2019-2020学年鲁科版选修3-5 5.1光电效应 同步练习（解析版)

5.1光电效应
同步练习（解析版)
1．马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（ ）
A．容易发生明显衍射 B．容易发生稳定干涉
C．容易发生折射现象 D．容易发生光电效应
2．下列判断中正确的是( )
A．卢瑟福发现了电子，在原子结构研究方面做出了卓越的贡献
B．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒
C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期
D．光电效应实验中，只要照射光足够强就可以产生光电流
3．如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻 光束璃管中的两个电极，阴极K在受到某些光照射时能够发射光电子，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射阴极时，电流表的指针不发生偏转。下列说法正确的是
A．增加b光的强度可能使电流表指针发生偏转
B．增加a光的强度可使阴极K逸出电子的最大初动能变大
C．a光的波长一定大于b光的波长
D．用a光照射阴极K时，将电源的正负极对调，电流表的读数可能不为零
4．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
A．改用红光照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
5．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
A．改用强度更大的紫外线照射 B．延长原紫外线的照射时间
C．改用X射线照射 D．改用红外线照射
6．根据爱因斯坦的“光子说”可知（　　）
A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B．只有光子数很多时，光才具有粒子性
C．一束单色光的能量可以连续变化
D．光的波长越长，光子的能量越小
7．图甲为研究光电效应的电路图，当用频率为的光照射金属阴极时，通过调节光电管两端电压，测量对应的光电流强度，绘制了如图乙所示的图象。已知电子所带电荷量为，图象中遏止电压、饱和光电流及射光的频率、普朗克常量均为已知量。下列说法正确的是（　　）
A．光电子的最大初动能为
B．阴极金属的逸出功为
C．若增大原入射光的强度，则和均会变化
D．阴极金属的截止频率为
8．如图所示，用可见光照射金属板，发现与该金属板相连的验电器指针张开一定角度，下列说法中不正确的有（??? ）
A．验电器指针带正电
B．有一部分电子从金属板表面逸出
C．如果改用相同强度的红外线照射，验电器指针也一定会张开一定角度
D．如果改用相同强度的紫外线照射，验电器指针也一定会张开一定角度
9．如图所示，甲为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系．以下说法正确的是（ ）
　　　
　　　　
A．若b光为绿光，c光可能是紫光
B．若a光为绿光，c光可能是紫光
C．若b光光子能量为2.81ev，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n=3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
D．若6光光子能量为2.81ev，用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
10．用如图所示的装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是(　　)
A．光电管阴极的逸出功为1.05eV
B．电键S断开后，电流表G中有电流流过
C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大
D．改用能量为2.5eV的光子照射，移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流
11．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν作出Uc－ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．图乙中频率ν1、ν2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：
(1)普朗克常量h；
(2)该金属的截止频率ν0.
12．下图是光电效应实验示意图．当能量为E=3.1eV的光照射金属K时，产生光电流．若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，光电流刚好截止．那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时．
（1）此金属的逸出功是多大；
（2）光电子到达A极的最大动能是多大．
13．(1)研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是________．
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小__________ (选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是___________．
14．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为______
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A．红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，故选项A正确；
B．干涉与光的颜色无关，选项B错误；
C．所有的光都能发生折射，选项C错误；
D．红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，选项D错误.
