鲁科版选修3-5 5.1光电效应 达标作业（解析版)

5.1光电效应
达标作业（解析版)
1．下列关于光电效应的说法中正确的是（　　）
A．普朗克提出了“光子说”这一科学假说
B．发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子速度大小均相等
C．用一束紫外线照射锌板，和锌板相连的验电器指针发生偏转，说明锌板带负电
D．发生光电效应时，单位时间里照射到金属表面的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多
2．在光电效应实验中，用黄光照射某金属板表面未发生光电效应，下列做法有可能产生光电效应现象的是（ ）
A．改用更强的黄光照射 B．增加照射的时间
C．改用红光照射 D．改用频率更高的光照射
3．用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干涉图样，其中甲图是a光照射时形成的，乙图是b光照射时形成的．则关于a、b两束单色光，下述正确的是（　　）
A．a光光子的能量较大
B．在真空中a光传播的速度较大
C．若用b光照射某金属时不能打出光电子，则用a光照射该金属时一定打不出光电子
D．用a光照射一条狭缝，用b光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹
4．分子运动是看不见、摸不着的，其运动特征不容易研究，但科学家可以通过布朗运动认识它，这种方法叫做“转换法”．下面给出的四个研究实例，其中采取的方法与上述研究分子运动的方法相同的是（　　）
A．牛顿通过对天体现象的研究，总结出万有引力定律
B．爱因斯坦在普朗克量子学说的启发下提出了光子说
C．欧姆在研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变研究电流与电压的关系；然后再保持电压不变研究电流与电阻的关系
D．奥斯特通过放在通电直导线下方的小磁针发生偏转得出通电导线的周围存在磁场的结论
5．关于近代物理，下列说法错误的是 （ ）
A．轻核聚变反应方程中，X表示电子
B．α粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构
C．分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大
D．基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n = 3激发态后，可能发射2种频率的光子
6．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（ ）
A．1×1014Hz
B．8×1015Hz
C．.2×1015Hz
D．8×1014Hz
7．研究光电效应现象的实验装置如图(a)所示，用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图(b)所示．已知电子的质量为m，电荷量为－e，黄光和蓝光的频率分别为ν1和ν2，且ν1<ν2．则下列判断正确的是
A．U1>U2
B．图(b)中的乙线是对应黄光照射
C．根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率
D．用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU2
8．研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极时，加反向电压时，反之．当有光照射K极时，下列说法正确的是
A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关
B．光电子的最大初动能与入射光频率有关
C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流
D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大
9．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz。已知普朗克常量h=6.63×10－34J·s。则下列说法中正确的是
A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大
C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
D．如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek=1.2×10－19J
10．如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系．由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ）
A． B． C． D．
11．我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P0的高纯度和高亮度激光．如图所示，光电管的阴极K用某金属制成，闭合开关S，当该激光射向阴极，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Uc，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c．求：
①激光器发出的光子的动量p；
②光电管阴极K的截止频率νc．
12．某光源能发出波长为0.61μm的可见光，用它照射某金属能发生光电效应，产生光电子的最大初动能为0.25eV．已知普朗克常量h=6.63×10﹣34J．s，光速c=3×108m/s．求：
①上述可见光中每个光子的能量；
②该金属的逸出功．
13．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能与入射光的频率的关系如图所示，由实验图线可知该金属的逸出功为_______，若用波长为的光照射该金属产生光电子，则光电子的最大初动能为________.（已知普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c）
14．用如图所示的裝置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图所示．金属的逸出功为_____J．(电子电荷量为 l.6×1019C)若用光子能量为7eV的光照射光电管，那么I—U图像与U轴的截距为______V.
