2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.1光电效应 同步练习（含解析）

5.1光电效应
1．对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应现象（　　）
A．入射光的强度大于某一极限强度
B．入射光的波长大于某一极限波长
C．入射光照射时间大于某一极限时间
D．入射光的频率大于某一极限频率
2．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．饱和光电流的强度与入射光的强度有关，且随入射光强度的增强而减弱
C．金属的逸出功与入射光的频率成正比
D．用不可见光照射某金属，不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
3．某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象。某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值U称为反向截止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到的反向截止电压分别为U1和U2。设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是
A．两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比
B．阴极K金属的极限频率
C．普朗克常量
D．阴极K金属的逸出功
4．用两种不同频率的光A和B照射同一种金属，都能发生光电效应，光电子的最大初动能分别是Eka、Ekb，如果Eka > Ekb，则以下说法正确的是
A．A光波长大于B光波长
B．A光频率小于B光频率
C．A光对应的遏止电压大于B光对应的遏止电压
D．A光对应的饱和光电流一定大于B光对应的饱和光电流
5．氢原子的能级如图，一群氢原子处于n＝4能级上。当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射光的波长为1884 nm，下列判断正确的是( )
A．一群氢原子从n＝4能级向n＝1能级跃迁时，最多产生4种谱线
B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长大于1884 nm
D．用氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射W逸＝6.34 eV的铂，能发生光电效应
6．用频率为v0的单色光照射某金属表面时，产生的光电子的最大初动能为Ekm，已知普朗克常量为h，光速为c，要使此金属发生光电效应，所用入射光的波长应不大于（　　）
A． B． C． D．
7．对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示．用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（ ）
A．钠的逸出功小于钙的逸出功
B．图中直线的斜率为
C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高
8．如图所示，ABC为一玻璃三棱镜的截面，两种单色光a、b沿MN方向垂直于AB面射入（N点为MN和AB的交点），在AC面发生全反射后从BC面的O点射出。则下列说法正确的是（　　）
A．从AB面射入到BC面射出，b光用的时间比a光长
B．若∠MNA逐渐变小，a光比b光先从AC面透出
C．a、b光从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
D．a、b光分别照射同一光电管发生光电效应时，a光使光电管逸出的光电子最大初动能小
E.a、b光分别通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻干涉条纹间距大
9．在研究光电效应时，小强分别用频率为的激光照射不同的金属，已知两种金属的极限频率分别为、，最大初动能分别为、，测得光电流强度分别为、，遏止电压分别为、。则下列正确的说法是（　　）
A．如果 ，则 B．如果，则 Ek1 Ek2
C．如果 ，则 D．如果，则
10．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
11．铝的逸出功为4.2 eV，现用波长200 nm的光照射铝的表面。已知h = 6.63 × 10?34 J?s，求：（结果保留三位小数）
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的截止频率。
12．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s．结合图象，求：(结果保留两位有效数字)
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长．
13．在光电效应实验中，小明同学用同一 实验装置在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，则甲光和乙光的频率相比较v甲_____v乙（填“>”，“<”或“＝”）；乙光和丙光每一秒照射到金属板上的光子数相比较n乙_____n丙（填“>”，“<”或“＝”）如果知道这种金属的极限频率是v0，（普朗克常量为 h，电子电量为 e）则甲入射光的频率v甲=_____
14．原来不带电的锌板与验电器相连，用紫外线照射锌板，验电器指针张开一个角度，如图所示。这时锌板带________，验电器指针带________（两空都填正电或负电）
参考答案
1．D
【解析】
