上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.2涅槃凤凰再飞翔 课时练（含解析）

2.2涅槃凤凰再飞翔
1．实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示。 下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是
金属 钨 钙 钠
截止频率/Hz 10. 95 7. 73 5. 53
逸出功W0/eV 4. 54 3. 20 2. 29
A．如用金属钨做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
B．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大
C．如用金属钨做实验，当入射光的频率时，可能会有光电子逸出
D．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，），则
2．某次光电效应实验中发现，入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3v，此时光电流的遏止电压为（　　）
A． B． C． D．
3．爱因斯坦提出了光量子概念，并成功解释了光电效应现象，因此获得了1921年的诺贝尔物理奖。光电管就是利用光电效应制作的一种光电器件，把光电管连入图甲所示的电路可以研究金属的遏止电压UC与入射光频率的关系，描绘出的图象如图乙所示。已知电子的电荷量为e，电表均为理想电表，下列说法正确的是
A．当入射光的频率减小到某一数值，刚好不发生光电效应时的电压是遏止电压
B．当电路断开时，若入射光的频率为，则电压表示数为
C．K极的逸出功为
D．普朗克常量为
4．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上，再用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器使其指针张开。当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针先闭合，再张开，下列说法正确的是
A．紫外线照射前验电器带负电，锌板不带电
B．紫外线照射后验电器指针闭合，是因为紫外线中含有正电荷
C．紫外线照射后验电器指针闭合，是因为有电子从锌板表面逸出
D．若改用红光照射锌板，验电器的指针也一定会闭合
5．马路施工处警示灯是红色的，除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光传播范围更广，这是由于红色光（）
A．更容易发生衍射???????????? B．光子的能量大????????????
C．更容易发生干涉???????????? D．更容易发生光电效应
6．用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出．若照射光的频率增大，强度减弱，则单位时间内飞出金属表面的光电子的
A．能量增大，数量增多 B．能量减小，数量减少
C．能量增大，数量减小 D．能量减小，数量增多
7．如图所示，擦亮的锌板与验电器上的金属球相连，验电器上的铝箔原来是不张开的．现让紫外线照射到锌板，观察到验电器的铝箔张开．下列说法正确的是( )
A．验电器的铝箔带负电
B．此实验可以说明光具有粒子性
C．若改用X射线照射锌板，则观察到验电器的铝箔会张开
D．若改用激光器发出高亮度的红光照射锌板，则观察到验电器的铝箔也有可能会张开
E.若增大紫外线的照射强度，则逸出电子的最大初动能变大
8．在光电效应实验中，某同学用甲、乙、丙三种光照射同一光电管，最终得到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．甲光的频率和乙光的频率相同
B．甲光的频率小于丙光的频率
C．甲光的频率大于乙光的频率
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
9．照射到金属表面的光能使金属中的电子逸出，可以用图甲的电路研究电子发射的情况。如图甲所示，阴极K在受到光照时能够发射电子，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。K与A之间电压的大小U（U>0）可以调整，图乙中横轴的右半轴对应图甲所示的电源极性连接，左半轴表示的是电源反接后的电压大小。现得到图乙所示的在光照条件不变的情况下，光电流I随着所加电压U变化的图象，根据电流的定义（I=q/t）可知???
A．电压由0到U1，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多
B．饱和电流说明单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的
C．遏制电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有上限
D．电源反接后，当U>UC时，I=0，说明没有电子从K极逸出
10．一束复色光射到平行玻璃砖的上表面，经玻璃砖下表面射出，如图所示，其中有三种色光刚好照射到三块相同的金属板A、B、C上，发现金属板B上有光电子飞出，则可知（ ）
A．A板一定有光电子飞出
B．C板一定有光电子飞出
C．a、c光可能分别为红光、紫光
D．a、c光可能分别为蓝光、黄光
11．如图所示为光电效应中光电流随入射光的强度、入射光的频率和外加电压变化的图象，在横轴上的截距表示加上反向电压达到一定值时光电流为零，这个电压称为遏止电压Uc，加上正向电压，电压达到一定值时，对于某一频率的光，在光的强度一定的情况下，光电流也趋于一定，这个电流称为饱和光电流，根据图中提供的信息可以判断出，在光电效应中，遏止电压与________有关，与________无关，饱和光电流与________和________有关，与________无关．(填“入射光的频率”、“入射光的强度”或“外加电压”)
12．2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图像传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳级．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10.5eV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6.0V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为______，若增大入射光的强度，电流计的读数________（填“为零”或“不为零”）．
13．用频率为的紫光照射某金属（极限频率为），且．已知普朗克常量为h．求：
