惠阳区第三中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5： 2.1光电效应 课时练（含解析）

2.1光电效应
1．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了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．丙光的频率大于乙光的频率
B．甲光的频率大于乙光的频率
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
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
2．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属 表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如下图。用频率为的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在k、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（　　）
A．U= B．U= C．U= 2hv-W D．U=
3．用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是
A．甲、乙两种单色光的强度相同
B．单色光甲的频率大于单色光丙的频率
C．三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短
D．三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小
4．美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压UC与入射光频率v的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h。电子电量用e表示，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中光电管两极间形成使电子加速的电场
B．该金属的截止频率是
C．图乙中图象的斜率即为普朗克常量
D．用同种颜色光照射金属板，光照强度越大，遏止电压越大
5．如图所示，用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时的初动能增大，应该（　　）
A．改用红光照射
B．改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温紫光照射
C．增大光电管上的加速电压
D．增大绿光的强度
6．如图所示的光电管，阴极K的极限频率为v0，现用频率为v（v > v0）的光照射在阴极上，下列说法正确的有
A．照射光强度越大，单位时间内产生的光电子数目就越多
B．阴极材料的逸出功等于hv
C．当在A、K之间加U的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为eU
D．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大2倍
7．美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h。电子电量用e表示，下列说法正确的是（ ）
A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
C．由图像可知，这种金属的截止频率为
D．由图像可求普朗克常量表达式为
8．如图甲所示为研究光电效应的电路图，当用一定频率的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流强度I，并绘制了如图乙所示的I﹣U图象。已知电子所带电荷量为e，图象中遏止电压Uc、饱和光电流Im及入射光的频率ν、普朗克常量h均为已知量。下列说法正确的是（　　）
A．阴极金属的逸出功为hν+│eUc│
B．阴极逸出电子的最大初动能为eUc
C．若仅增大入射光的频率ν，则光电子的最大初动能的数值也随之增大
D．若仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能的数值也随之增大
E.当用波长大于的光照射阴极K时，一定不能产生光电流
F.当用频率小于ν的光照射阴极K时，一定不能产生光电流
9．如图所示一束光通过三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光（　　）
A．三束光在真空中传播速度间的关系是
B．由水斜射入空气恰发生全反射时，c光的临界角最大
C．若b光束照射到某种金属表面上有光电子发出，则a光束照射到同种金属表面上发射出的光电子最大初动能将更大
D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距
10．在做光电效应的实验时，某种金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v的关系如图所示(A、C坐标值已知），由实验图象可求出
A．该金属的截止频率
B．普朗克常量
C．该金属的逸出功
D．单位时间内逸出的光电子数
11．通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压与入射光频率，作出的图像，由此算出普朗克常量h，图中频率，遏止电压、以及电子的电荷量e为已知，则：
①普朗克常量h=______________
②该金属的截止频率=______________
12．如图1所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示．则光电子的最大初动能为______J，金属的逸出功为_____J．（ 已知电子电量为 ）
13．铝的极限频率为1.1×1015Hz，现用频率为1.5×1015Hz的光照射铝的表面，有光电子逸出．已知普朗克常量为h=6.6×10-34J?s．求光电子的最大初动能．
14．用频率为1.00×1015Hz的紫外线照射钠的表面，释放出来的光电子的最大动能为1.86eV，求钠的光电效应极限频率.
15．人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？
参考答案
1．A
【解析】
A．在光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，遏止电压越大，丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，丙光的频率大于乙光的频率，A正确；
B．甲光和乙光的遏止电压相同，则它们的频率相同，B错误；
C．不同金属的截止频率不同，同一金属的截止频率相同，与入射光无关，所以乙光和丙光照射的阴极材料截止频率相同，C错误；
D．根据
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，D错误。
故选A。
2．A
【解析】
根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为，n=2，3，4…
则有
eU=nhv-W
解得
；n=2，3，4…
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．C
【解析】
A、甲乙两种单色光对应的遏止电压相同，则两种光的频率相同，但加正向电压时甲的饱和电流更大，说明甲光的光更强；故A错误.
