江门市艺华高中2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：2.1光电效应 质量检测（含解析）

2.1光电效应
1．如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转．则以下说法正确的是（　　）
A．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大
B．如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数
C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大
D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零
2．用图甲同一实验装置研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，根据你所学的相关理论判断下列论述正确的是（　　）
A．B光束光子的能量最大
B．A、C两束光的波长相同，要比B的波长短
C．三个光束中B光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多
D．三个光束中A光束照射时光电管发出的光电子最大初动能最大
3．如题图所示，图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的I?U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是（　　）
A．a光的波长大于b光的波长
B．a、c光的强度相等
C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
4．一群处于n=3 的氢原子自发跃迁，产生的光子a、b、c射入图甲所示光电管且都能发生光电效应，实验中三种光子的光电流 I 与电压 U 的关系图像如图乙所示，则（　　）
A．光子a 产生的光电子的遏止电压最小
B．光子c 产生的光电子最大初动能最小
C．在同一介质中光子c 的折射率最小
D．在同一介质中光子a 的临界角最小
5．当某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光电子逸出，如果光的强度减弱，频率不变，则（　　）
A．光的强度减弱到某一数值时，就没有光电子逸出
B．单位时间内逸出的光电子数减少
C．逸出光电子的最大初动能减小
D．单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减小
6．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可利用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示。以下说法正确的是（　　）
A．在玻璃球中照射到N点的光比照射到M点的光传播速度大
B．照射到P、Q两点的颜色分别为紫、红
C．若增大实线白光的入射角，则照射到M点的光先消失
D．若照射到M、N两点的光分别照射同一光电管且都能发生光电效应，则照射到N的光遏止电压高
7．用一束单色光先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。在这两个过程中，下列说法正确的是（　　）
A．光子的能量一定不同
B．两金属的逸出功一定相同
C．光电子的最大动量一定相同
D．光电子的最大初动能一定不同
8．如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成(锌板和铜板的截止频率分别为ν1和ν2，且ν1＜ν2)，极板的面积为S，间距为d.锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电．现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q正比于(　　)
A． (ν1－ν) B．(ν1－ν2)
C．) D．(ν－ν1)
9．在光电效应实验中，某同学按如图a方式连接电路，利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流与A、K两极之间电压UAK的关系曲线（甲光、乙光、丙光）如图b所示，则下列说法正确的是 （ ）
A．甲、乙两光的光照强度相同
B．甲、乙两光的频率相同
C．丙光照射阴极时，极板的逸出功最小
D．乙光的波长大于丙光的波长
10．图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的有（　　）
A．由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能小
B．由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器，当电压表示数增大到某一值后，电流表的读数将不再增大
C．由图乙可知，③光子的频率小于①光子的频率
D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大
11．在X射线管中，由阴极发射的电子由静止开始加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能．已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的最短波长为________．
12．用一束单色光照射截止频率为νc=1.5×1015 Hz的某种金属，产生的光电子的最大初动能Ek=6eV，该单色光一个光子的动量为______kg.m/s．（普朗克常量h=6.63×10﹣34 J.s，光在真空中的速度c=3×108m/s）（结果保留两位有效数字）
13．如图所示，阴极材料由铝制成，已知铝的逸出功为，现用波长为的光照射铝的表面，使之产生光电效应．已知电子的电量为e，普朗克常量为h，真空中光速为c。求：
(1)光电子的最大初动能；
(2)电压表示数至少为多大时电流表示数才为零。
14．铝的逸出功是4.2eV,现在将波长200nm的光照射铝的表面.h=6.63×10-34JS，求
(1)光电子的最大初动能
(2)铝金属的遏止电压
(3)铝的截止频率(结果保留两位有效数字)
参考答案
1．D
【解析】
当滑动变阻器向右移动时，正向电压增大，光电子做加速运动，需讨论光电流是否达到饱和，从而判断电流表示数的变化．发生光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的极限频率时，会发生光电效应，而光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，当将电源的正负极调换，即加反向电压，则电流表可能没有示数，也可能有示数．
【详解】
A．滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和电流，则电流表的示数可能不变，故A错误；
B．如果改用紫光照射该金属时，因频率的增加，导致光电子最大初动能增加，则电流表一定有示数，故B错误；
