W0
W0=6eV -3eV =3eV
则B正确；
C．加在A、K间的正向电压越大，光电流也会越大，但是如果光电流达到饱和光电流，则即使再增加正向电压，光电流也不会再增加，选项C错误。
D．该金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，选项D错误。
故选B。
11．B
解析：A．根据光电效应方程
可知图线的斜率表示普朗克常量h，纵轴截距为
即
所以该金属的逸出功E，A错误；
B．由图像可知当时，有
故该金属的逸出功也可表示为，B正确；
C．由上述分析可知为极限频率，当入射光的频率为时，恰能发生光电效应，此时最大初动能为0，没有光电流产生，C错误；
D．根据光电效应方程可知，入射光的频率变为时，有
D错误。
故选B。
12．A
解析：AB．根据爱因斯坦光电效应方程
Ek=h-W0
反向截止电压
Ek=eUc
同一光电管的逸出功W0相同，由于Uc1Uc2，所以可以判定：甲光的频率大于乙光的频率；丙光的频率（等于甲光）大于丁光的频率（等于乙光），故A正确，B错误；
CD．根据饱和光电流与照射光强度的关系可知，甲光的强度大于丙光，乙光的强度大于丁光，故CD错误。
故选A。
13．（1）eUc；（2）hν0 - eUc；（3）
解析：（1）由动能定理可知
Ekm = eUc
（2）由光电效应方程
Ekm = hν0 - W0
解得
W0 = hν0 - eUc
（3）设光照时间为t照射光的能量为
E = Pt，E = n hν0
又
I0t = n e
解得
P =
14．（1）；（2）；（3）见解析
解析：（1）根据电流的定义式可得
（2）根据动能定理
解得
（3）电子受到的重力为
电子受到的静电力
可得
电子在电场中运动时，受到的静电力远大于其重力，故电子的重力可以忽略不计。
15．（1）纳、钾、铷能发生光电效应（2）
思路： （1）由 得
取λ=4.0×10–7m，则E=4.97×10–19J
根据E>W0,可发生光电效应，判断纳、钾、铷能发生光电效应．
（2）由爱因斯坦光电效应方程：，可知越小，逸出的光电
子初动能越大，所以照射金属铷时，逸出的光电子最大初动能最大
将E=4.97×10–19J和J带入可得， J
解析：
答案第1页，共2页
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