5.1 光电效应 同步练习 (含答案解析) (4)

5.1
光电效应
同步练习
1.用下面哪种射线照射同一种金属最有可能产生光电效应，且逸出的光电子的速率最大(
)
A.紫外线
B.可见光
C.红外线
D.伦琴射线
解析：频率越大的光最有可能，并且逸出的光电子的速率最大.从给出的四种光来看，D项的频率最大.
答案：D
2.关于光电效应的规律，下列说法不正确的是
…(
)
A.当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大
B.当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多
C.对某金属，入射光波长必须小于一极限波长才能产生光电效应
D.同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也大
解析：由光电效应规律及光电效应方程hν=W+mv2可知，A、B、C说法正确，D项说法错误.
答案：D
3.用频率为ν的光照射某金属表面时，逸出的光电子最大初动能为Ek,若改用频率为3ν的光照射该金属时，则逸出光电子的最大初动能为(
)
A.3Ek
B.3Ek
C.3hν-Ek
D.2hν+Ek
解析：由方程hν=W+Ek知：3hν=W+Ek′
所以Ek′=2hν+Ek.
答案：D
4.用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应.现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是(
)
①光电子的最大初动能不变
②光电子的最大初动能减少
③单位时间内产生的光电子数减少
④可能不发生光电效应
A.①③
B.②③
C.①②
D.③④
解析：由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故知①对.单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即选项③也正确.
答案：A
5.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0,则(
)
A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C.当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D.当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
解析：因照射光的频率大于极限频率产生光电效应，所以A正确.因为极限频率为ν0，所以W=hν0,再Ek=hν-W得，Ek=2hν0-hν0=hν0,B正确.因为逸出功是光电子恰好逸出时需要的功，对于同种金属是恒定的，故C项错误.由Ek=hν-W=hν-hν0=h(ν-ν0),当ν加倍时,Ek′/Ek=≠2，故D项错.
答案：AB
6.光照射到金属表面上能够发生光电效应，下列关于光电效应的叙述中，正确的是(
)
A.金属电子逸出功与入射光的频率成正比
B.单位时间内逸出的光电子数与入射光强度无关
C.用绿光照射金属比用紫光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
D.对某一种金属，入射光的波长必须小于极限波长才能产生光电效应
解析：光电子的最大初动能根据爱因斯坦光电方程可知与光照频率有关，要使逸出光电子的最大初动能增大，应改用紫光照射，D正确.
答案：D
7.下列说法中正确的是(
)
A.光电效应说明光具有波动性，光的干涉现象说明光具有粒子性
B.光电效应说明光具有波动性，光的干涉现象说明光具有波动性
C.光电效应说明光具有粒子性，光的干涉现象说明光具有波动性
D.光电效应说明光具有粒子性，光的干涉现象说明光具有粒子性
解析：光具有波粒二象性，其中证明光的波动性的典型论据是光的干涉和衍射；证明光的粒子性的典型实验是光电效应，C正确.
答案：C
8.下表给出了一些金属材料的逸出功.
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出功(×10-19
J)
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
现用波长为400
nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？(普朗克常量h=6.6×10-34
J·s，光速c=3.00×108
m/s)(
)
A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
解析：要发生光电效应，入射光的能量要大于金属的逸出功，由题中数据可算出波长为400
nm的光子能量为E=hν0=h=4.95×10-19
J,大于铯和钙的逸出功.A正确.
答案：A
9.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21
eV,用波长为2.5×10-7
m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108
m/s，元电荷为1.6×10-19
C,普朗克常量为6.63×10-34
J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是(
)
A.5.3×1014
Hz,2.2
J
B.5.3×1014
Hz,4.4×10-19
J
C.3.3×1033
Hz,2.2
J
D.3.3×1033
Hz,4.4×10-19
J
解析：W=hν0,ν0=≈Hz=5.3×1014Hz，由光电效应方程，hν=W+Ekm,Ekm=hν-W=h-W=6.63×10-34×J-W=4.4×10-19
J,所以B选项正确.
答案：B
10.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(
)
A.hν
B.Nhν
C.Nhν
D.2Nhν
解析：由爱因斯坦的光子说，每一个光子能量为E=hν，则N个光子的总能量为Nhν，所以选项C正确.
答案：C
11.如图5-1-5，当电键K断开时，用光子能量为2.5
eV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，当电压表读数小于0.60
V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60
V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为(
)
图5-1-5
A.1.9
eV
B.0.6
eV
C.2.5
eV
D.3.1
eV
解析：开关闭合后，光电管两端加的电压为反向电压，其作用是阻碍由光电管阴极发射出的光电子向阳极的运动.当电压为0.6
V时，电路中恰无电流，说明由阴极发射的具有最大初动能的光电子也恰好不能到达阳极——即具有最大初动能的光电子到达阳极速度恰减为零，即eU=Ekm=0.6
eV.由爱因斯坦光电效应方程：Ekm=hν-W得：W=hν-Ekm=2.5
eV-0.6
eV=1.9
eV,所以选项A正确.
答案：A
12.人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34
eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106
m/s，求该紫外线的波长λ(电子质量me=9.11×10-31
kg，普朗克常量h=6.63×10-34
J·s,1
eV=1.60×10-19
J)
解析：爱因斯坦提出的光子学说很好地解释了光电效应①
根据爱因斯坦光电效应方程hc/λ=W+mev2②
所以λ=2.01×10-7
m.③
答案：2.01×10-7
m
13.某真空光电管的金属阴极的逸出功是4.0×10-19
J，某种单色光的能量恰好等于这种金属的逸出功，试求：
(1)这种单色光的频率为多大？
(2)在光电管的阳极和阴极间加30
V的加速电压，用这种单色光照射光电管的阴极，光电子到达阳极时的动能有多大？
解析：(1)hν=W
ν=Hz=6×1014
Hz.
(2)Ek=e·U=1.6×10-19×30
J=4.8×10-18J.
答案：(1)6×1014
Hz
(2)4.8×10-18J