上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.2涅槃凤凰再飞翔 课时训练（含解析）

2.2涅槃凤凰再飞翔
1．研究光电效应现象的实验电路如图所示，A、K为光电管的两个电极，电压表V、电流计G均为理想电表。已知该光电管阴极K的极限频率为ν0，元电荷电量为e，普朗克常量为h，开始时滑片P、P＇上下对齐。现用频率为ν的光照射阴极K（ν>ν0），则下列说法错误的是
A．该光电管阴极材料的逸出功为hν0
B．若加在光电管两端的正向电压为U，则到达阳极A的光电子的最大动能为hv-hv0+eU
C．若将滑片P向右滑动，则电流计G的示数一定会不断增大
D．若将滑片P＇向右滑动，则当滑片P、P＇间的电压为时，电流计G的示数恰好为0
2．用频率为的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ek，若换用频率为2的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能（　　）
A．等于Ek B．等于2Ek C．大于Ek D．小于Ek
3．某同学用两种不同的金属做光电效应实验。实验中他逐渐增大入射光的频率，并测出光电子的最大初动能。下面四幅图像中能符合实验结果的是（　　）
A． B．
C． D．
4．对光电效应现象的理解，下列说法正确的是（　　）
A．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．光电效应现象证明光具有波动性
C．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
D．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就能产生光电效应
5．关于光电效应，以下说法正确的是（　　）
A．用紫光照射某金属有光电子逸出，则用蓝光照射该金属也一定有光电子逸出
B．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
C．光电效应的发生基本不需要时间积累，只要入射光的波长小于金属的极限波长即可
D．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
6．用来解释光电效应的科学家的理论是（　　）
A．爱因斯坦的光子说 B．麦克斯韦电磁场理论
C．牛顿的微粒说 D．惠更斯的波动说
7．如图甲为研究光电效应实验的部分装置示意图。实验中用频率为的光照射某种金属，其光电流随光电管外电源电压变化的图像如图乙。已知普朗克常量为，电子带的电荷量为。下列说法中正确的是（　　）
A．测量电压时，光电管的极应连接外电源的负极
B．光电子的最大初动能为
C．该金属的逸出功为
D．当电压大于时，增加光照强度则光电流增大
8．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，电流表G中有电流流过
C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大
D．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
9．某同学在研究某金属的光电效应现象时,发现该金属逸出光电子的最大初动能EK与入射光频率的关系如右图所示.若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和-b,已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到
A．该金属的逸出功为零
B．普朗克常量为，单位为
C．当入射光的频率为2时，逸出光电子的最大初动能为b
D．当入射光的频率为3时，遏止电压为
10．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）
A．入射光的光强一定时，频率越大，单位时间内逸出的光电子数就越多
B．逸出功W0和极限频率vc之间应满足关系式W0=hvc
C．用同一种单色光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子的初动能不一定相同
D．用同一种单色光先后照射两种不同金属的表面都能发生光电效应，则遏止电压相同
11．用如图所示的装置演示光电效应．将电键S闭合，当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表A的读数为I，若将变阻器的触头c向b端移动，则光电子的最大初动能将__________(填“增大”、“不变”或“减小”)；将开关S断开，则__________(填“一定”、“可能”或“一定没”)有电流流过电流表A．
12．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向___________运动，并且波长___________（填“不变”“变小”或“变长”）．

13．如图所示，相距d的A、B两平行金属板足够大， B板带正电、A板带负电，两平行金属板间电压为U，一束波长为的激光照射到B板中央，光斑的半径为r．B板发生光电效应时，其逸出功为w，B板发出光电子有的能到达A板，已知电于质量为m，电量e，求：
(1) B板中射出的光电子的最大初速度的大小，
(2) 光电子所能到达A板区域的面积．
14．如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV），A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率为（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零。求：
⑴a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向。
⑵从阴极K发出的光电子的最大初动能EK是多少焦？
⑶入射单色光的频率是多少？
参考答案
1．C
【解析】
A．由极限频率为ν0，故金属的逸出功为W0= hν0，A正确；
B．由光电效应方程可知，电子飞出时的最大动能为
由于加的正向电压，由动能定理
解得
故B正确；
