上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.2涅槃凤凰再飞翔 课时作业（含解析）

2.2涅槃凤凰再飞翔
1．近代最伟大的物理学家——爱因斯坦在物理学的多个方面为人类做出了杰出的贡献，其中1905年提出的光量子概念成功解释了光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．钠发生光电效应的极限波长为，若改用波长的光照射钠仍会发生光电效应现象
C．光电效应说明了光具有粒子性
D．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
2．硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流
B．只要吸收了光子能量，电子一定能从金属表面逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D．超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大
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．如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h．现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则下列方法一定能够增加饱和光电流的是
A．照射光强度不变，增加光的频率
B．照射光频率不变，增加照射光强度
C．增加A、K电极间的电压
D．减小A、K电极间的电压
5．图甲是利用光电管进行光电效应的实验装置。分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A，K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系图象如图乙所示，由图可知（　　）
A．b光照射时，阴极的逸出功较小
B．b光子的能量小于a光子的能量
C．对于b光，A、K间的电压低于Uc1时，将不能发生光电效应
D．a光和c光的频率相同，但a光的强度更强
6．下列说法正确的是（　　）
A．某金属能发生光电效应，当入射光的颜色不变而增大光照强度时，逸出的光电子的最大初动能也增大
B．若利用黄光和蓝光分别在同一装置研究光电效应，用蓝光照射时的遏止电压大于用黄光照射时的遏止电压
C．换用频率小的光照射，但入射光的强度不变，则逸出的光电子的最大初动能不变
D．换用频率小的光照射，但入射光的强度不变，则从光照射到金属表面上到发射出电子的时间明显减少
7．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少
D．甲光照射时逸出的光电子的最大初动能比较大
8．用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上．下列说法正确的是
A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应
B．入射光的频率越大，极限频率就越大
C．入射光的频率越大，遏止电压就越大
D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大
9．如图所示，电路中所有原件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是（　　）
A．入射光强较弱
B．入射光频率太高
C．电源正负极接反
D．光照射时间太短
10．某课外兴趣小组欲利用如图所示的电路探究光电效应现象，V为理想电压表。G为灵敏电流计。电路闭合后，用绿光照射光电管，发现灵敏电流计发生了偏转。保持滑动变阻器滑片P位置不变，以下说法正确的是（ ）
A．保持入射光为绿光，若增大入射光强度，则灵敏电流计的示数会增大
B．换用紫光照射光电管，逸出电子的最大初动能比绿光照射时大
C．换用红光照射光电管，则灵敏电流计的指针一定不会发生偏转
D．换用黄光照射光电管，灵敏电流针指针未发生偏转，若只增大入射光强度。灵敏电流计指针可能发生偏转
11．已知钠发生光电效应的极限波长为λ0＝5×10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s；现用波长为λ＝4×10－7m 的光照射用金属钠作阴极的光电管，求：
(1)钠的逸出功W0＝________ J
(2)为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反向电压U至少为(写出表达式)________ (用h、U、电子电量e、真空光速c、λ0、λ等字母来表示)
12．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,普朗克常量 h=6.63×10-34 J·s,由图可知该金属的极限频率为 ________Hz、逸出功为________ eV．（结果保留两位有效数字）
13．已知某金属的逸出功为3.8eV，在光电效应实验中，要使该金属表面发出的光电子的最大初动能为2.0eV,入射光的波长和频率各是多少？
14．在图中，直线PQ表示光电子的最大初动能与入射光频率的变化关系。
（1）图中哪一个值可确定普朗克恒量h。
（2）图中哪一个线段表示极限频率0的值。
（3）图中哪一个线段相当于金属的逸出功W。
参考答案
1．C
【解析】
A．根据光电方程可知，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但是与入射光的频率不成正比，故A错误；
B．光的波长越长频率越低，波长的光的频率低于钠发生光电效应的极限频率所以不能发生光电效应现象，故B错误；
C．光电效应说明了光具有粒子性，故C正确；
