同步课时精练（十三）4.1光电效应（含解析）

同步课时精练（十三）4.1 光电效应（后附解析）
一、单选题
1．光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些金属内部的电子会被光子激发出来而形成光电子。下列关于光电效应的说法正确的是（　　）
A．光电效应是原子核吸收光子后向外释放电子的现象
B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关
C．相同强度的黄光和绿光照射同种金属材料时相同时间内逸出的光电子数相等
D．入射光的频率为原来的一半时，逸出的光电子数一定减半
2．在下列各组所说的现象中，表现出光具有粒子性的是（　　）
A．光电效应现象 B．光的干涉现象 C．光的衍射现象 D．光的折射现象
3．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
4．已知甲光的频率大于乙光的频率，现用甲、乙两种光分别照射锌板，乙光照射锌板时有光电子逸出，下列说法正确的是（　　）
A．甲光照射锌板时的逸出功大于乙光照射锌板时的逸出功
B．甲光照射锌板时的逸出功小于乙光照射锌板时的逸出功
C．甲光照射锌板时光电子的最大初动能大于乙光照射锌板时光电子的最大初动能
D．甲光照射锌板时光电子的最大初动能等于乙光照射锌板时光电子的最大初动能
5．某金属在光的照射下发生光电效应，产生的光电子最大初动能与入射光的频率关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．普朗克以量子化思想对光电效应做出解释，并提出了光电效应方程
B．当入射光频率为，照射很长时间才能发生光电效应
C．当入射光频率为2，产生的光电子最大初动能为2h
D．当入射光频率为2，光强极小，也可以发生光电效应
6．用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是，由此可知，钨的极限频率是（　　）（普朗克常量，光速，结果取两位有效数字）
A． B．
C． D．
7．用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两种单色光的强度相同
B．三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短
C．单色光甲的频率大于单色光丙的频率
D．三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小
8．光电效应实验如图所示，当用紫外线照射该锌板时，验电器的铝箔有张角，则该实验（　　）
A．验电器带负电
B．证明光具有粒子性
C．入射光如果换成红光，验电器的铝箔仍然有张角
D．若照射光频率加倍，光电子的最大初动能也加倍
9．像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的像的真空光电管。像增强器的简化原理如下，光照射光电阴极时，由于光电效应而产生光电子，光电子经过相同电压加速，最后到达荧光屏上，引起荧光材料发光（到达荧光屏的电子能量越大，材料发光越强），形成图像。根据以上信息和所学知识判断下列说法正确的是（　　）
A．照射光的波长越小，荧光材料发出的光越亮
B．像增强器原理与热辐射相同
C．同一种光使阴极发生光电效应后，光电子到达荧光屏时的动能相等
D．射到光电阴极的光都能使阴极金属发生光电效应
二、多选题
10．下列说法正确的有（　　）
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．光电效应中产生的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
11．小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器，如图，S为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面（钠的极限频率为6.00×1014Hz），会产生光电子，当光电流大于10-8A时，便会触发报警系统报警．下列说法正确的是
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于0.5μm
B．光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高
C．光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象
D．若5%射向光电管C的光子会发生光电子，当报警器报警时，每秒射向C钠表面的光子最少数目是1.25×1012个
12．在学习了肥皂膜的干涉后，小管同学利用现有的器材做了一个实验，他将一个矩形线框浸入肥皂液中，取出后竖直放置，其表面覆盖了一层肥皂膜，膜的上半部分从上到下厚度均匀增加。现用两个颜色不同的平面光源a和b分左右两边同时照射这个肥皂膜，出现如图的明暗条纹，下列说法正确的是（　　）
A．对薄膜观察和分析，a、b光在肥皂膜中的波长之比约为4：3
B．a光在肥皂膜中的速度比b光大一些
C．两种光照射同种金属时，若a光照射不发生光电效应，则b光照射也一定不发生光电效应
D．两种光分别通过同一装置进行双缝干涉时，a光的干涉条纹间距比b光小一些
三、解答题
13．在光电效应实验中，如果实验仪器及线路完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能是什么原因？
14．已知金属铯的极限波长为λ0，现用波长为λ的光照射铯金属表面，普朗克常量为h，真空中的光速为c，求：
（1）铯金属的逸出功；
（2）发射光电子的最大初动能．
15．我国自行研制的一种大型激光器，能发出波长为的高纯度和高亮度的激光。如图所示，光电管的阴极用某种金属制成，闭合开关，当该激光射向阴极时，产生了光电流。移动变阻器的滑片P，当光电流恰为零时，电压表的示数为，已知普朗克常量为，电子电荷量为，真空中的光速为。
（1）求光电管阴极的截止频率；
