广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：2.1光电效应 同步练习（含解析）

2.1光电效应
1．某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P也恰好位于滑动变阻器的中点．实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是
A．若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大
B．若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大
C．若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大
D．若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为0
2．如图所示为研究光电效应的电路图。当入射光频率为时，对应的遏止电压为U1，入射光的频率为时，对应的遏止电压为U2，则（　　）
A． B．
C． D．
3．可见光的波长的大致范围是400~760nm。表给出了几种金属发生光电效应的极限波长，下列说法正确的是（　　）
A．表中所列金属，钾的逸出功最大
B．只要光照时间足够长或强度足够大，所有波长的可见光都可以使钠发生光电效应
C．用波长760nm的光照射金属钠、钾，则钠逸出的光电子最大初动能较大
D．用波长400nm的光照射金属钠、钾，则钾逸出的光电子最大初动能较大
4．对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应现象（　　）
A．入射光的强度大于某一极限强度
B．入射光的波长大于某一极限波长
C．入射光照射时间大于某一极限时间
D．入射光的频率大于某一极限频率
5．用两种不同频率的光A和B照射同一种金属，都能发生光电效应，光电子的最大初动能分别是Eka、Ekb，如果Eka > Ekb，则以下说法正确的是
A．A光波长大于B光波长
B．A光频率小于B光频率
C．A光对应的遏止电压大于B光对应的遏止电压
D．A光对应的饱和光电流一定大于B光对应的饱和光电流
6．在探究某金属发生光电效应实验时，根据得到的数据作出了光电子的最大初动能Ek与入射光频率v之间关系的图象，如图所示。已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，则下列说法正确的是（　　）
A．入射光的频率大于才会发生光电效应现象
B．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大
C．用频率是的光照射该金属，则遏止电压为
D．用频率是的相同强度的光照射该金属，则饱和电流不变
7．如图所示，a、b间接输出电压恒为2V的电源，用频率为ν的单色光照射光电管的金属板K，已知该金属的逸出功为3.5eV，普朗克常量用h表示，下列情形中能使电流表G指针偏转的是（　　）
A．照射光子的能量=3eV，a接电源正极
B．照射光子的能量=4eV，a接电源正极
C．照射光子的能量=5eV，a接电源负极
D．照射光子的能量=6eV，a接电源负极
8．在光电效应实验中，用甲、乙、丙三束单色光照射同一光电管，得到的光电流与光电管两端电压之间的关系曲线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．甲与丙频率相同
B．乙波长大于丙波长
C．甲照射光电管产生的光电子的最大初动能大于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能
D．乙照射光电管产生的光电子的最大初动能大于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能
9．如图所示，ABC为一玻璃三棱镜的截面，两种单色光a、b沿MN方向垂直于AB面射入（N点为MN和AB的交点），在AC面发生全反射后从BC面的O点射出。则下列说法正确的是（　　）
A．从AB面射入到BC面射出，b光用的时间比a光长
B．若∠MNA逐渐变小，a光比b光先从AC面透出
C．a、b光从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
D．a、b光分别照射同一光电管发生光电效应时，a光使光电管逸出的光电子最大初动能小
E.a、b光分别通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻干涉条纹间距大
10．在研究光电效应时，小强分别用频率为的激光照射不同的金属，已知两种金属的极限频率分别为、，最大初动能分别为、，测得光电流强度分别为、，遏止电压分别为、。则下列正确的说法是（　　）
A．如果 ，则 B．如果，则 Ek1 Ek2
C．如果 ，则 D．如果，则
11．已知氢原子基态能级E1，激发态能级En＝ (n＝2，3，…)，普朗克常量为h，光速为c，则氢原子从n＝4向n＝2跃迁时发出光的波长为________；若此光恰好使某金属产生光电效应，一群处于n＝4能级的氢原子发出的光中，共有________种频率的光能使该金属产生光电效应．
12．用频率为ν的光照射某光电管，发射的光电子的最大初动能为E，若改用频率为2ν的光照射该光电管，则发射的光电子的最大初动能是_____________
13．某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为e/m，求：
(1)阴极K所用金属的极限频率；
(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.
14．在某光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系如图所示，若该直线的斜率为k，横轴截距为b，电子电荷量的绝对值为e，求：
（1）普朗克常量h？
（2）材料的逸出功W0？
参考答案
1．B
【解析】
用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明绿光的频率大于该光电管的极限频率，若换用紫光照射，则一定可产生光电效应，但光电流大小与光强有关，所以光电流大小变化情况不能确定，选项A错误；增大绿光的光照强度，则单位时间内从阴极逸出的光电子的数量一定增多，光电流变大，电流计的示数一定变大，选项B正确；此时加在光电管两端的电压为零，若将滑动触头P向右移动，加在光电管两端的电压为正向电压，则在电场力的作用下，到达阳极的光电子数会增多，而达到饱和光电流后，光电流的大小不会随着正向电压的增大而增大，选项C错误；若将滑动触头P向左滑动，加在光电管两端的电压为反向电压，则在电场力作用下，到达阳极的光电子数会减小，电流计的示数不断减小，若最大反向电压小于遏止电压，则电流计的示数不能减为零，选项D错误；故选B.
