山东省东平高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.1光电效应 巩固练习（含解析）

5.1光电效应
1．如图所示为研究光电效应的电路图。当入射光频率为时，对应的遏止电压为U1，入射光的频率为时，对应的遏止电压为U2，则（　　）
A． B．
C． D．
2．如图，用波长为λ的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为U时，电流表的示数恰好减小为零。已知普朗克常数为h，真空中光速为c。让该金属产生光电效应的截止频率为（　　）
A．
B．
C．
D．
3．在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是（ ）
A．饱和光电流 B．遏止电压
C．光电子的最大初动能 D．逸出功
4．可见光的波长的大致范围是400~760nm。表给出了几种金属发生光电效应的极限波长，下列说法正确的是（　　）
A．表中所列金属，钾的逸出功最大
B．只要光照时间足够长或强度足够大，所有波长的可见光都可以使钠发生光电效应
C．用波长760nm的光照射金属钠、钾，则钠逸出的光电子最大初动能较大
D．用波长400nm的光照射金属钠、钾，则钾逸出的光电子最大初动能较大
5．下列说法正确的是（ ）
A．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道，原子的能量减少，电子的动能增加
B．中子与质子结合成氘核时吸收能量
C．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．入射光照射到某金属表面发生光电效应，若仅减弱该光的强度，则不可能发生光电效应
6．按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率v的几组数据，由以上数据应用Execl描点连线，可得直线方程及图象，如图所示。下列说正确的是（　　）
A．遏止电压Uc与入射光的频率v成正比
B．此种金属的截止频率约为Hz
C．换种金属做实验，得到的图线斜率会明显变化
D．用此实验可测得的普朗克常量h
7．在探究某金属发生光电效应实验时，根据得到的数据作出了光电子的最大初动能Ek与入射光频率v之间关系的图象，如图所示。已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，则下列说法正确的是（　　）
A．入射光的频率大于才会发生光电效应现象
B．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大
C．用频率是的光照射该金属，则遏止电压为
D．用频率是的相同强度的光照射该金属，则饱和电流不变
8．如图所示，a、b间接输出电压恒为2V的电源，用频率为ν的单色光照射光电管的金属板K，已知该金属的逸出功为3.5eV，普朗克常量用h表示，下列情形中能使电流表G指针偏转的是（　　）
A．照射光子的能量=3eV，a接电源正极
B．照射光子的能量=4eV，a接电源正极
C．照射光子的能量=5eV，a接电源负极
D．照射光子的能量=6eV，a接电源负极
9．在光电效应实验中，用甲、乙、丙三束单色光照射同一光电管，得到的光电流与光电管两端电压之间的关系曲线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．甲与丙频率相同
B．乙波长大于丙波长
C．甲照射光电管产生的光电子的最大初动能大于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能
D．乙照射光电管产生的光电子的最大初动能大于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能
10．某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图象可以得到（　　）
A．该金属的逸出功为a
B．普朗克常量为
C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b
D．当入射光的频率为3a时，遏止电压为
11．金属中电子吸收一个光子而挣脱金属的束缚，这就是光电效应现象。随着科技进步，强光源的出现，电子同时吸收多个光子成为可能，这是多光子光电效应现象。如图所示，光电管阴极金属的逸出功为W0，单一频率光源发射的光子频率为。在光源照射下，金属中电子同时吸收两个光子后发生光电效应，从金属逸出电子的最大动能为________，调节滑动变阻器，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为________。（电子量为e，普朗克常量为h）
12．如图所示是对光电效应产生的光电子进行比荷测定的简要原理图，两块平行金属板相距很近，板间距为 d，放在真空中，其中 N 为锌板，受紫外线照射后将激发出沿不同方向的光电子，光电子打在 M 板上形成电流，引起微安表指针偏转，若将变阻器 R的滑动触头向上移动，则伏特表读数将变_____，（填“变大”， “变小”或“不变”）灵敏电流表的读数将变_________，（填“变大”， “变小”或“不变”）当电压表读数为 U 时，电流恰好为零；如果断开开关，而在 MN 之间加一垂直纸面磁感应强度为 B 的匀强磁场，也能使光电流恰好为零，那么光电子的比荷为：_____。
13．用如图所示的装置研究光电效应现象。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，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）光电管阴极的逸出功。（以eV为单位）
14．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.60×10－34J·s，实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图甲所示。(电子的电量e=1.6×10-19c)求：
