2019-2020学年粤教版选修3-5 2.1光电效应 达标作业（解析版)

2.1光电效应
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是（ ）
A．对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应
B．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
C．微波和声波一样都只能在介质中传播
D．氡原子核的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下一个未发生衰变
2．已知钠发生光电效的的极限波长为540 mn，若用波长为380—470nm的紫色片照射钠，光电子的的最大初动能Ek与入射紫光波长的Ek- 图线中可能正确的是
A． B．
C． D．
3．如图所示，为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的可能措施有（ ）
A．加大照射光的强度
B．换用频率高的光照射
C．将P向a滑动
D．将电源正、负极对调
4．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生，下列说法不正确的是
A．保持照射光的频率不变，增大照射光的强度，饱和光电流变大
B．照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
C．保持照射光的强度不变，不断减小照射光的频率，始终有光电流产生
D．遏止电压的大小与照射光的频率有关，与照射光的强度无关
5．如图，当电键S断开时，用光子能量为3.1eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为( )
A．1.9eV B．0.6eV C．2.5eV D．3.1eV
6．已知用频率为γ的单色光照射某金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E，已知普朗克常量为h，则要使此金属发生光电效应的极限频率应为
A．γ-Eh B．γ+Eh C．γ- D．γ+
7．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．
8．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．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
9．某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压与入射光频率的关系图象如图所示．则由图象可知（ ）
A．任何频率的入射光都能产生光电效应
B．该金属的逸出功等于
C．入射光的频率发生变化时，遏止电压不变
D．若已知电子电量e，就可以求出普朗克常量h
E. 入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
10．分别用波长为和的光照射同一种金属,产生的光电子最大速度之比为2∶1,普朗克常量和真空中光速分别用和表示,那么下列说法正确的有(　　)
A．该种金属的逸出功为
B．该种金属的逸出功为
C．波长超过的光都不能使该金属发生光电效应
D．波长超过的光都不能使该金属发生光电效应
11．如图所示是使用光电管的原理图。当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。如果将变阻器的滑动端P由A向B滑动，通过电流表的电流强度将会___(填“增加”、“减小”或“不变”)。当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为_____(已知电子电量为e)。如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将__________(填“增加”、“减小”或“不变”)。
12．可利用如图l所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系.K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子.K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调.
(1)a.电源按图1所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近。试判断：光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?
b.现有一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板.求电子到达A极板时的动能Ek.
(2)在图l装置中，通过改变电源的正、负极，以及移动变阻器的滑片，可以获得电流表示数，与电压表示数U之间的关系，如图2所示，图中UC叫遏止电压.实验表明，对于一定频率的光，无论光的强弱如何， 遏止电压都是一样的。请写出光电效应方程，并对“一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的”做出解释.
(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压UC与入射光的频率.根据他的方法获得的实验数据绘制成如图 3所示的图线。已知电子的电量e=1.6×l0-19C,求普朗克常量h.（将运算结果保留l位有效数字.）
13．利用光电管产生光电流的电路如图所示．电源的正极应接在_______端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每秒从光电管阴极发射的光电子数至少是_________个．（已知电子电量为e＝1.6×10-19C）
14．如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．
（1）验电器指针带____________电（填“正”或“负”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针____________（填“有”或“无”）偏转．
（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0．5 m，原子半径取r=0．5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
参考答案
1．A
【解析】
根据光电效应的规律，对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应，选项A正确； 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，总能量减小，选项B错误；微波是电磁波，电磁波可以在介质传播，也可以在真空中传播，而声波是机械波，故机械波只能在介质中传播．故C错误．半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量的原子核不适用，故D错误．故选A.
2．C
【解析】
【详解】
紫光可以使钠发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0，则Ｅk－λ图像是非线性图像；
A．图像与结论不相符，选项A错误；
B．图像与结论不相符，选项B错误；
C．图像与结论相符，选项C正确
D．图像与结论不相符，选项D错误
3．B
【解析】
【详解】
由题意可知，电表没有偏转，是由于没有发生光电效应，发生光电效应的条件：γ＞γ0，增加入射光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，故A错误；换用频率高的光照射，从而可能发生光电效应，导致电流表指针会发生偏转，故B正确。当没有发生光电效应时，P向a滑动，减小电压，更不会形成电流，故C错误；电源正负极对调，若能发生光电效应，则出来的电子反而做减速运动，更不可能形成光电流。故D错误。故选B。
4．C
【解析】
【详解】
A.根据光电效应实验得出的结论：保持照射光的频率不变，照射光的强度变大，饱和光电流变大，故A正确；A项不合题意.