【点睛】
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，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流；知道饱和光电流是由光强决定的．
2．D
【解析】
根据爱因斯坦光电效应方程和遏止电压和最大初动能的关系式可得
当入射光频率为时有
方程两边同时乘以2得
当入射光的频率为时有
可得
故A、B、C错误，D正确；
故选D。
3．D
【解析】
A．由逸出功与极限频率（极限波长）的关系
可得表中所列金属，钾的逸出功最小，A错误；
B．金属发生光电效应与光照时间和光照强度无关，只与极限频率（极限波长）有关。当波长小于542nm的可见光照射时，才可以使钠发生光电效应，B错误；
C．用波长760nm的光照射金属钠、钾，不发生光电效应， C错误；
D．用波长400nm的光照射金属钠、钾，则钾逸出的光电子最大初动能较大，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长，所以入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应。与入射光的强度和照射时间无关，D正确，ABC错误。
故选D。
5．C
【解析】
AB．根据爱因斯坦光电效应方程，用两种不同频率的光A和B照射同一种金属，光电子的最大初动能Eka > Ekb，所以A光频率大于B光频率，A光波长小于B光波长，故AB错误；
C．因为光电子的最大初动能Eka > Ekb，由遏制电压和最大初动能的关系
所以A光对应的遏止电压大于B光对应的遏止电压，故C正确；
D．发生光电效应所产生的饱和光电流与光照强度有关，所以无法判断A光对应的饱和光电流与B光对应的饱和光电流哪个大，故D错误；
故选C。
6．AC
【解析】
A．金属产生光电效应的极限频率为，该金属的逸出功为，当入射光的频率大于，才会发生光电效应现象，故A正确；
B．金属的逸出功的大小与入射光频率无关，由金属本身决定，故B错误；
C．根据光电效应方程则有
若用频率是的光照射该金属，则光电子的最大初动能是，而遏止电压为
故C正确；
D．用频率是的相同强度的光，由于光强不变，光的频率增大，则光源在单位时间内发射出的光子数减小，单位时间内逸出的光电子数目减少，所以饱和电流减小，故D错误；
故选AC。
7．BD
【解析】
A．照射光子的能量=3eV，小于金属的逸出功，则不能发生光电效应，即电流表G指针不会偏转，选项A错误；
B．a接电源正极，所加电压为正向电压；照射光子的能量=4eV，大于金属的逸出功，则能发生光电效应，则电流表G指针会偏转，选项B正确；
C．照射光子的能量=5eV，大于金属的逸出功，则能发生光电效应，光电子的最大初动能为Ekm=(5-3.5)eV=1.5eV；而a接电源负极，为反向电压UC=2V，则因为，则光电子不能到达A板，则电流表G指针不会偏转，选项C错误；
D．照射光子的能量=6eV，大于金属的逸出功，则能发生光电效应，光电子的最大初动能为Ekm=(6-3.5)eV=2.5eV；而a接电源负极，为反向电压UC=2V，则因为，则光电子能到达A板，则电流表G指针会偏转，选项D正确。
故选BD。
8．AD
【解析】
A．根据
可知甲与丙的截止电压相同，故二者频率相同，故A正确；
B．根据
可知同一光电管的逸出功相同，乙的截止电压大于丙的截止电压，故乙波长小于丙波长，故B错误；
CD．根据
可知乙的截止电压大于甲和丙的截止电压，甲和丙的截止电压相同，故乙照射光电管产生的光电子的最大初动能大于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能，甲照射光电管产生的光电子的最大初动能等于丙照射光电管产生的光电子的最大初动能，故C错误，D正确。
故选AD。
9．ACD
【解析】
A．由图可知，玻璃对a光的折射率较小，由分析知，a光在玻璃中的光速最大，用时最短，故A正确；
BC．若∠MNA变小，在AC面入射角增大，则由可知，入射角大于临界角，不会有光透出，且a光的临界角大于b光，故B错误，C正确；
D．因为a光的折射率较小，a光的频率减小，根据可知，a、b光分别照射同一光电管发生光电效应时，a光使光电管逸出的光电子最大初动能小，选项D正确；
E．因为a光的频率小，波长大，则由可知，a、b光分别通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻干涉条纹间距大，选项E错误。
故选ACD。
10．BC
【解析】
A．而光电流强度仅与入射光的强度有关，则，因此A错误；
B．由题意可知两金属的逸出功分别为、，根据爱因斯坦光电效应方程有可知，极限频率越大的金属最大初动能越小，则B正确；
C．又，则最大初动能与遏止电压成正比，则C正确；
D．根据上述有，遏止电压随逸出功的增大而减小，如果，则，D错误。
故选BC。
11． 4
【解析】根据波尔理论可知，氢原子从n＝4向n＝2跃迁时发出光的波长： ，即，解得；除从n＝4向n＝2跃迁时发出光外，还有从4→1，3→1，2→1的跃迁放出的光子都大于从4→2的跃迁，故群处于n＝4能级的氢原子发出的光中，共有4种频率的光能使该金属产生光电效应.
12．hν＋E
【解析】根据，金属的逸出功为，若改用频率为2ν的光照射该光电管，则发射的光电子的最大初动能
13．（1） ．（2） ．
【解析】（1）由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理．
?eU′1＝0?mv12，
?eU2＝0?mv22
根据光电效应方程
mv12＝hv1?W0
mv22＝hv2?W0
其中W0=hv0
解以上各式得
（2）由以上各式得，
eU1=hv1-W0，eU2=hv2-W0
解得h=．
点睛: 解决本题的关键掌握光电效应方程以及遏止电压与最大初动能的关系，并能灵活运用．
14．：（1）普朗克常量ek；（2）材料的逸出功ekb．
【解析】根据动能定理有： meve2=eUc，
与爱因斯坦光电效应方程： meve2=hν-W0?可得：遏制电压，
结合UC-V图，斜率即，
可得：普朗克常量h=ek，所用材料的逸出功W0=ekb．
点睛:本题考查了爱因斯坦光电效应方程EK=hγ-W，注意将有关的物理知识和数学的图线联系起来，培养用数学知识解决物理问题的能力．