（1）铷的截止频率和铷的逸出功W0；
（2）入射光的频率＝6.70×1014Hz时的遏止电压UC；
（3）如果实验中入射光的频率＝7.10×1014Hz，求产生的光电子的最大初动能Ek。
参考答案
1．D
【解析】
根据爱因斯坦光电效应方程和遏止电压和最大初动能的关系式可得
当入射光频率为时有
方程两边同时乘以2得
当入射光的频率为时有
可得
故A、B、C错误，D正确；
故选D。
2．C
【解析】
根据爱因斯坦光电效应方程有
①
电流刚好为零时，最大动能
②
该金属产生光电效应的截止频率
③
由①②③式得
故C正确ABD错误。
故选C。
3．A
【解析】
A．饱和光电流和光的强度有关，这个实验可以通过控制光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；
CD．不同的金属其逸出功是不同的，根据光电效应方程：
用同种频率的单色光，光子能量相同，光电子的最大初动能Ek不同，CD错误；
B．根据遏止电压和最大初动能关系：
可知光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．由逸出功与极限频率（极限波长）的关系
可得表中所列金属，钾的逸出功最小，A错误；
B．金属发生光电效应与光照时间和光照强度无关，只与极限频率（极限波长）有关。当波长小于542nm的可见光照射时，才可以使钠发生光电效应，B错误；
C．用波长760nm的光照射金属钠、钾，不发生光电效应， C错误；
D．用波长400nm的光照射金属钠、钾，则钾逸出的光电子最大初动能较大，D正确。
故选D。
5．A
【解析】
A．电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小；根据
可知半径越小，动能越大，故A正确；
B．中子与质子结合成氘核的过程中有质量亏损，释放能量，故B错误；
C．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，故C错误；
D．根据光电效应方程EKM=hγ－W0知，入射光的频率不变，若仅减弱该光的强度，则仍一定能发生光电效应，故D错误。
故选A。
6．BD
【解析】
A．根据爱因斯坦光电效应方程
而加上反向遏止电压Uc时
联立得
①
可知，遏止电压Uc与入射光的频率v不成正比，A错误；
B．由图中数据
可知当
时对应的频率为截止频率，此种金属的截止频率约为
B正确；
C．由①式可知，图象的斜率为定值，换种金属做实验，图线斜率也不会改变，C错误；
D．由于图象的斜率为，求出斜率，代入电子电荷量，就可以求得普朗克常量h，D正确。
故选BD。
7．AC
【解析】
A．金属产生光电效应的极限频率为，该金属的逸出功为，当入射光的频率大于，才会发生光电效应现象，故A正确；
B．金属的逸出功的大小与入射光频率无关，由金属本身决定，故B错误；
C．根据光电效应方程则有
若用频率是的光照射该金属，则光电子的最大初动能是，而遏止电压为
故C正确；
D．用频率是的相同强度的光，由于光强不变，光的频率增大，则光源在单位时间内发射出的光子数减小，单位时间内逸出的光电子数目减少，所以饱和电流减小，故D错误；
故选AC。
8．BD
【解析】
A．照射光子的能量=3eV，小于金属的逸出功，则不能发生光电效应，即电流表G指针不会偏转，选项A错误；
B．a接电源正极，所加电压为正向电压；照射光子的能量=4eV，大于金属的逸出功，则能发生光电效应，则电流表G指针会偏转，选项B正确；
C．照射光子的能量=5eV，大于金属的逸出功，则能发生光电效应，光电子的最大初动能为Ekm=(5-3.5)eV=1.5eV；而a接电源负极，为反向电压UC=2V，则因为，则光电子不能到达A板，则电流表G指针不会偏转，选项C错误；
D．照射光子的能量=6eV，大于金属的逸出功，则能发生光电效应，光电子的最大初动能为Ekm=(6-3.5)eV=2.5eV；而a接电源负极，为反向电压UC=2V，则因为，则光电子能到达A板，则电流表G指针会偏转，选项D正确。
故选BD。
9．AD
【解析】
A．根据
可知甲与丙的截止电压相同，故二者频率相同，故A正确；
B．根据
可知同一光电管的逸出功相同，乙的截止电压大于丙的截止电压，故乙波长小于丙波长，故B错误；
CD．根据
可知乙的截止电压大于甲和丙的截止电压，甲和丙的截止电压相同，故乙照射光电管产生的光电子的最大初动能大于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能，甲照射光电管产生的光电子的最大初动能等于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能，故C错误，D正确。
故选AD。
10．BCD
【解析】
A．根据光电效应方程得
Ekm=hv-W0=hv-hv0
知Ekm与v成一次函数关系，其中hv0为该金属的逸出功，大小为b；故A不符合题意；
B．根据光电效应方程得
Ekm=hv-W0=hv-hv0
知图线的斜率等于普朗克常量，即为
故B符合题意；
C．横轴截距与普朗克常量的乘积为逸出功，横轴截距为金属的极限频率。当入射光的频率增为2倍，则为
Ekm=2hva-hva=W0=b
即逸出光电子的最大初动能为b，故C符合题意；
D．当入射光的频率为3a时，则
Ekm′=3hva-hva=2hva=2W0=2b
由
eUe=Ekm′
则遏止电压为
故D符合题意。
故选BCD。
11．
【解析】
[1]根据题意知，一个电子吸收两个光子而发生光电效应，则由光电效应方程得光电子的最大初动能为
[2]根据动能定理得
解得
12．变大 减小
【解析】
[1]将滑动触头向上移动时，加在伏特表两端的电压升高，因此伏特表读数变大。
[2]由于电容器所加的是反向电压，当电压升高时，打到M板的电子数量减小，因此电流表读数变小。
[3]由题可知

加磁场后电子恰好打不到上极板，板间的距离等于电子运动的直径
两式联立得
13．(1)1.7eV (2)1.05 eV
【解析】
（1）根据题意得，遏止电压为1.7V，根据光电效应规律可知最大初动能：。
（2）根据，可求得：。
14．（1）；；（2）；（3）
【解析】
（1）由图像可得
由解得
（2）由解得
（3）由解得