B.根据爱因斯坦光电效应方程得，照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故B正确；B项不合题意.
CD.遏止电压的大小与照射光的频率有关，与照射光的强度无关，保持照射光的强度不变，不断减小照射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故C错误，D正确. C项符合题意. D项不合题意.
5．C
【解析】
根据题意，当电压表读数大于或等于时，即为反向电压为时，从金属出来的电子，在电场阻力作用下，不能到达阳极，则电流表示数为零；根据动能定理，则有光电子的初动能为：；根据爱因斯坦光电效应方程有：，故A、B、D错误，C正确．故选C．
【点睛】光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的初动能恰好克服电场力做功，然后根据爱因斯坦光电效应方程即可正确解答．正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键，注意理解电流表示数为零的含义．
6．C
【解析】
【详解】
根据光电效应方程：，又因为：，可求极限频率为，所以A、B、D错误；C正确。
7．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．
8．AD
【解析】
【分析】
光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，根据光电效应方程判断影响光电子最大初动能的因素．
【详解】
A．增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A正确；
B．光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射强度无关，B错误；
C．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；
D．根据可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，D正确．
9．BDE
【解析】
【详解】
v0为截止频率，只有入射光的频率等于或大于v0时，才能发生光电效应，故A错误；由爱因斯坦光电效应方程可知， ，由图象可知，该金属的逸出功等于，故B正确；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，故C错误；，变形得： ，图象的斜率为 ，由此，若已知电子电量e，可求得普朗克常量h，故D正确；当入射光的频率为3v0时，由爱因斯坦光电效应方程可知，产生的光电子的最大初动能为2hv0，故E正确；故选BDE。
10．AD
【解析】
【分析】
根据爱因斯坦光电效应方程，mv02＝hγ?W0，结合γ＝，并依据发生光电效应现象的条件，即可求解．
【详解】
由题意可知，由爱因斯坦光电效应方程，mv02＝hγ?W0，与γ＝，可列出两个方程，即为mv02＝h?W0；mv0′2＝h?W0；由于v0=2v0′，解得：，故A正确，B错误；根据发生光电效应现象的条件， ，即λ0≤3λ，即可发生光电效应现象，故C错误，D正确，故选AD。
11．减小 不变
【解析】
【详解】
[1][2] 当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．如果将变阻器的滑动端P由A向B滑动，通过电流表的电流强度将会减小，因为反向电压为U时，电流表读数为零，根据动能定理得：光电子的最大初动能

[3] 根据爱因斯坦光电效应方程
可知如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，但光电子的最大初动能不变.
12．（1）a.加速运动；b. ；（2）；（3）
【解析】
【详解】
(1)a.根据电源的正负极和电路可知A极板的电势高于K极板，则光电子可加速运动；
b.电子由初速度为零加速，由动能定理得：
(2)爱因斯坦光电效应方程
遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由K极板运动到A极板动能减为0，
根据动能定理有：
联立以上各式得:
可见，对于确定的金属来说，一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的.
(3)斜率为普朗克常量与元电荷常量之比，由图像求得斜率：
得普朗克常量：
代入数据得：
13．a 5×1013
【解析】
【详解】
[1]． 从光电管阴极K发射的光电子，要在回路中定向移动形成电流，A端应该与电源的正极相连，这样电子出来即可被加速，从而在回路中形成电流；
[2]．每秒在回路中通过的电量为，所以产生的光电子数目至少为，联立得个．
14． （1）正． （2）无 （3）5个
【解析】（1）在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，则验电器也带正电。（2）用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转。
（3）因为紫外灯发光的能量分布在半径为d的球面上，所以由能量守恒有：，解得．
点睛：光电效应中光电子射出后，金属板带正电．光电效应的产生条件取决于入射光的频率．本题关键是建立物理模型，根据光子能量以及辐射的能量进行求解．