2.1 光电效应 同步练习（粤教版选修3-5）

2.1 光电效应 同步练习（粤教版选修3-5）
图2－1－4
1.(单选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图2－1－4所示，这时(　　)
A．锌板带正电，指针带负电
B．锌板带正电，指针带正电
C．锌板带负电，指针带正电
D．锌板带负电，指针带负电
解析：选B.锌板原来不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针亦带正电．故选B项．
2．(单选)光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值(　　)
A．只跟入射光的频率有关
B．只跟入射光的强度有关
C．跟入射光的频率和强度都有关
D．除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关
解析：选A.根据光电效应的规律知，光电子的最大初动能Ek只取决于入射光的频率ν，故A选项正确．
图2－1－5
3.(单选)如图2－1－5为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有(　　)
A．加大照射光强度
B．换用波长短的光照射
C．将P向B滑动
D．将电源正负极对调
解析：选B.由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则它受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低．这与光强、外加电压的大小及方向均无关．可见要使指针发生偏转需增大照射光频率即缩短照射光的波长．
图2－1－6
4.太阳能光－电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射直接转换成电能．如图2－1－6所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．
(1)在图上标出电源和电流表的正、负极；
(2)入射光应照射在________极上；
(3)若电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少________个．
解析：由图可以看出，光电管的B极为阴极，所以光应照在B极上．要形成光电流，应加正向电压，即电源左边是正极，右边是负极．电流表是上正下负．
Q＝It＝10×10－6×1 C＝10－5 C，而n＝，所以含有6.25×1013个光电子．
答案：(1)电源左边是正极，右边是负极．电流表是上正下负．
(2)B　(3)6.25×1013
一、单项选择题
1．用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中可行的是(　　)
A．增大光电管上的加速电压
B．增大绿光的强度
C．延长绿光的照射时间
D．改用强度较小的紫光照射
解析：选D.增加最大初动能的方法只能从增加入射光的频率入手，与入射光的强度和照射时间无关，所以选项B、C错误，选项D正确．增大光电管上的加速电压只能增加光电流，不能增加光电子的最大初动能，所以选项A错误．
2．关于光电管，下列说法正确的是(　　)
A．光电管能把电信号转变为光信号
B．光电管能把光信号转变为电信号
C．光电管能放大光信号
D．光电管工作时阳极电势低于阴极电势
解析：选B.光电管只能将光信号转变成电信号，而不能放大光信号，光电管工作时，阳极电势要高于阴极电势，才能保证电路中始终有光电流．
图2－1－7
3.太阳能光—电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．如图2－1－7所示是测定光电流的电路简图，给光电管加正向电压．则下列说法正确的是(　　)
A．a端应接电源负极
B．增加电源电压，微安表读数将明显增加
C．增大入射光强度，微安表读数将明显增加
D．增大入射光频率，微安表读数将明显增加
解析：选C.由题图可知B端为阴极，B上会有光电子产生，因此正向电压应该a端接电源的正极，所以选项A错误．当光电流未达到最大时，增加电源电压，光电流会增大，但当光电流达到最大值后，再增加电源电压，光电流不会增加，所以选项B错误．光电流主要与入射光的强度有关，增大入射光的强度，光电流会明显增加，所以选项C正确，D错误．
图2－1－8
4.如图2－1－8所示是光电管使用原理图，下列说法不正确的是(　　)
A．该装置可实现光信号与电信号转变
B．如果灵敏电流计不显示读数，可能是因为入射光频率过低造成的
C．如果把电源反接，电流表示数肯定为零
D．如果断开电键S，电流表示数不一定为零
解析：选C.光电管的工作原理就是把光信号转变为电信号，该题图中电源为正向电源，阴极发射出光电子后在电场力作用下将向阳极A移动，如果灵敏电流计不显示示数，说明阴极K未发射光电子，这就说明照射光频率太低，未达到极限频率的缘故，如果此图中电流表显示示数，表明该金属发生了光电效应，有光电子打出，这时如果将电源反接，光电子的最大初动能大于光电子从阴极移向阳极克服电场力所做的功时，灵敏电流计将仍有示数，所以C不正确．如果图中断开电键S，若原来灵敏电流表示数不为零，则此时仍不为零；若原来为零，则现在仍为零．
5．在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是(　　)
A．增加光照时间　　　　 B．增大入射光的波长
C．增大入射光的强度 D．增大入射光的频率
