4.2 光电效应 强化训练 word版含答案

高中物理教科版 选修3-5光电效应 强化训练
1．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应．下列说法正确的是(　　)
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改变频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改变频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
【答案】AD　解析：由光子说可知，光强度增大，单位时间入射的光子数变多，所以光电流强度也变大，根据爱因斯坦的光电效应方程hν＝W0＋mv2可知，如果增大入射光的频率，那么光电子的最大初动能增加．
2．下列用光子说解释光电效应规律的说法中，不正确的有(　　)
A．存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸出功
B．光的频率越高，电子得到光子的能量越大，克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大
C．电子吸收光子的能量后动能立即增加，成为光电子需要时间
D．光的强度越大，单位时间内入射光子数越多，光电子数越多，光电流越大
【答案】C　解析：由于各种金属有一定的逸出功，因此光照射金属时电子不一定逸出，所以存在极限频率，A选项正确；光的频率越高，电子得到的光子的能量越大，克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大，B选项正确；电子吸收光子的能量后动能立即增大，因而成为光电子不需要时间，C选项不正确；产生光电效应后，光的强度越大，产生光电效应的电子越多，逸出的光电子也就越多，D选项正确．
3．(2017衡阳名校检测)用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子．为了增大光电子的最大初动能，下列措施可行的是(　　)
A．增大入射光的强度
B．增加入射光的照射时间
C．换用频率更高的入射光照射锌板
D．换用波长更长的入射光照射锌板
【答案】C　解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，光电子的最大初动能与入射光的强度、照射时间无关．入射光的频率越高，或波长越短，光电子的最大初动能越大．故C正确，A、B、D错误．
4．(多选)用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么(　　)
A．两束光的光子能量相同
B．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同
C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同
D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
【答案】AC　解析：由E＝hν和Ek＝hν－W知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动能相同，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．
5．(多选)某金属的逸出功为2.3 eV，这意味着(　　)
A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面
B．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面
C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于 2.3 eV
D．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV
【答案】BC　解析：逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选B、C．
6．(2018北京名校一模)光照在某金属表面上发生了光电效应．若只减弱光的强度，而保持频率不变，则(　　)
A．有可能不发生光电效应
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将减少
D．从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加
【答案】C　解析：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，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能不变，故B错误；入射光的强度减弱，则入射光的光子数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，故C正确；若能发生光电效应，发生光电效应的时间与光的强度无关，故D错误．
7．(2018新课标Ⅱ卷)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J，已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m/s，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)
A．1×1014 Hz　　 B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz　　　　 D．8×1015 Hz
【答案】B　解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，光速、波长、频率之间关系为ν＝，将数据代入上式有W0＝hν－Ekm＝6.63×10－34 J·s× s－1－1.28×10－19J＝5.35×10－19J，根据逸出功W0＝hν0，得ν0＝＝ Hz≈8×1014 Hz.故选B．
8．(2018宿州一模)某实验小组用图甲所示的电路研究a、b两种单色光的光电效应规律，通过实验得到的光电流I与电压U的关系如图乙所示．则(　　)
A．a、b两种光的频率νa<νb
B．金属K对a、b两种光的逸出功Wa>Wb
C．a、b两种光照射出的光电子的最大初动能Eka＝Ekb
D．a、b两种光对应的遏止电压Ua>Ub
【答案】A　解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W0，由题图可得b光照射光电管时反向遏止电压大，其频率大，即νa<νb，故A正确；金属的逸出功由金属本身决定，与光的频率无关，故B错误；由题图可得b光照射光电管时反向遏止电压大，其逸出的光电子最大初动能大，故C错误；由题图可得b光照射光电管时反向遏止电压大，故D错误．
能力提升
9．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(　　)
A．频率变大　　　 B．速度变小
C．光子能量变大　　 D．波长变长
【答案】D　解析：光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后其动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，由λ＝，E＝hν可知光子频率变小，波长变长，故D正确．由于光子速度是不变的，故B错误．
10．用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的初动能是4.7×10－29 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)(　　)
A．5.5×1014 Hz　　 B．7.9×1014 Hz
C．9.8×1014 Hz　　 D．1.2×1015 Hz
【答案】B　解析：本题考查的是光电效应．由光电效应可知，入射光子的能量等于逸出功与最大初动能的和，即hν＝W＋Ek，又有c＝λν，W＝hν0，由以上三式得钨的极限频率ν0＝－＝－Hz＝7.9×1014 Hz，故选择B．
11．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和10 eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？
【答案】4λ　解析：Ek1＝h－W0，Ek2＝－W0，h＝W0，解以上三式可得λ0＝4λ.
12．如图所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的金属铯制成的，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压，当A板电压比阴极高出2.5 V 时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64 μA．求：
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；
(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能．
【答案】(1)4.0×1012个　9.64×10－20 J
(2)8.0×1012个　9.64×10－20 J
解析：(1)当电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部达到阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数
n＝＝＝4.0×1012个．
根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能：
mv＝hν－W＝h－h＝
6．63×10－34×3×108×J＝
9．64×10－20J.
(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律、阴极每秒发射的光电子数n′＝2n＝8.0×1012个，
光电子的最大初动能仍然是mv＝9.64×10－20J.