①该金属的逸出功W；
②光电子的最大初动能Ek．
14．氢原子的能级如图所示。原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值，结果保留两位有效数字。
参考答案
1．D
【解析】
A. 由光电效应方程：
。
可知，图线的斜率表示普朗克常量，横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可能知道极限波长，根据可求出逸出功. 普朗克常量与金属的性质、与光子的最大初动能、入射光的频率无关，如用金属钨做实验得到的图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故A错误；
B．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故B错误；
C．如用金属钨做实验，当入射光的频率时，不可能会有光电子逸出，故C错误；
D．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，），由于钠的逸出功小于钙的逸出功，则，故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，所以金属的逸出功为
入射光频率变为3v时，当光电子到过阳极时的速度刚好为0时，电压即为遏止电压，则有
解得
故选B。
3．D
【解析】
A．当入射光的频率减小到某一数值时，使光电子到达阳极的速度刚好为0时，此时的电压为遏止电压，并不是不能发生光电效应，故A错误；
B．当电路断开时，电压表的示数为0，故B错误；
C．K极的逸出功即为不加电压时刚好发生光电效应时光子具有的能量，即为
故C错误；
D．由光电效应方程结合图乙可知，
解得
故D正确；
故选D。
4．C
【解析】
用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与接触验电器后，验电器带负电，锌板于验电器通过导线连接在一起，所以锌板也带负电，故A错误；紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，有电子从锌板表面逸出，验电器上的电子通过导线传到锌板，所以指针闭合，所以B错误；C正确；当照射光的频率大于金属板的极限频率时，才能发生光电效应。红光的频率低于紫外线的频率，改用红光照射锌板时，不则一定会发生光电效应，验电器的指针不一定会闭合，D错误。
5．A
【解析】
A．红色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射，A正确．
B．由 知红光比其他可见光的光子能量更小，B错误．
C．发生干涉的条件是两束光同频、同向、同相位，与光的颜色无关，故C错误．
D．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红色光的频率小，不容易发生光电效应，故D错误．
故选A．
【点睛】
本题是物理知识在生活中的应用，考查了光的波长、频率和衍射、光电效应的关系．要知道红色光在可见光中的频率最小，波长最长．
6．C
【解析】
根据E=hv知，照射光的频率增大，则光子能量增大，光的强度减弱，单位时间内发出光电子的数目减少．故C正确，ABD错误．
7．BC
【解析】
A．紫外线照射锌板发生光电效应现象，电子从锌板上飞出，锌板带正电，铝箔张角变大，说明其原来带正电，故A错误；
B．光电效应说明光具有粒子性，故B正确；
C．若改用X光(其频率高于紫外线的频率)照射锌板时，依据光电效应发生条件，一定能使锌板发生光电效应，故其夹角一定会变得更大，故C正确；
D．若改用激光器发出高亮度的红光(其频率低于紫外线的频率)照射锌板，依据光电效应发生条件，则观察到验电器的铝箔可能不会张开，故D错误；
E．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，由入射光的频率有关，故E错误。
故选BC。
8．AB
【解析】
ABC．根据eU遏止=Ekm=hγ-W，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；丙光的遏止电压最大，所以丙的频率最大，故AB正确，C错误。
D．根据，可知，甲光对应的截止电压小于丙光的截止电压，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AB。
9．BC
【解析】单位时间内逸出光电子的个数是由光的强度决定的，当光强一定时，单位时间内逸出光电子的个数是一定的，只不过当电压较小时，不是所有的光电子都能到达阳极，电压越大到达阳极的光电子数越多，选项A错误；饱和电流说明单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，这些光电子都能到达阳极时，电流达到饱和状态，选项B正确；遏制电压满足 ，它存在意味着光电子具有一定的初动能，且有上限，即光电子有最大初动能，选项C正确；电源反接后，当U>UC时，I=0，说明没有电子到达阳极，并不是没有电子从K极逸出，选项D错误；故选BC.
10．AD
【解析】
CD.由图可知a、b、c三种光经平行玻璃砖后的偏折程度a光最大，c光最小，所以折射率关系有，三种光的频率关系有。所以a、c光可能分别为蓝光、黄光，不可能分别为红光、紫光，选项C错误，D正确；
AB.根据产生光电效应的条件：入射光的频率大于金属的截止频率，则当金属板B上有光电子飞出，照射到金属板B上的光的频率更大，金属板A一定有光电子飞出，但金属板C不一定有光电子飞出，选项A正确，B错误。
故选AD。
11．入射光的频率 入射光的强度 入射光的频率 入射光的强度 外加电压
【解析】
由题图可知，黄光与蓝光的频率不同，遏止电压不同，说明遏止电压与入射光的频率有关，而黄光的强弱不同，但遏止电压相同，说明遏止电压与入射光的强度无关；加上正向电压，电压达到一定值时，对于某一频率的光，在入射光的强度一定的情况下，光电流也趋于一定，说明饱和光电流与外加电压无关，而入射光的频率不同，光强不同，饱和光电流都不同，说明饱和光电流与入射光的频率和强度都有关．
12．4.5eV 为零
【解析】
遏止电压为6.0V，得；由光电效应方程得，可得．当达到遏止电压时，若增大入射光的强度，由于入射光频率不变，电子仍然无法到达光电管另一极，故电流示数为零．
13．(1)；(2)
【解析】
①逸出功
②由光电效应方程
代入得
14．
【解析】
根据玻尔理论和爱因斯坦光电效应方程，研究该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值。
【详解】
根据玻尔理论得到，E3-E1=hγ，解得γ=2.9×1015Hz；
从n=4向n=1跃迁所放出的光子照射金属产生光电子最大初动能最大
根据爱因斯坦光电方程：Ek=（E4-E1）-（E3-E1）
解得：Ek=0.66eV；
【点睛】
本题主要考查了爱因斯坦光电方程，属于基础题。