解析：选D.在正向电压一定的情况下，光电子到达阳极的速度应取决于光电子逸出金属表面时的最大初动能，与入射光的强度和光照时间无关，所以选项A、C错误．而最大初动能与入射光的频率有关，频率越大，最大初动能越大，所以选项B错误，选项D正确．
图2－1－9
6.利用光电管研究光电效应的实验装置如图2－1－9所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A．用紫外光照射，电流表不一定有电流通过
B．用红外光照射，电流表中一定无电流通过
C．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到a端，电流表中一定无电流通过
D．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向b端滑动时，电流表示数可能不变
解析：选D.因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过．故A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红外光照射时不一定发生光电效应，故B错误；即使UAK＝0，电流表中也有电流，所以C错误；当滑动触头向b端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前电流已经达到饱和电流，那么再增大UAK，光电流也不会增大，所以D正确．
二、双项选择题
7．当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是(　　)
A．验电器内的金属箔带正电
B．有电子从锌板上飞出来
C．有正离子从锌板上飞出来
D．锌板吸收空气中的正离子
解析：选AB.发生光电效应时有光电子逸出，锌板上将由于缺少电子而带正电，所以选项A、B正确，选项C、D错误．
图2－1－10
8.光电效应实验的装置如图2－1－10所示，则下面说法中正确的是(　　)
A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
解析：选AD.将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D选项正确．绿光不能使锌板发生光电效应．
9．三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰可使金属逸出光电子，若入射光的波长λA>λB>λC，则(　　)
A．用入射光A照射金属b或c，金属b、c均可发生光电效应现象
B．用入射光A、B同时照射金属c，金属c可发生光电效应现象
C．用入射光C照射a或b，金属a、b均可发生光电效应现象
D．用入射光B或C，照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象
解析：选CD.由于入射光的波长关系λA>λB>λC，可知，它们的频率关系是：νA<νB<νC，故由C照射a或b一定能发生光电效应，用B或C照射a也一定能发生光电效应．
图2－1－11
10.在如图2－1－11所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应．那么(　　)
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
解析：选AC.光电效应中，当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，因此νa>νb，A项正确，B项错．光电管中电子向左流，因此回路电流顺时针，即电流表G中电流从a流向b，故C项正确，D项错．
三、非选择题
11．如图2－1－12所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．
图2－1－12
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________．(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针______(填“有”或“无”)偏转．
解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将变小．注意，静电计与锌板带同种电荷．
(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须高于这种金属的极限频率，而与照射光的强度无关．用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光的要低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转．
答案：(1)减小　(2)无
12．如图2－1－13所示为对光电管产生的光电子进行荷质比测定的原理图，两块平行金属板间距离为d，其中N为锌板，受紫外光照射后将激发出沿不同方向运动的光电子．开关S闭合，电流表A有读数，若调节变阻器R，逐渐增大极板间的电压，A表读数逐渐减小，当电压表示数为U时，A表读数恰为零；断开S，在M、N间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为B时，A表读数也为零．
图2－1－13
求光电子的荷质比e/m.
解析：A表读数为零，表明这时逸出的光电子即使具有最大初动能，也不能达到M板，有eU＝mv，断开S，在M、N间加匀强磁场，若以最大速率运动的光电子做半径为d的圆周运动，则A表的读数也恰为0，故得半径：
R＝d＝，得＝.
答案：