2．C
【解析】
【详解】
A. 电子是汤姆孙发现的，故A错误；
B. 在核反应过程中，反应体系的质量数守恒，电荷数守恒，故B错误；
C.原子核的半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故C正确；
D. 光电效应实验中，不同金属有不同的截止频率。当入射光的频率低于截止频率时，不管入射光的强度多强，都不发生光电效应，没有光电流产生，故D错误。
3．D
【解析】
【详解】
AC．用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针发生偏转，知
而单色光b照射真空管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则说明
所以a的波长一定小于b的波长，用一定频率的b单色照射光电管K时，电流计G的指针不发生偏转，则说明
因此不会发生光电效应，当增加b光的强度，也不可能使电流计G的指针发生偏转，故AC错误；
B．根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，增加a光的强度不能使阴极K逸出电子的最大初动能变大，故B错误；
D．用单色光a照射阴极K，将电源的正负极对调时，电场对光电子的运动由阻碍作用，若反向电压小于遏止电压，则电流表的读数可能不为零，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
试题分析：发生光电效应的原因是入射的光子能量超过了金属表面电子逸出的逸出功，若不能发生光电效应，说明入射光子能量过小，频率太低，应该换用频率更高的入射光，对照选项B对。
考点：光电效应
5．C
【解析】
【详解】
用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，知紫外线的频率小于金属的极限频率，要能发生光电效应，需改用频率更大的光照射（如X射线）。能否发生光电效应与入射光的强度和照射时间无关。A．改用强度更大的紫外线照射，与结论不相符，选项A错误；
B．延长原紫外线的照射时间，与结论不相符，选项B错误；
C．改用X射线照射，与结论相符，选项C正确；
D．改用红外线照射，与结论不相符，选项D错误；
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
“光子说”提出光子即有波长又有动量，是波动说和粒子说的统一，不同于牛顿的“微粒说”，A错误；当光子数很少时，显示粒子性；大量光子显示波动性，B错误；爱因斯坦的“光子说”提出在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为，故光的能量是不连续的，C错误；光的波长越大，根据，频率越小，故能量越小，D正确．
7．D
【解析】
【详解】
A．光电子的最大初动能为，选项A错误；
B．根据光电效应方程：
则阴极金属的逸出功为
选项B错误；
C．若增大原入射光的强度，则最大初动能不变，则截止电压不变；但是饱和光电流会变化，选项C错误；
D．根据可得，阴极金属的截止频率为
选项D正确；
故选D.
8．C
【解析】
【详解】
验电器的铝箔张开一个角度，说明可见光照射到锌板，有光电子出来，能使锌板带正电，所以验电器指针带正电。故AB正确。红外线的频率小于可见光的频率，如果改用相同强度的红外线照射，不一定发生光电效应，则验电器指针不一定会张开一定角度。故C错误；紫外线的频率大于可见光的频率，如果改用相同强度的紫外线照射，验电器指针也一定会张开一定角度。故D正确。此题选择不正确的选项，故选C。
【点睛】
本题考查了光电效应现象的特点与光电效应发生的条件，当入射光的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，这是物理光学的重点知识，要加强练习加深理解．
9．BC
【解析】
【详解】
由光电效应的方程和遏止电压的方程联立解得，即光子照射同一块金属的时候，只要遏止电压一样，说明光子的频率一样，遏止电压越大，光子的频率越大，因此可知b光和c光的频率一样大于a光的频率，故A错B对；
b光的光电效应方程为,电子照射氢原子，氢原子只吸收两个能级差的能量，剩下的能量不吸收留给电子，因此n=3的的只需要吸收的能量为，这是氢原子处在n=4的能级上，可向下辐射6种频率的光，C正确；
若用光子照射氢原子，氢原子智能吸收光子的能量恰好为能级之差的光子，2.81eV不满足能级差，因此此光子不被吸收，D错误．
10．ABD
【解析】
【详解】
A．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，知光电子的最大初动能为1.7eV，根据光电效应方程
Ekm＝hν－W0，W0＝1.05eV
A正确；
B．电键S断开后，用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，B正确；
C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达集电极的电子的数目减小，电流减小，C错误；
D．改用能量为2.5eV的光子照射，2.5eV仍然大于1.7eV，仍然可以发生光电效应，电流表G也有电流，即使移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流，故D正确；
故选ABD。
11．h，
【解析】
【详解】
根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek得
结合图像知
普朗克常量
截止频率
12．（1）2.2eV（2）1.8eV
【解析】
【详解】
（1）若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，光电流刚好截止．有：Ekm=mvm2＝eU=0.9eV．
解得逸出功W0=hv-Ekm=3.1-0.9eV=2.2eV．（2）根据动能定理得，eU＝mv2?m vm2则光电子到达A极的最大动能Ek＝m vm2+eU代入数据得：Ek=1.8eV．
点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程Ekm=hv-W0，理解截止电压的意义以及能够熟练运用动能定理．
13．C 减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用
【解析】
【详解】
（1）频率相同的光照射金属，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能相等，根据
mvm2＝eUc，知遏止电压相等，光越强，饱和电流越大．故C正确，ABD错误．故选C．
（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出的过程中，由于要克服金属束缚做功，速度减小，则动量减小．
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应方程，知道光电子的最大初动能与遏止电压的关系以及知道光强影响单位时间内发出光电子的数目.
14．ke -be
【解析】
【详解】
[1][2]．根据光电效应方程：Ek=hv-W，eU0=Ek，得：
利用一次函数性质，对比系数得：
，
解得：
h=ke，W=-be