D．每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能从金属中逸出，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
AB．当入射光的频率大于金属的截止频率时就会有光电子从金属中逸出，发生光电效应现象，并且不需要时间的积累，瞬间就可以发生。所以AB错误；
CD．根据爱因斯坦的光电效应方程
对于同一种金属，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关。所以C正确，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
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．B
【解析】
照射光强度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目减少，导致光电流的饱和值减小，故A错误；照射光频率不变，增加光强，则入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，故B正确；增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误；减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，故D错误；
5．D
【解析】
A．逸出功由材料本身决定，与照射光无关，故A错误；
B．根据光电效应方程
光电子最大初动能
可知b光照射时光电子的最大初动能较大，b光子的能量高于a光子的能量，故B错误；
C．能否产生光电效应与所加电压无关，故C错误；
D．a光和c光照射时光电子的最大初动能相同，故两者的频率相同，由于a光的最大饱和电流更大，故a光的强度更强，故D正确。
故D正确。
6．B
【解析】
A．金属发生光电效应时逸出的光电子最大初动能满足，由此可知光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故A错误；
B．根据光电效应方程和能量守恒，联立解得
由于黄光的频率小于蓝光，故黄光的遏止电压小于蓝光的遏止电压，故B正确；
C．减小入射光的频率，逸出的光电子的最大初动能将减小，故C错误；
D．光电效应具有瞬时性，所以无论入射光的频率和强度如何变化，从光照射到金属表面上到发射出电子的时间都是瞬时的，故D错误。
故选B。
7．B
【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错误；
故选B。
8．C
【解析】
金属材料的性质决定金属的逸出功，而逸出功决定入射光的极限频率；只有入射光的频率大于金属的极限频率，才能发生光电效应；光电子的最大初动能与金属的逸出功和入射光的频率有关，与入射光的强度无关；光电流的大小与入射光的强度有关，与入射光的频率无关．
【详解】
A．只要入射光的频率低于金属的极限频率，无论时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A错误；
B．金属材料的性质决定金属的逸出功，而逸出功决定入射光的极限频率，与入射光的频率无关，故B错误；
C．根据 可知，入射光的频率越大，遏止电压就越大，故C正确；
D．根据爱因斯坦光电效应方程，可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，与光照强度无关，故D错误．
故选C．
【点睛】
本题考查光电效应的规律和特点，我们一定要熟记光电效应的现象和遵循的规律，只有这样我们才能顺利解决此类问题．
9．C
【解析】
A．根据光电效应方程
可知光电管能否产生光电效应与入射光的强度没有关系，A错误；
B．若入射光频率太高，则一定大于金属的极限频率，故一定可以发生光电效应，电流计中可能电流通过，B错误；
C．电源正负极接反时，光电管加上反向电压，光电子做减速运动，可能不能到达阳极，电路中不能形成电流，C正确；
D．光电管能否产生光电效应与光照时间没有关系，D错误。
故选C。
10．AB
【解析】
A．保持入射光为绿光，若增大入射光强度，单位时间单位面积上照射出的光电子数目会增多，从而会使饱和电流增大，A符合题意；
B．换用紫光照射光电管，即增大入射光频率，根据爱因斯坦光电效应方程
知逸出电子的最大初动能比绿光照射时大，B符合题意；
C．用绿光照射光电管，能发生光电效应，说明绿光的频率大于该金属的截止频率，但无法判断红光的频率是否大于该金属的截止频率，即换用红光照射光电管，也可能发生光电效应，即灵敏电流计的指针可能会发生偏转，C不符合题意；
D．换用黄光照射光电管，灵敏电流计指针未发生偏转，说明黄光的频率小于该金属的截止频率，若只增大人射光强度，灵敏电流计指针依然不可能发生偏转，D不符合题意。
故选AB。
11． 4×10－19　
【解析】（1）由WA=hγ0即得：WA=h=6.63×10-34×≈4.0×10-19?J
（2）根据光电效应方程得：Ue=h（?）
解得：
点睛：考查爱因斯坦光电效应方程，掌握发生光电效应现象的条件：入射光的频率大于或等于极限频率，该题是考查基础知识的好题．
12．4.3×1014 1.8
【解析】
[1]．根据爱因斯坦光电效应方程，图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为；
[2]．由得知，该图线的斜率表示普朗克常量h．
当时，逸出功为
．
点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进行求解．
13．2.14×10-7m，1.4×1015Hz；
【解析】
由公式EKm=hf-W知，入射光的频率
波长
λ==2.14×10-7m
【点睛】
求解本题的根据是知道光电效应方程，还有就是要把电子伏特化为焦耳，计算要细心．
14．(1) (2) Q (3)P
【解析】
（1）根据光电效应方程有：，可知图线的斜率；
（2）当时，光电子最大初动能为零，知金属的极限频率；
（3）金属的逸出功，或由图线的纵轴截距可知逸出功．