B、D、由光电效应方程和可知遏止电压越大时，对应的光的频率越大，故；三种光照射同一金属，飞出的光电子的最大初动能关系为；故B，D均错误.
C、光在同种介质中传播的速度相同，由可得，；故C正确.
故选C.
4．B
【解析】
A．由图甲可知，光电管的阴极电势较高，因此光电管两极间形成使电子减速运动的电场，A错误；
B．由图乙可知，当频率减小到时，即便两极间不加电压，回路也没有电流，因此该金属的截止频率是，B正确；
C．根据光电效应方程和动能定理
整理得
①
因此图乙中图象的斜率为 ，C错误；
D．由①可知，遏止电压仅与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，因此用同种颜色光照射金属板，即使光照强增大，遏止电压也不变，D错误。
故选B。
5．B
【解析】
AB．由爱因斯坦光电效应方程
可知同种物质的逸出功相同，当入射光的频率增大时，最大初动能增大，而紫光的频率大于红光的频率，故应该改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，确定炉内的温紫光照射，故A错误，B正确；
CD．由爱因斯坦光电效应方程
可知与增大光电管上的电压或增大绿光的强度无关，故CD错误。
故选B。
6．AC
【解析】
在光电效应现象中，当频率一定时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，故A正确；逸出功W=hv0，B选项错误；若加反向电压U，光电流恰好为零，由动能定理可得，，故C选项正确；根据光电效应方程，有，显然， 与v不成正比，但随v的增大而增大，D选项错误
故选AC。
7．CD
【解析】
A．入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏制电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，A错误；
B．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误；
CD．根据
解得
则
当遏止电压为零时，，故CD正确。
故选CD。
8．BC
【解析】
AB．光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得
则得光电子的最大初动能为
根据爱因斯坦光电效应方程得，那么阴极金属的逸出功为
故A错误，B正确；
CD．根据爱因斯坦光电效应方程可知，若仅增大入射光的频率ν，则光电子的最大初动能的数值也随之增大，且光电子的最大初动能与光照强度无关，故C正确，D错误；
EF．波长大于的光即频率小于，但不一定小于金属的极限频率，故不一定不能产生光电流，故EF错误。
故选BC。
9．BC
【解析】
A．所有光在真空中传播速度相同，故A错误；
B．由光路图可知，三束光的折射率关系为
由可知，由水斜射入空气发生全反射时的临界角关系为
故B正确；
C．由可知，三束光的频率关系为，因此若能发生光电效应，则a光照射时产生的光电子最大初动能最大，故C正确；
D．由可知，，由可知，干涉间距条纹关系为
故D错误；
故选BC。
10．ABC
【解析】
ABC.根据可知，图像与横轴交点对应的是截止频率，与纵轴交点的绝对值对应的是逸出功的，根据，可求出普朗克常量，ABC正确．
D.单位时间逸出的光电子数目与光强有关，而图像得不出光强，所以不能判断，D错误．
11．①②
【解析】试题分析：①根据光电效应方程，
根据动能定理得， ，联立两式解得．
图线的斜率
解得
②根据得， ．
因为，则
考点：考查了光电效应
名师点睛：根据光电效应方程，结合动能定理，通过图线的斜率求出普朗克常量，根据光电效应方程，结合逸出功与截止频率的关系，列方程组求出金属的截止频率．
12．3.2×10﹣19；4.8×10﹣19J．
【解析】
试题分析：由图线可知，光电子的截止电压为2V,由动能定理可知光电子的最大初动能为；金属的逸出功为
考点：光电效应.
13．
【解析】
试题分析：由，即得：，
由得：。
考点：光电效应
【名师点睛】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．当发生光电效应时，入射光的频率越高，而金属的逸出功是一定，则光电子的最大初动能越大。
14．5.5×1014Hz
【解析】因逸出功：W=hγ0；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：EKm=hγ-hγ0
则
15．对应的是红外辐射，能量子值为2.12×10-22 J．
【解析】查表可得波长为940 μm的辐射为红外辐射，其能量子的值为： ．
点睛：本题考查普朗克常量和能量子值的求法，知道能量子公式和光速的公式是解题的关键，注意计算过程单位的同一．