（2）将电源正、负极反接，移动变阻器的滑片P，当电压表的示数为时，光电流达到最大值，求电子到达阳极时的最大动能。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
解析：A．光电效应是原子的核外电子吸收光子后从金属表面逸出的现象，故A错误；
B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故B正确；
C．强度相同的黄光和绿光由于频率不同，光子数不同，所以照射同种金属材料时相同时间内逸出的光电子数也不相同，故C错误；
D．当入射光的频率为原来的一半时，有可能不会发生光电效应，故D错误。
答案：B。
2．A
解析：A．光电效应现象表现出光有粒子性，A正确；
BCD．光的干涉、衍射、折射现象说明光的波动性，不能说明光的粒子性，BCD错误。
答案：A。
3．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．
4．C
解析：AB．金属的逸出功与金属本身有关，与光的频率无关，故AB错误；
CD．根据光电效应方程
甲光照射锌板时光电子的最大初动能大于乙光照射锌板时光电子的最大初动能，故C正确，D错误。
答案：C。
5．D
解析：A.爱因斯坦对光电效应做出解释并提出了光电效应方程，故A错误；
BD.当入射光频率大于，无论照射时间长短、光强大小，均可发生光电效应，故B错误、D正确;
C.当入射光频率为2，产生的光电子最大初动能为h，故C错误。
答案：D。
6．B
解析：根据爱因斯坦光电方程
又
联立可得
代入数据得
故B正确，ACD错误。
答案：B。
7．B
解析：A．根据
则遏止电压越大，入射光的频率越大，则甲光的频率等于乙光的频率，但是甲光的饱和光电流大于乙光的，则甲光的强度大于乙光的强度，所以A错误；
B．由于丙光的频率最大，则三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短，所以B正确；
C．根据
则遏止电压越大，入射光的频率越大，则单色光甲的频率小于单色光丙的频率，所以C错误；
D．根据
则遏止电压越大，光电子的最大初动能越大，所以三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最大，则D错误；
答案：B。
8．B
解析：A．当紫外线照射锌板时，锌板失去电子，带正电，故验电器带正电，A错误；
B．紫外线照射锌板，发生光电效应，证明光具有粒子性，B正确；
C．因为紫外线的频率大于红光的频率，故入射光如果换成红光，验电器的铝箔不一定有张角，C错误；
D．根据公式
可知，若照射光频率加倍，光电子的最大初动能增大，但不是加倍，D错误。
答案：B。
9．A
解析：A．照射光的波长越小，频率越大，逸出光电子的初动能越大，经相同电压加速后到达荧光屏时的能量越大，荧光材料发出的光越亮，故A正确；
B．像增强器原理是光电效应现象，与热辐射原理不相同，故B错误；
C．同一种光使阴极发生光电效应后，逸出光电子的最大初动能相等，但不一定所有光电子的初动能都相等，所以光电子最后到达荧光屏时的动能也不一定相等，故C错误；
D．只有频率大于阴极截止频率的光射到光电管阴极时才能使阴极金属发生光电效应，故D错误。
答案：A。
10．AB
解析：A．光电效应现象揭示了光的粒子性，故A正确；
B．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；
C．黑体辐射的实验规律可用能量量子化解释，故C错误；
D．根据，光电效应中产生的光电子的最大初动能不与入射光的频率成正比，故D错误。
答案：AB。
11．BD
解析：根据Ekm=hγ-W0= hγ0．光源S发出的光波最大波长：λmax＝＝5×10 7m＝0.5μm，即要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于0.5μm．故A错误；光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管 C的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故B正确．光束遇到烟雾发生散射是一种反射现象．故C错误；光电流等于10-8 A时，每秒产生的光电子的个数：，每秒射向C钠表面的光子最少数目：个，故D正确．答案：BD.
12．AB
解析：AD．对薄膜观察，可以发现a、b光在肥皂膜中明条纹的条数在相同长度l下的个数分别为3条和4条，根据公式有
解得
等厚干涉现象的两任意相邻条纹之间的厚度差等于，即薄膜层介质中光的波长的一半，由几何关系知
因为角度小的时候可以认为，所以可推出
易知a、b光的波长之比约为4：3。
同理，两种光分别通过同一装置进行双缝干涉时，由双缝干涉条纹间距公式
知a光的干涉条纹间距比b光大一些。
故A正确，D错误；
C．根据两光的波长关系，由公式
可得a光的频率小于b光的频率，根据光电效应方程
易知两种光照射同种金属时，若a光照射不发生光电效应，则b光照射可能会发生光电效应。故C错误；
B．由两光的频率关系，可知二者在肥皂膜中折射率的关系为
又
易知a光在肥皂膜中的速度比b光大一些。故B正确。
答案：AB。
13．入射光的频率小于金属的极限频率（或者说波长大于极限频率对应的波长）或反向电压太大
解析：当入射光的频率大于金属的极限频率（或者说波长小于极限频率对应的波长）时才能发生光电效应，没有电流可能是入射光的频率小于极限频率，也可能是反向电压太大则光电子不能到达另一极板。
14．（1）（2）
解析：(1)由逸出功为
而光的波速
联立可得：
(2)根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为
联立解得：
点拨：考查爱因斯坦光电效应方程，掌握发生光电效应现象的条件：入射光的频率大于或等于极限频率．根据光电效应方程可求出最大初动能，
15．（1）；（2）
解析：（1）该激光的频率
对光电子分析，由动能定理有
根据光电效应方程有
根据阴极的截止频率与逸出功的关系有
解得
（2）对光电子分析，由功能关系有
解得
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