山东省古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.1光电效应 质量检测（含解析）

5.1光电效应
1．按如图的方式连接电路，当用紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数．则下列正确的叙述是
A．如果仅将紫光的光强减弱一些，则微安表可能没有示数
B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数一定增大
C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变
D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数
2．如图所示，是研究光电效应的实验装置。断开电键S，用一束光照射光电管的金属极板K，发现电流表读数不为零。合上电键S，将滑动变阻器的滑动触头P逐渐向右移动，当电压表的读数为U0时，电流表读数恰好为零，电子所带的电荷量为e。则（　　）
A．入射光的频率一定大于K极板的极限频率
B．合上电键S，从K极板逸出的光电子向右做加速运动
C．根据题干信息可求得光电子的最大初动能
D．若保持电压表的读数U0不变，换用频率更高的光照射，电流表的读数仍为零
3．下列说法正确的有（　　）
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．光电效应中产生的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
4．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（ ）
A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s
D．只有入射光的波长小于该金属的极限波长，光电效应才能发生
5．如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采取的措施是
A．改用红光照射
B．改用紫光照射
C．增大绿光的强度
D．增大加在光电管上的正向电压
6．某金属的逸出功为，用波长为的光照射该金属表面时能够发生光电效应，已知光电子的电荷量为e，普朗克常量为h，光速为c。则下列说法中正确的是（　　）
A．照射光的强度越大，逸出的光电子的最大初动能越大
B．逸出金属表面的光电子的最大初动能为
C．该金属的截止频率为
D．截止电压为
7．温度最高的恒星表面颜色呈现（　　）
A．白色 B．红色 C．蓝色 D．黄色
8．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0，则（ ）
A．光电管阴极的逸出功为1.8eV
B．电键K断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为2.5eV
D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
9．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是(　　)
A．a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
B．a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
C．如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小
D．另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流
10．光照射到某金属表面，金属表面有光电子逸出，则
A．若入射光的频率增加，光的强度减弱，那么逸出电子的最大初动能可能不变
B．若入射光的频率不变，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子的数目减少
C．若入射光的频率不变，光的强度减弱到不为零的某一数值时，可能不再有电子逸出
D．若入射光的频率增加，而强度不变，那么单位时间内逸出电子数目不变，而光电子的最大初动能增大
11．如图甲所示为研究光电效应的电路图．
(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能________(选填“减小”或“增大”)．如果改用频率略低的紫光照射，电流表______(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数．
(2)当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________ J，金属的逸出功为______ J．
12．著名的物理学家密立根以精湛的技术测量光电效应中金属的遏止电压Uc与入射光的额率v，由此求出普朗克常量h。下表是他在一次实验中测得某金属的Uc和v的几组数据，现已根据表中数据做出Uc-v图象如图所示，试由图象求出：
Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
v/HZ 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
（1）这种金属的截止频率____________________Hz；（保留三位有效数字）
（2）普朗克常量_______________J·s。（保留两位有效数字）（已知元电荷：C）
13．用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，得到Uc－ν图象如图所示，根据图象求：
（1）该金属的截止频率νc；
（2）普朗克常量h。（已知电子电荷量e＝1.6×10－19C）
14．如图所示电路可研究光电效应的规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为5.0V；现保持滑片P位置不变，求：
(1)光电管阴极材料的逸出功；
(2)若改用光子能量为12.5eV的光照射阴极K，则到达阳极A时光电子的动能的最大值。
参考答案
1．CD
【解析】
如果仅将紫光的光强减弱一些，则单位时间内逸出的光电子数减小，则微安表示数减小，选项A错误；饱和光电流与入射光的强度有关，仅将滑动变阻器的触头向右滑动，不改变光的强度，则微安表的示数不一定增大；同理仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变，故B错误，C正确．将电路中电源的极性反接后，即加上反向电压，若光电子的动能足够大，电路中还有光电流，微安表仍可能有示数，故D正确．故选CD.
