5.1 光电效应 同步练习 (含答案解析) (6)

第一节
光电效应
作业
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.在演示光电效应的实验中，原不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（
）
A.锌板带正电，指针带负电
B.锌板带正电，指针带正电
C.锌板带负电，指针带正电
D.锌板带负电，指针带负电
2.光电效应的实验结论是：对于某种金属（
）
A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C.超过极限频率的入射光强度越弱，产生的光电子的最大初动能就越小
D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
3.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差、普朗克常量、电子电荷量和光速，则可知该X射线管发出的X光的（
）
A.最短波长为
B.最长波长为
C.最小频率为
D.最大频率为
4.
(重庆理综)真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为和）制成，极板面积为，间距为.现用波长为
(＜＜)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量正比于（
）
A.
B.
C.
D.
5.入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（
）
A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的
时间间隔将明显增加
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
D.有可能不发生光电效应
6.下列对光子的认识，正确的是（
）
A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的光电子
B.光子说中的光子就是光电效应中的光电子
C.在空间传播中的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子
D.光子的能量跟光的频率成正比
7.对光电效应的解释正确的是（
）
A.金属内的每一个电子都要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属
B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所做的最小功，便不能发生光电效应
C.发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子的初动能就越大
D.由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光最低频率也不同
8.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能随入射光频率变化的图.已知钨的逸出功是3.28
eV,锌的逸出功是3.34
eV,若将二者的图线画在同一个坐标图中,用实线表示钨，虚线表示锌,则正确反映这一过程的图象是图所示中的(
)
9.关于光电效应，下列说法正确的是（
）
A.极限频率越大的金属材料逸出功越大
B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C.从金属表面出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
10.研究光电效应规律的实验装置如图3所示，以频率为的光照射光电管阴极时，有光电子产生.由于光电管间加的是反向电压，光电子从阴极发射后将向阳极
做减速运动.光电流由图中电流计G测出，反向电压由电压表测出.当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压.图表示光电效应实验规律的图象中，错误的是（
）
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.在伦琴射线管两极间加6.63×104
V的电压，设从阴极发出的电子的初速度为零，加速到达阳极时具有的动能的10%变为伦琴射线的光子的能量，普朗克常量为6.63×10-34
J·s，电子电荷量为1.6×10-19
C，伦琴射线的波长为
.
12.
如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零，用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带
电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会偏转，说明金属锌的极限频率
红外线的频率（选填“大于”或“小于”）.
三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（8分）光具有波动性已被人们所接受,光具有能量,光的能量是连续的还是分立的
光是否也具有粒子性呢
14.（13分）已知金属铯的极限波长为0.66μm.用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳 铯金属的逸出功为多少焦耳
15.（13分）一束频率为5×1014
Hz的黄光，以60°的入射角从真空中射入玻璃，其折射角为30°，求黄光在玻璃中的速度、波长和每个光子的能量.
16.（14分）在半径=10
m的球壳中心有一盏功率为=40
W的钠光灯（可视为点光），发出的钠黄光的波长为＝0.59μm，已知普朗克常量＝6.63×10-34J·s，真空中光速=3×108
m/s.试求每秒钟穿过=1
cm2球壳表面的光子数目.
第一节
光电效应
参考答案
一、选择题
1.B
解析：本题应从光电效应、验电器原理考虑解答.锌板原不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器指针亦带正电，故B对.
2.
AD
解析：能不能发生光电效应，取决于灯光的频率是不是大于极限频率与灯光的强度无关，A对，B错；由知，灯光频率越大，光电子的最大初动能就越大，与灯光的强度无关，C错.D对.
3.
D
解析：电子被电场加速获得的动能为.产生光子能量的最大值故光子频率的最大值为.光子波长的最小值为,选项D正确.
4.D
解析：由可知.从金属板钾中打出的光电子的最大初动能,当时极板上带电荷量最多，联立可知D项正确.
5.C
解析：发生光电效应几乎是瞬间的，所以选项A错误.入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子最大初动能也就不变，选项B也是错误的.入射光子数目减少，逸出的光电子数目也减少，可见选项C正确.入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属的极限频率，一定能发生光电效应，故选项D错误.
6.
CD
解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，而牛顿的“微粒说”中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，称为光电子，故A、B选项错误而C选项正确.由知光子能量与其频率成正比，故D选项正确.
7.BD
解析：按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关.入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大，但要使电子离开金属，需使电子吸收一个光子，因此只要光子的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应.从金属中逸出时，只有在金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同.故正确选项为B、D.
8.
A
解析：根据爱因斯坦光电效应方程=.
设极限频率为则，.
9.
A
解析：由爱因斯坦光电效应方程可知，所以极限频率越大，逸出功越大，A正确；低于极限频率的光无论强度多大，照射时间多长，都不可能产生光电效应，B错误；光电子的最大初动能还与照射光子的频率有关，C错误；单位时间内逸出光电子个数与光强成正比，与频率无关，D错误.
10.
B
解析：A选项，反向电压和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极的光电子数与光强也成正比，故光电流与光强成正比，A正确.
B选项，由动能定理，?,又因所以，可知截止电压与频率是线性关系，不是正比关系，故B错误.?
C选项，光强与频率一定时，光电流随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知C正确.
D选项，由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的,时间小于10-9
s,10-9
s后，光强和频率一定时，光电流恒定，故D正确.
二、填空题
11.
解析：电子在伦琴射线管中加速到阳极所获得的动能
伦琴射线光子的能量
光子的波长
m
m.
12.正
大于
解析：紫外线照射锌板后，与锌板相连的验电器指针发生明显偏转，可知锌板带电.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因此橡胶棒与锌板接触，验电器指针张角变小，说明锌板上的电荷与橡胶棒上的电荷电性相反，由此可判断锌板带正电.金属要发生光电效应，入射光的频率必须大于金属的极限频率，本题中红外线照射锌板.验电器指针不偏转，说明没发生光电效应.因此可判断锌的极限频率大于红外线的频率.
三、计算与简答题
13.解析：光的能量是分立的，具有量子化特点，光具有粒子性
14.
9.6×10-20J
3.0×10-19
J
解析：光波的波长越小,频率就越大,光子的能量就越大,反之光子能量就越小.当光子能量等于逸出功时波长最长,所以=6.63×10-34×
J≈3.0×10-19
J.由爱因斯坦光电效应方程
所以J≈9.6×10-20
J.
15.
=1.732×108
m/s
λ=3.5×10-7
m
=3.3×10-19
J
16.
9.4×1012
个
解析：钠黄光的频率
Hz=5.1×1014
Hz
则一个光子的能量
=6.
63×10-34×5.1×1014
J=3.4×10-19
J
又钠黄灯在=1
s内发出光能 40×1
J＝40
J
那么在=1
s内穿过球壳=1
cm2的光子能量
J
则每秒钟穿过该球壳1
cm2面积的光子数 （个）.