山东省济南中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.1光电效应 课时训练（含解析）

5.1光电效应
1．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（　　）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
2．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
A． B． C． D．
3．图为氢原子能级图。现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2.13eV的某金属，则（　　）
A．这些氢原子能辐射出三种不同频率的光子
B．这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变
C．这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应
D．该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值约为10.62eV
4．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（　　）
A．丙光的频率大于乙光的频率
B．甲光的频率大于乙光的频率
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
5．物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属钾的遏止电压Uc与入射光频率的关系，其图像如图乙所示。已知电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　）
A．若仅增大入射光的光强，则光电子的最大初动能增大
B．若增大入射光的频率，则光电子的最大初动能保持不变
C．由Uc—图像可知，金属钾的截止频率为
D．由Uc—图像可求出普朗克常量为
6．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，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为1.05eV
D．保持入射光强度不变，改用能量为2.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
E.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
7．如图所示的光电管，阴极K的极限频率为v0，现用频率为v（v > v0）的光照射在阴极上，下列说法正确的有
A．照射光强度越大，单位时间内产生的光电子数目就越多
B．阴极材料的逸出功等于hv
C．当在A、K之间加U的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为eU
D．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大2倍
8．美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h。电子电量用e表示，下列说法正确的是（ ）
A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
C．由图像可知，这种金属的截止频率为
D．由图像可求普朗克常量表达式为
9．在光电效应实验中，某同学先后用甲、乙两种光照射同一光电管，得到如图所示的两条光电流与电压之间的关系曲线，则两种光中（　　）
A．甲光的频率比较大
B．甲光的波长比较长
C．甲光照射时单位时间内逸出的光电子数比较多
D．甲光照射时逸出的光电子的最大初动能比较大
10．下列说法中正确的是(　　)
A．在海边，海浪一阵阵推向海滩，说明机械波的能量是量子化的
B．在电磁波的发射中，频率越高的电磁波越容易发射出去
C．不同频率的光在真空中传播时，波速相同
D．在照相机镜头前加装增透膜，可以减弱反射光的影响
11．若用绿、黄、红、紫四种颜色的光做双缝干涉实验，在所产生的干涉条纹中相邻明条纹间距最宽的是_____色条纹。若用黄光照射某金属能有光电效应现象，那换用其中的_____色的光一定也能。
12．如图所示，一光电管的阴极用极限波长的钠制成.用波长的紫外线照射阴极尺，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V时光电流达到饱和，饱和值为I="0.56" mA．则每秒内由K极发射的电子数为______.电子到达阳极A时的最大动能为______J(结果均保留两位有效数字）.如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达阳极A时的最大动能______(填“变大”“不变”或“变小”）已知普朗克常量h =6.63×l0-34J.s，光速c =3.0×108m/s，电子电荷量e =1.6×10-19C
13．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴交点的横坐标为4.27×1014Hz，与纵轴交点的纵坐标为0.5eV），试求：（结果都保留三位有效数字）
(1)普朗克常数h=？
(2)这种金属的逸出功W0=？
14．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？
参考答案
1．B
【解析】
A．根据
入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；故A错误；
B．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以乙光的频率小于丙光的频率，乙光的波长大于丙光的波长，故B正确；
C．同一金属，截止频率是相同的，故C错误；
D．甲光的截止电压小于丙光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能。故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
绿光光子能量：E=hν==3.8×10-19J．每秒钟最少由6个绿光的光子射入瞳孔，所以：，故选A.
