1.(2017·北京高考)2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲,大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空光速c=3×108 m/s)

(　　)

A.10-21 J　　B.10-18 J　　C.10-15 J　　D.10-12 J

【解析】选B。能够电离一个分子的能量即为一个极紫外波段的光子所具有的能量,E=hν=h=6.6×10-34× J≈2×10-18 J,B选项正确。

2.(2018·保定模拟)如图所示,在验电器上安装一个铜网,使其带电,验电器金属箔张开一定角度。用紫外线照射铜网,验电器金属箔的张角保持不变。再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处,用同一紫外线照射锌板时,发现金属箔张开角度减小。下列相关说法中正确的是 (　　)

A.増加紫外线的强度照射铜网,金属箔张角将变大

B.紫外线的频率大于金属锌的截止频率

C.铜网带负电

D.改用紫光照射锌板,验电器的金属箔张角也一定减小

【解析】选B。根据用紫外线照射铜网,验电器金属箔的张角保持不变;再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处,用同一紫外线照射锌板时,发现金属箔张开角度减小,说明逸出的光电子跑到铜网上,导致其电量减小,当増加紫外线的强度照射铜网,金属箔张角将变更小,由此可知,铜网带正电,故A、C项错误;只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率,才会发生光电效应,故B项正确;根据光电效应产生条件,当改用紫光照射,则紫光频率小于紫外线,因此可能不发生光电效应现象,则验电器金属箔不一定张开,故D项错误。

【加固训练】

(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是 (　　)

A.增大入射光的强度,光电流增大

B.减小入射光的强度,光电效应现象消失

C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应

D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大

【解析】选A、D。增大入射光的强度,单位时间内照到单位面积上的光子数增加,光电流增大,故A项正确;减小入射光的强度,只是光电流减小,光电效应现象是否消失与光的频率有关,而与光的强度无关,故B项错误;改用频率小于ν的光照射,但只要光的频率大于极限频率ν0仍然可以发生光电效应,故C项错误;由爱因斯坦光电效应方程hν-W逸=mv2得:光频率ν增大,而W逸不变,故光电子的最大初动能变大,故D项正确。

3.在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a中的光强大于实验b中的光强,实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示,则下列图中可能正确的是 (　　)

【解析】选A。光电流恰为零,此时光电管两端加的电压为遏止电压,对应的光的频率为截止频率,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大,由于入射光的频率没有变,故遏止电压相同,即图线与横轴的交点相同。由于a光的光强大于b光的光强,所以a的饱和电流大于b的饱和电流。故A项正确、B、C、D项错误。

4.(新题预测)(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为

3.2 eV的光照射到光电管上时,电流表G的读数为0.2 mA。移动变阻器的触点c,当电压表的示数大于或等于0.8 V时,电流表读数为0,则 (　　)

A.光电管阴极的逸出功为2.4 eV

B.电键S断开后,电流表G示数不为0

C.光电子的最大初动能为0.8 eV

D.改用能量为2 eV的光子照射,电流表G也有电流,但电流较小

【解题指导】解答本题时应注意以下两点:

(1)爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0中,各个物理量的含义及影响因素。

(2)产生光电效应的实验规律。

【解析】选A、B、C。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0.8 V时,电流表示数为0,知道光电子点的最大初动能为0.8 eV,根据光电效应方程Ekm=hν-W0,W0=3.2 eV-0.8 eV=2.4 eV,故A、C项正确;电键S断开后,用光子能量为3.2 eV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,故B项正确;改用能量为2 eV的光子照射,由于光电子的能量小于逸出功,不能发生光电效应,无光电流,故D项错误。