同步课时精练（十四）4.2光电效应方程及其意义（含解析）

同步课时精练（十四）4.2 光电效应方程及其意义（后附解析）
一、单选题
1．用图示装置研究光电效应现象，阴极K与滑动变阻器的中心触头c相连，当滑片P移到c点时，光电流为零.为了产生光电流，可采取的措施是（ ）
A．增大入射光的频率 B．把P向a移动
C．把P向b移动 D．增大入射光的强度
2．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．饱和光电流的强度与入射光的强度有关，且随入射光强度的增强而减弱
C．金属的逸出功与入射光的频率成正比
D．用不可见光照射某金属，不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
3．频率为ν的光照射某金属材料，产生光电子的最大初动能为Ekm，若以频率为1.5ν的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是（　 ）
A．1.5Ekm B．1.5hν C．Ekm+0.5hν D．Ekm+1.5hν
4．在研究光电效应规律的实验中，用频率为的单色光照射光电管，测得遏止电压为U（ ）
A．若仅增大该单色光的强度，则遏止电压一定大于U
B．若改用频率为2的单色光照射，则遏止电压一定大于2U
C．若改用频率为2的单色光照射，则饱和光电流一定变为原来的2倍
D．若改用频率为0.5的单色光照射，则一定不可能照射出光电子
5．很多商店装有光电池电子眼探测设备，当顾客到来时，门会自动打开。这种设备的原理是：当光的强度变化时，传感器产生的电流发生改变。这是光电效应的一种应用。下列说法正确的是（　　）
A．光电效应说明光具有波动性
B．发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度无关
C．发生光电效应时，其他条件不变，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大
D．发生光电效应时，其他条件不变，光电子的动能越大，光电子形成的电流越大
6．某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P也恰好位于滑动变阻器的中点。实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是（　　）
A．若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大
B．若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大
C．若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大
D．若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为0
7．一金属板暴露在波长λ=400nm的可见光中，观测到有电子从该金属板表面逸出．在靠近金属板的空间加一方向垂直于板面、大小为 E=15V/m 的匀强电场（金属板与电场间隙可忽略），电子能运动到距板面的最大距离为10 cm．已知光速 c与普朗克常量h 的乘积为1.24×10－6eV·m．能使金属板发生光电效应的入射光的波长最大值约为( )
A．450nm B．477nm C．500nm D．775nm
8．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，下列说法正确的是（　　）
A．当时，会逸出光电子
B．如换用其它的金属，其图线必过（，0）这一点
C．如换用其它的金属，其图线不一定与此图线平行
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
9．用光电管研究光电效应，按如图的方式连接电路，当用黄光照射阴极K时，电路中的电流表有示数，则下列说法正确的是（　　）
A．如果仅将黄光的光强减弱一些，则不能产生光电效应
B．仅将电源的正负极对调，则电流表不可能有示数
C．若改用紫光照射阴极，其他条件不变，则电流表仍然有示数
D．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则电流表的示数一定增大
二、多选题
10．下列说法中正确的是（　　）
A．普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点
B．如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”
C．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关
D．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的”
11．如图所示，上、下表面平行的玻璃砖置于空气中，一束复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a、b两束平行单色光，下列说法中正确的是（　　）
A．玻璃对光的折射率较大 B．在真空中光的速度等于光的速度
C．光光子能量大于光光子能量 D．如果光是绿光，那么光可能是红光
12．氢原子的能级图如图所示，可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，金属钠的逸出功为2.29eV，下列说法中正确的是（ ）
A．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光
B．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种频率的可见光
C．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有1种频率的光能使钠产生光电效应
D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有2种频率的光能使钠产生光电效应
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。
14．一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为-U=-5V。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e=1.6×10-19C。
（1）求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能Eka；
（2）求该金属逸出功W；
15．用功率P0=1W的点光源照射离光源R=1m处的某块金属薄片，已知光源发出波长λ=600nm的单色光，试计算：
（1）每单位时间内打到金属1m2面积上的光子数；
（2）若该金属原子半径r=0.5×1010 m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
解析：当滑片P移到c点时，光电流为零，没有发生光电效应，只有入射光的频率大于金属的极限频率时，才能产生光电效应，电路中才能产生光电流，所以增大入射光的频率可以产生光电流
A.符合题意，故A正确
B.不符合题意，故B错误
C.不符合题意，故C错误
D.不符合题意，故D错误
2．D
解析：A．光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象，A错误；
B．饱和光电流的强度随入射光强度的增强而增强，B错误；
C．逸出功与金属本身的特点有关，与外界因素无关，C错误；
D．由于不可见光的频率有的比可见光大，有的比可见光小，由光电效应方程
知产生光电子的初动能无法比较，D正确。
答案：D。
3．C
解析：用频率为ν的单色光照射某种金属时，由光电效应方程得：EKm=hν W0，
若改用频率为1.5ν的单色光照射此种金属时，则有：E′K=1.5hν W0=0.5hν+Ekm
答案：C.