3．D
【解析】
根据数学组合公式，求出氢原子可能辐射光子频率的种数；能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；根据库仑力提供向心力分析电子动能的变化。
【详解】
A．根据=6知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子。故A错误；
B．这些氢原子辐射出光子后，电子的动能增大，电势能减小，总能量会减小。故B错误；
C．氢原子由n=4跃迁到n=3产生的光的能量：E43=E4﹣E3=﹣0.85﹣（﹣1.51）=0.66eV＜2.13eV，所以不能使逸出功为2.13eV的金属能发生光电效应，故C错误；
D．氢原子由n=4向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.6 eV﹣0.85eV=12.75eV，根据光电效应方程可知，入射光的能量越高，则电子的动能越大，初动能的最大值为：Ekm=12.75 eV﹣2.13 eV =10.62eV，故D正确。
【点睛】
本题主要考查了氢原子的跃迁及其应用，较为简单。
4．A
【解析】
A．在光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，遏止电压越大，丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，丙光的频率大于乙光的频率，A正确；
B．甲光和乙光的遏止电压相同，则它们的频率相同，B错误；
C．不同金属的截止频率不同，同一金属的截止频率相同，与入射光无关，所以乙光和丙光照射的阴极材料截止频率相同，C错误；
D．根据
甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，D错误。
故选A。
5．D
【解析】
AB．根据光电效应方程
可知增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，增大入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故AB错误；
C．由图可知，当遏止电压为零时金属钾的截止频率为，故C错误；
D．根据光电效应方程有
光电子从K到A，根据动能定理有
联立解得，结合图象可知，图线的斜率
解得，故D正确。
故选D。
6．AE
【解析】
AC．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，知道光电子的最大初动能为1.7eV，根据光电效应方程可得
故A正确，C错误；
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，故B错误；
D．改用能量为2.5eV的光子照射，2.5eV仍然大于逸出功1.05eV，仍然可以发生光电效应，由于光的强度相等，而光子的能量减小，则光子的数目增大，打出的光电子的数目增大，所以电流较大，故D错误；
E．改用能量为2.5eV的光子照射，2.5eV仍然大于1.05eV，仍然可以发生光电效应，移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流，故E正确.
故选AE。
7．AC
【解析】
在光电效应现象中，当频率一定时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，故A正确；逸出功W=hv0，B选项错误；若加反向电压U，光电流恰好为零，由动能定理可得，，故C选项正确；根据光电效应方程，有，显然， 与v不成正比，但随v的增大而增大，D选项错误
故选AC。
8．CD
【解析】
A．入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏制电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，A错误；
B．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误；
CD．根据
解得
则
当遏止电压为零时，，故CD正确。
故选CD。
9．BC
【解析】
ABD．根据
由图像可知，乙光的截止电压较大，则乙光照射时逸出的光电子的最大初动能比较大，乙光的频率较大，根据
则甲光波长较大，选项AD错误，B正确；
C．由图像可知，甲光的饱和光电流较大，则甲光照射时单位时间内逸出的光电子数比较多，选项C正确。
故选BC。
10．BC
【解析】
A．机械波的波峰虽然是不连续的，但机械波蕴含的机械能是连续的，非量子化的，故A与题意不符；
B．在电磁波的发射中，频率越高的电磁波能量越大，越容易发射出去，故B与题意相符；
C．所有的光在真空中的速度都是相等的，与频率的大小无关，故C与题意相符；
D．反射光属于偏振光，在照相机镜头前加装偏振片，可以减弱反射光的影响，故D与题意不符。
故选BC。
11．红 绿、紫
【解析】
[1]．在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故所产生的干涉条纹中相邻明条纹间距最宽的，则波长最长的红光；
[2]．若用黄光照射某金属能有光电效应现象，根据光电效应规律，因为绿光和紫光的频率大于黄光，则换用其中的绿光和紫光一定也能有光电效应现象。
12． 不变
【解析】
[1]由
It=ne
知
个
[2]电子从阴极射出时的最大初动能
根据动能定理得，电子到达A时的最大动能
EkA＝Ekm+eU＝2.65×10?19+2.1×1.6×10?19≈6.0×10-19J
[3]照射光的强度增到原值的三倍，电子的最大初动能不变，则电子到达阳极A的动能不变。
13．(1)6.56×10-34J﹒s；(2)2.80×10-19J
【解析】
考查对光电效应的图像分析。
【详解】
(1)由光电效应方程可知该图像的斜率代表普朗克常量
(2)金属的逸出功为
14．
【解析】
设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程
当用波长为λ的光照射时
当用波长为λ的光照射时：
又因为
联立得