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．普朗克提出了量子化理论，爱因斯坦提出了“光子说”这一科学假说．故A错误；
B．发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子速度大小不一定相等，根据爱因斯坦光电效应方程：hν=W+mv2可知，不同频率的光照射到金属板时，辐射出的光电子的最大初动能不一定相等．故B错误；
C．发生光电效应时，有光电子从锌板飞出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电．故C错误；
D．发生光电效应时，单位时间里照射到金属表面的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多．故D正确．
故选D．
2．D
【解析】
【详解】
AB．发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率，延长黄光的照射时间和增大黄光的照射强度都不行，所以AB错误；
CD．改用红光照射时，其频率小于黄光，则不可能发生光电效应，而当改用频率更高的光，可能发生光电效应，所以C错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ，知a光的波长大于b光的波长，则a光的频率小于b光的频率，根据E=hγ知，a光子的能量较小．故A错误．
B．a光的频率小，则折射率小，根据v=知a光在水中传播的速度较大，但在真空中传播速度一样大．故B错误．
C．若用b光照射某金属时不能打出光电子，由于b光的频率大于a光，则用a光照射该金属时，一定不会发生光电效应现象，那么一定打不出光电子．故C正确．
D．只有当频率相同时，才能发生干涉现象．故D错误．
故选C．
4．D
【解析】
【详解】
A．牛顿通过对天体运动的研究，根据开普勒定律、牛顿第二定律、第三定律，直接得出万有引力定律，这种方法不是转换法．故A错误．
B．爱因斯坦在普朗克量子学说的启发下提出了光子说，采用的是类比法．故B错误．
C．欧姆在研究电流与电压、电阻关系时，采用的控制变量法得到了欧姆定律．故C错误．
D．奥斯特通过放在通电直导线下方的小磁针发生偏转，根据小磁针的偏转得出通电导线的周围存在磁场的结论，是一种转换法．故D正确．
故选D.
5．A
【解析】
轻核聚变反应方程中，X的质量数为，电荷数，可知X表示中子，A错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，B正确；分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，由于紫色光的频率大，由：可知，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大，C正确；基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n=3激发态后，当该原子向地能级跃迁时，可能的途径是：n=3→n=1→n=1，所以可能发射2种频率的光子，D正确．
6．D
【解析】
【详解】
根据光电效应方程
逸出功
，
可知
代入数据可知：
故D正确，ABC错误
7．D
【解析】
【分析】
根据爱因斯坦光电效应方程分析黄光和蓝光的遏止电压大小，并求出蓝光照射时光电子的最大初动能和金属的逸出功；由求金属的极限频率；
【详解】
根据光电效应方程则有：，，由于蓝光的频率ν2大于黄光的频率ν1，则有 ，所以图(b)中的乙线是对应蓝光照射；用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU2，阴极K金属的极限频率，故D正确，A、B、C错误；
故选D．
【点睛】
关键是知道光电效应方程Ek＝hν－W0，其中W0为克服金属的逸出功， Ek为逸出后电子的最大初动能．
8．B
【解析】
【详解】
K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于截止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误.
9．D
【解析】
【分析】
根据图甲光电管和图乙能求出截止频率可知，本题考查爱因斯坦的光电效应，根据光电效应规律，运用光电管和光电流以及光电效应方程进行分析求解；
【详解】
A、图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压与入射光频率，因此光电管左端应该是阴极，则电源左端为负极，故A错误；
B、当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大，当电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故选项B错误；
C、光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项C错误；
D、根据图象可知，铷的截止频率，根据，则可求出该金属的逸出功大小
根据光电效应方程，当入射光的频率为时，则最大初动能为：
，故选项D正确。
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系，需要学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，同时注意计算的准确性。
10．C
【解析】
【详解】
由光电效应的方程，动能定理，两式联立可得，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率，则可知三种光的折射率的关系为，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误．
11．① p= ② νc=ν-
【解析】
【分析】
根据光电效应方程，求出光电子的最大初动能，根据逸出功和截止频率的大小关系求出光电管阴极K的截止频率；
【详解】
解：① 由：
解得p=
② 由
又
解得
由
解得
12．(1)E≈2.07eV (2)W0=1.82eV
【解析】
【详解】
①光子的能量为：．②根据光电效应方程Ekm=hv-W0得金属的逸出功为：W0=hv-EKm=2.07-0.25eV=1.82eV．
【点睛】
该题考查光子的能量以及光电效应方程Ekm=hv-W0，解决本题的关键掌握光电效应方程，知道光子能量与波长的关系．
13．
【解析】
【详解】
[1]由光电效应方程
根据图像分析可知，该金属的逸出功为；
[2]波长为的光的频率为，代入光电效应方程可知，光电子的最大初动能为。
14． -4V
【解析】
【详解】
第一空.由图2可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是-2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为：2eV=3.2×10-19J，根据光电效应方程：EKm=hγ-W0，W0=3eV=4.8×10-19J．第二空.若用光子能量为7eV的光照射光电管，那么光电子的最大初动能：
EKm′=hγ′-W0=7eV-3eV=4eV根据动能定理可知，此时光电管的反向截止电压也是4V，则I-U图象与U轴的截距为-4V.