4．B
解析：A．根据题意有
可知遏止电压与单色光的强度无关，若仅增大该单色光的强度，则遏止电压不会增大，故A错误；
B．若改用频率为的单色光照射，则有
可知若改用频率为的单色光照射，则遏止电压一定大于，故B正确；
C．发生光电效应后，饱和光电流的大小取决于入射光的强度，与入射光频率无关，所以若改用频率为的单色光照射，则饱和光电流不变，故C错误；
D．根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，若改用频率为的单色光照射，也可能发生光电效应，故D错误；
答案：B。
5．C
解析：A．光电效应说明光具有粒子性，A错误；
B．发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度有关，B错误；
C．根据
可知，发生光电效应时，其他条件不变，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，C正确；
D．入射光的强度越大，单位时间内发出光电子的数目越多，形成的光电流越大，与初动能无关，D错误。
答案：C。
6．B
解析：A．用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明绿光的频率大于该光电管的极限频率，若换用紫光照射，则一定可产生光电效应，但光电流大小还与光强有关，所以光电流大小变化情况不能确定，选项A错误；
B．增大绿光的光照强度，则单位时间内从阴极逸出的光电子的数量一定增多，光电流变大，电流计的示数一定变大，选项B正确；
C．此时加在光电管两端的电压为零，若将滑动触头P向右移动，加在光电管两端的电压为正向电压，则在电场力的作用下，到达阳极的光电子数会增多，而达到饱和光电流后，光电流的大小不会随着正向电压的增大而增大，选项C错误；
D．若将滑动触头P向左滑动，加在光电管两端的电压为反向电压，则在电场力作用下，到达阳极的光电子数会减小，电流计的示数不断减小，若最大反向电压小于遏止电压，则电流计的示数不能减为零，选项D错误；
答案：B。
点拨：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流；知道饱和光电流是由光强决定的。
7．D
解析：由光电效应方程可得，，根据动能定理得，联立以上三式并代入数据得 ，故D正确，ABC错误；答案：D
8．D
解析：A．要有光电子逸出，则光电子的最大初动能，即只有入射光的频率大于金属的极限频率，即时才会有光电子逸出，选项A错误；
B．不同金属的极限频率不同，因此换用其它的金属，其图线一定不过（，0）这一点，选项B错误；
CD．根据爱因斯坦光电效应方程
可知图线的斜率即为，所以如换用其它的金属，其图线一定与此图线平行，因直线的斜率与普朗克常量有关，选项C错误，D正确。
答案：D。
9．C
解析：A．仅将黄光的光强减弱一些，仍能发生光电效应，故A错误；
B．将电路中电源的极性反接后，即加上反向电压，若光电子的动能足够大，电路中还有光电流，电流表仍可能有示数，故B错误；
C．紫光的频率大于黄光的频率，所以改用紫光照射阴极，其他条件不变，则电流表仍然有示数，故C正确；
D．饱和光电流与入射光的强度有关，仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，不改变光的强度，电流表的示数不一定增大，故D错误。
答案：C。
10．ABD
解析：A．普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点，故A正确；
B．如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”，故B正确；
C．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，故C错误；
D．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的”，故D正确。
答案：ABD。
11．BC
解析：A．分别连接入射点与两个出射点如图所示
可知光从空气斜射到玻璃上表面时，a光偏折较大，b光偏折较小，则a光的折射角大于b光的折射角，根据
可知此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误；
B．在真空中光的速度均相等,所以光的速度等于光的速度，故B正确；
C．此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，由折射率与光的频率的关系可知a光的频率大于b光的频率，由
E=hγ
则a光光子能量大于b光光子能量，故C正确；
D．a光的频率大于b光的频率，则如果b光是绿光，那么a光不可能是红光，故D错误。
答案：BC。
12．AD
解析：AB．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可以发出种频率的光子，光子能量分别为：、、，由于可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，故只能发出1种频率的可见光，故A正确，B错误；
CD．金属钠的逸出功为2.29eV，大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光子能量有2种能量大于钠的逸出功，故有2种频率的光能使钠产生光电效应，故C错误，D正确。
答案：AD。
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）
解析：（1）由题可知a光的遏止电压为5V，则a光照射金属时逸出光电子的最大初动能为
（2）由图乙知a光的遏制电压最大，则可知a光光子能量最大，则a光的光子是由第4能级跃迁到基态所辐射的光子，则a光的光子能量为
根据光电效应方程有
则金属逸出功为
15．（1）4.8×1021个/(m2·s)； （2）s
思路：（1）点光源发出的是球面波，所以应当先算出照射到金属表面上每平方米面积上的光的功率，再算出每秒照射的光能，光能是光子能量的总和，由光子说可知每个光子的能量为hν，则可求出光子数。（2）求出金属表面上每个原子所占面积，就可求出每个原子每秒接收的光子数，倒数即为平均时间。
解析：（1）设点光源到金属表面处的球面积为S，该处每平方米光的功率为P，每秒能量为E，则
所求光子数
可得
N=4.8×1021个/（m2·s）
（2）设每个原子在金属板上占有面积为以r为半径的圆面积S′，此面积上每秒接收的光子数为n，则
n=N·S′=N·πr2
代入数据求得
n=38个/s
所求平均时间
答案第1页，共2页
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