C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，则光电子的最大初动能增加，但单位时间里通过金属表面的光子数没有变化，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也不变，饱和电流不会变化，则电流表的示数不一定增大，故C错误；
D．电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移一些，此时的电压仍小于反向截止电压，则电流表仍可能有示数，故D正确．
【点睛】
本题考查光电效应基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记并理解这些基础知识点和基本规律，注意饱和电流的含义，及掌握紫光与绿光的频率高低．理解饱和电流与反向截止电压的含义，注意光电子最大初动能与入射光的频率有关．
2．A
【解析】
ABD．光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据可知，入射光的频率越高，对应的截止电压越大，A光、C光的截止电压相等，所以A光、C光的频率相等，则波长相同，同时它们的最大初动能也相等，而B光的频率最大，能量大，则最大初动能也大，且对应的波长最小，即A、C两束光的波长要比B的波长大，故A正确，BD错误；
C．由图可知，A的饱和电流最大，因此A光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多，故C错误。
故选A。
3．A
【解析】
ABC．根据可知，入射光的频率越高，对应的截止电压越大。从图象中看出，a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等，则它们的最大初动能也相等，而b光对应的截止电压最大，所以b光的频率最高，b光的波长最短，b光对应的光电子最大初动能也最大，根据图示可知，a光光强大于c光，选项A正确，BC错误；
D．当电压增加到达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，选项D错误。故选A。
4．A
【解析】
A．由图乙可知，加反向电压时，a先减小到零，因此光子a 产生的光电子的遏止电压最小，A正确；
B．由图乙可知，光子c 产生的光电子的遏止电压最大，因此初动能最大，B错误；
C．根据
光子c的能量最大，频率最高，在同种介质中，折射率最大，C错误；
D．光子a的能量最小，频率最低，折射率最小，根据
在同一介质中光子a 的临界角最大，D错误。
故选A。
5．B
【解析】
A．能否产生光电效应，取决于入射光的频率，与入射光的强度无关，故A错误；
B．光的强度减弱，频率不变，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，光电流减弱，故B正确；
CD．根据光电效应方程
知入射光的频率不变，则最大初动能不变，故C错误，D错误。
故选B。
6．A
【解析】
AB．在白光的七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据折射定律知光进入玻璃球折射后红光的折射角较大，由玻璃球出来后将形成光带，而两端分别是红光和紫光，根据光路图可知M、N、P、Q点的光的颜色分别为紫、红、红、紫，由公式可知，在玻璃球中照射到N点的光比照射到M点的光传播速度大，故A正确，B错误；
C．由光路的可逆性可知光在水珠内的角度都是相等的，因此射出水珠的角度和入射水珠的角度相等，不会发生全反射，光不会消失，故C错误；
D．M、N点的光的颜色分别为紫、红，由
可知，照射到M的光遏止电压高，故D错误。
故选A。
7．D
【解析】
光子的能量由光的频率决定，同一束单色光的频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同，由
照射光子能量相同，逸出功不同，则光电子最大初动能不同。由于光电子最大初动能不同，则光电子的最大速度不同，即光电子的最大动量不相同，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．D
【解析】
现用频率为（）的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，单色光只有照射锌板才能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能．临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零．根据动能定理有：，所以；
由平行板电容C的定义可得：，其中为常数，
所以：，选项D正确．
【点睛】首先利用光电效应方程求出电子的最大初动能，然后理解电容器最终带电量的含义：即电子不能再运动到负极板，列动能定理的方程，其临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零，联立方程即可求解电量的最终表达式．
9．BD
【解析】
B.根据eUc=Ek=hv-W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故B正确；
A. 甲光、乙光的频率相等，由图可知，甲光饱和光电流大于乙光，因此甲光的光强大于乙光的光强，故A错误；
C.极板的逸出功只与极板金属的材料有关，与入射光无关，选项C错误；
D. 丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，故D正确；
10．BD
【解析】
A．光电管中的电场水平向右，电子从金属板逸出后，受到的电场力水平向左，电子做加速运动，所以电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能大，A错误；
B．向右移动滑动变阻器，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确；
C．根据光电效应方程，结合遏止电压
整理得
③光子的遏止电压大于①光子的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C错误；
D．①②遏止电压相同，①②频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D正确。
故选BD。
11．
【解析】根据动能定理、光速与波长和频率的关系公式c=λf、光量子方程E=hν，有eU≥E；c=λν；E=hν；解得：
12．6.5×10﹣27
【解析】
根据光电效应方程，Ekm=hν-W=hν-hνc；
则有：
再依据，及，则有：
13．(1)；(2)
【解析】
根据光电效应方程Ekm=hv-W0，求解光电子的最大初动能；当光电管两极间存在反向电压时，电子做减速运动，光电流恰好为零时，光电子达到K极的速度恰好为零，根据动能定理求解。
【详解】
(1)根据光电效应方程
Ek＝hν－W0
根据
最大初动能
(2)电流表示数为零时，根据动能定理有
eUc＝Ek
代入
解得
【点睛】
本题主要考查了光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系。
14．（1）3.3×10-19J （2）2.1V （3）1.0×1015Hz
【解析】（1）光子的能量
根据爱因斯坦光电效应方程有
所以光电子的最大初动能为
（2）遏止电压满足，所以
（3）当光电子逸出时的动能为零时,再减小照射光的频率,便不能发生光电效应了,所以截止频率满足，解得