C．若将滑片P向右滑动时，若电流达到饱和电流，则电流不在发生变化，故C错误；
D．P＇向右滑动时，所加电压为反向电压，由
可得
则反向电压达到遏止电压后，动能最大的光电子刚好不能参与导电，则光电流为零，故D正确；
故选C。
2．C
【解析】
由爱因斯坦光电效应方程知
故若换用频率为的光照射后，最大初动能
即
故C正确，ABD错误。
故选C。
3．C
【解析】
由光电效应方程
可知图像斜率都为普朗克常量h，故得出的两条图线一定为平行线，由于两金属的逸出功不同，则与横轴的交点不同，ABD错误，C正确。
故选C。
4．C
【解析】
A．光电效应具有瞬时性，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔与光的照射强度无关，故A错误；
B．光电效应现象证明光具有粒子性，故B错误；
C．在发生光电效应的情况下，频率一定的入射光的强度越强，单位时间内发出光电子的数目越多，故C正确；
D．每种金属都有它的极限频率v0，只有入射光子的频率大于极限频率v0时，才会发生光电效应，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
A．当入射光的频率不小于金属的极限频率时，才能发生光电效应现象，用紫光照射某金属有光电子逸出，由于蓝光的频率小于紫光，则用蓝光照射该金属不一定有光电子逸出，故A错误；
B．光电效应发生条件与光的强度无关，只与入射光的频率有关，故B错误；
C．对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，且光电效应的发生几乎不需要时间积累，故C正确；
D．根据Ekm=hγ－W知，光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
用来解释光电效应的科学家的理论是爱因斯坦的光子说，故BCD错误，A正确。
故选A。
7．BD
【解析】
A．电压为反向遏止电压，此时光电管的极应连接外电源的正极，A错误；
B．光电子克服电场力做功，根据能量守恒定律，光电子的最大初动能
B正确；
C．光电效应方程为
结合B选项解得金属的逸出功为
C错误；
D．电压对应正向饱和电流，已收集了相应光照强度下的所有的光电子。若增大光照强度，光子数量增加，光电子数量增加，则电路中的光电流增大，D正确。
故选BD。
8．ABD
【解析】
A．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，知光电子的最大初动能为1.7eV，根据光电效应方程
Ekm＝hν－W0，W0＝1.05eV
A正确；
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，B正确；
C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达集电极的电子的数目减小，电流减小，C错误；
D．改用能量为2.5eV的光子照射，2.5eV仍然大于1.7eV，仍然可以发生光电效应，电流表G也有电流，即使移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流，故D正确；
故选ABD。
9．CD
【解析】
A.根据光电效应方程Ekm＝hγ?W0，横截距表示该金属的截止频率，可知该金属的逸出功不为零，故A错误；
B.图线的斜率 表示普朗克常量，单位为J/Hz，故B错误；
C.由图可知W0=b，ha=W0, 则当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为
，
选项C正确；
D.当入射光的频率为3a时，则
，
由 可得
，
选项D正确。
故选CD。
10．BC
【解析】
A．光的强度等于单位时间发出光电子数目与光子能量的乘积，入射光光强一定时，频率越高，光子能量越大，则单位时间内逸出的光电子数就越少，故A错误。
B．逸出功W0和极限频率vc之间应满足关系式W0=hvc．故B正确。
C．根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知，用同一种单色光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子的最大初动能一定相同，但逸出的所有光电子的初动能不一定相同，故C正确。
D．设遏止电压为Uc，由动能定理得
-eUc=0-EKm
结合EKm=hγ-W0，得
不同金属逸出功W0不同，则遏止电压不同，故D错误。
故选BC。
11． 不变 一定
【解析】根据光电效应方程，由于将变阻器的触头c向b端移动的过程中入射光的频率不变，逸出功不变，所以光电子的最大初动能不变，由于接通开关时，电流表有读数，即光电子获得的动能可以到达阳极板，若断开开关，两极板间的电场强度为零光电子更容易到达阳极板，一定由电流流过电流表，
12．1 变长
【解析】
光子与电子碰撞过程系统动量守恒，系统动量的矢量和不变，碰前动量向右，故碰撞后系统的动量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1振动；由于电子动能增加，故光子动减量小，根据ε=hν，光子的频率减小，根据c=λυ，波长变长；
点睛：光电效应表明光具有粒子性，光子具有能量；康普顿效应进一步表面光子具有动量．
13．(1) (2)
【解析】
（1）根据爱因斯坦光电效应方程列式求解光电子的最大初速度的大小（2）光电子水平射出后将做类平抛运动，此粒子沿水平方向的位移大小与r之和即是落在金属板上的粒子圆形面积的半径，圆形的面积根据运动学公式结合几何关系求出图形的面积．
【详解】
（1）根据爱因斯坦光电效应方程：，又，解得；
（2）光电子到达A板上的区域是一个圆．
越小时越大，在电场中运动的时间越长，其加速度为，，
，，，联立解得；
平行于极板方向光电子到达A板上区域最大面积，
所以．
【点睛】
本题一要掌握光电效应方程；二了解光电子的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题
14．⑴通过电流表的电流从下向上 ⑵3.36×10-19J ⑶9.65×1014Hz
【解析】
（1）电子从阴极逸出后，向右运动，由于电子带负电，所以通过电流表的电流方向向上；
（2）根据动能定理得：光电子的最大初动能；
（3）由光电效应方程：，得．