点睛：本题考查了发生光电效应的条件，知道光电流的大小与入射光的强度有关，同时注意形成的电流的条件．
2．AC
【解析】
A．断开电键S，用一束光照射光电管的金属极板K，发现电流表读数不为零，说明已经发生光电效应，故入射光的频率一定大于K极板的极限频率，故A正确；
B．合上电键S，光电管左边电势高于右边电势，电场水平向右，电子受到水平向左的电场力，可见电场力与运动速度方向相反，做减速运动，故B错误；
C．最大初动能
故C正确；
D．若保持电压表的读数U0不变，换用频率更高的光照射，根据
可知，增大频率，动能增大，遏止电压增大，如果光电管两端电压保持不变，则电路中会有电流，故D错误。
故选AC。
3．AB
【解析】
A．光电效应现象揭示了光的粒子性，故A正确；
B．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；
C．黑体辐射的实验规律可用能量量子化解释，故C错误；
D．根据，光电效应中产生的光电子的最大初动能不与入射光的频率成正比，故D错误。
故选AB。
4．AD
【解析】
A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；
B．光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；
C．发生光电效应的反应时间一般都不超过10－9s，选项C错误；
D．只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生，选项D正确。
故选AD。
5．B
【解析】
红光的能量低于绿光，可能导致不能发生光电效应或者减小最大初动能，故A错误．紫光的能量高于绿光，改用紫光可以增大粒子逸出时的最大初始动能，故B正确；单纯增加绿光强度，会增加逸出粒子数目，但不会改变粒子的最大初始动能，故C错误．光电管的加速电压与粒子逸出时的最大初始动能无关，故D错误．故选B
6．B
【解析】
A．根据光电效应规律，逸出的光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，选项A错误；
B．根据
即逸出金属表面的光电子的最大初动能为，选项B正确；
C．根据 该金属的截止频率为
与入射光的波长无关，选项C错误；
D．根据
可得截止电压为
选项D错误。
故选B。
7．C
【解析】
恒星表面颜色主要有四种，分别是红、黄、白、蓝，恒星表面颜色取决于它的表面温度，温度越高，颜色越偏蓝，故温度最高的恒星表面颜色呈现蓝色，故ABD错误，C正确。
故选C。
8．A
【解析】
AC.由于光子的能量为2.5eV，当加反向电压为0.7V时，电流表的读数为0，即遏止电压，反向电压对光子的功等于光子的最大初动能，即
根据光电效应方程，有
在本题中将各参数代入后得
可得逸出功
故A正确，C错误；
B. 电键K断开后，光电效应还在发生，所以电路中还有电流，故B错误；
D. 当入射光的能量小于时不发生光电效应，所以改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G没有电流流过，故D错误。
故选A。
9．D
【解析】
AB．由图像可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大．由图像可知，a光的饱和光电流大于b光，故a的光强大于b光，故AB错误；
C．如果使b光的强度减半，则只是b光的饱和光电流减半，在特定的电压下，b光产生的光电流强度不一定比a光产生的光电流强度小，选项C错误；
D．因b光的频率大于a光，故另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流，选项D正确；
故选D．
【名师点睛】
要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的．逸出功由金属本身决定．
10．B
【解析】
A．发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率．若入射光的频率增加，根据电子的最大初动能一定变大．所以A错；
B．若入射光的频率不变，光电效应发生，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少，B对；
C．只要频率大于金属的极限频率，那么一定会有光电子逸出，C错；
D．频率增加，光子的最大初动能一定变大，光照强度不变，则单位时间内照射的光子数减少，所以逸出的光电子数减小，D错．
故选B。
11．减小 可能 2eV 3eV
【解析】
（1）AK间所加的电压为正向电压，发生光电效应后的光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小．如果将电源正负极对换，AK间所加的电压为反向电压，发生光电效应后的光电子在光电管中减速，仍可能有一部分初动能较大的光电子，在克服电场力做功后，到达A极，所以电流表可能有示数．
（2）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：EKm=2eV，根据光电效应方程有：EKm=hγ-W0，解得：W0=3eV．
12．4.30×1014 6.7×10-34
【解析】
（1）[1]．设金属的逸出功为W0，那么光电效应方程为
Ekm=UCe=hv-W0
由图象可知，当v=4.30×1014Hz时UC=0
即
0=h(4.30×1014-v0)
解得
vc=4.30×1014Hz
即金属的截止频率约为4.30×1014Hz；
（2）[2]．由光电效应方程，可得
则有
h=ke
即
13．（1）νc＝5.0×1014Hz；（2）h＝6.4×10－34J·s。
【解析】
本题考查光电效应相关计算。
【详解】
(1)由图线的横截距可知
νc＝5.0×1014Hz
(2)光电子的最大初动能
Ek＝hν－hνc
根据动能定理得
－eUc＝0－Ek
Uc－ν关系式为
Uc＝ν－νc
图线的斜率
k＝
由图线可知
解得
h＝6.4×10－34J·s
14．(1)4.5eV；(2)3.0eV
【解析】
(1)电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为5.0V，可知光电子的最大初动能为5.0eV，根据
代入数据解得
(2)改用光子能量为12.5eV的光照射阴极时，从阴极溢出的光电子的最大初动能为
代入数据解得
则到达阳极时光电子的动能最大值为