入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长，所以入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应。与入射光的强度和照射时间无关，D正确，ABC错误。
故选D。
2．D
【解析】
A．光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象，A错误；
B．饱和光电流的强度随入射光强度的增强而增强，B错误；
C．逸出功与金属本身的特点有关，与外界因素无关，C错误；
D．由于不可见光的频率有的比可见光大，有的比可见光小，由光电效应方程
知产生光电子的初动能无法比较，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得
根据爱因斯坦光电效应方程得
两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比
阴极K金属的极限频率
普朗克常量
阴极K金属的逸出功
故A、B、C错误，D正确；
故选D。
4．C
【解析】
AB．根据爱因斯坦光电效应方程，用两种不同频率的光A和B照射同一种金属，光电子的最大初动能Eka > Ekb，所以A光频率大于B光频率，A光波长小于B光波长，故AB错误；
C．因为光电子的最大初动能Eka > Ekb，由遏制电压和最大初动能的关系
所以A光对应的遏止电压大于B光对应的遏止电压，故C正确；
D．发生光电效应所产生的饱和光电流与光照强度有关，所以无法判断A光对应的饱和光电流与B光对应的饱和光电流哪个大，故D错误；
故选C。
5．D
【解析】
A.一群处于n＝4能级上的氢原子向n＝1能级跃迁时最多产生＝6种谱线，故A错误；
B.从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，但原子核不向外放出能量，故B错误；
C.氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射的光子能量小于从n＝3能级跃迁到n＝2能
级辐射的光子能量，根据可知从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子波长小于1884 nm，故C错误；
D.氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子的能量值：
E12＝E2－E1＝－3.40 eV－(－13.60 eV)＝10.20 eV，
故用该光照射W逸＝6.34 eV的铂，能发生光电效应，故D正确。
故选：D
6．A
【解析】
用频率为v的光照射某种金属时会发生光电效应，且光电子最大初动能为E，根据光电效应方程：
Ekm=hv－W
而W=hv0，则该金属发生光电效应的极限频率为：
v0=v－
那么所用入射光的极限波长为：
λ0=
因此所用入射光的波长应不大于，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．AB
【解析】
根据，即 ，则由图像可知钠的逸出功小于钙的逸出功，选项A正确；图中直线的斜率为，选项B正确；在得到这两条直线时，与入射光的强度无关，选项C错误；根据，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D错误．
8．ACD
【解析】
A．由图可知，玻璃对a光的折射率较小，由分析知，a光在玻璃中的光速最大，用时最短，故A正确；
BC．若∠MNA变小，在AC面入射角增大，则由可知，入射角大于临界角，不会有光透出，且a光的临界角大于b光，故B错误，C正确；
D．因为a光的折射率较小，a光的频率减小，根据可知，a、b光分别照射同一光电管发生光电效应时，a光使光电管逸出的光电子最大初动能小，选项D正确；
E．因为a光的频率小，波长大，则由可知，a、b光分别通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻干涉条纹间距大，选项E错误。
故选ACD。
9．BC
【解析】
A．而光电流强度仅与入射光的强度有关，则，因此A错误；
B．由题意可知两金属的逸出功分别为、，根据爱因斯坦光电效应方程有可知，极限频率越大的金属最大初动能越小，则B正确；
C．又，则最大初动能与遏止电压成正比，则C正确；
D．根据上述有，遏止电压随逸出功的增大而减小，如果，则，D错误。
故选BC。
10．AD
【解析】
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．
11．（1）3.225 × 10?19 J：（2）Uc = 2.016 V；（3）vc = 1.014 × 1015 Hz
【解析】
（1）根据光电效应方程有
（2）由可得
（3）由可得
12．(1)4.0×1012个 9.6×10－20 J (2)0.66 μm
【解析】
（1）由图可知，最大光电流为0.64μA，则每秒钟阴极发射的光电子数：个
由图可知，发生光电效应时的截止电压是0.6V，所以光电子的最大初动能：；
（2）根据光电效应方程得：
代入数据得：λ=0.66μm
13．＜ ＞
【解析】
[1]．分析图b可知，乙、丙两个的遏止电压相等，且大于甲光的遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知
eUc=Ek=hv-W
则甲光的频率小于乙光，乙、丙光的频率相等；
[2]．乙光对应的饱和光电流大于丙光，则金属板上每秒钟逸出的光电子数目多，则照射到金属板上的光子数多，即n乙＞n丙；
[3]．对于甲光，根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理可知
eU2=hv甲-hv0
解得甲入射光的频率
14．正电 正电
【解析】
[1][2]用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板通过导线连接，所以也带正电。