物理人教版 (2019)第四章 原子结构和波粒二象性2 光电效应精练

4.2光电效应同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．已知金属甲发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系如直线1所示。现用某单色光照射金属甲的表面，产生光电子的最大初动能为，若用同样的单色光照射乙表面，产生的光电子的最大初动能为，如图所示，则金属乙发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系图应是（　　）

A． B． C． D．都可能

2．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

3．下列实验中能证实光具有粒子性的是（　　）

A．光电效应实验 B．光的色散实验

C．光的圆孔衍射实验 D．光的双缝干涉实验

4．关于电磁波下列说法正确的是（　　）

A．可见光不是电磁波

B．微波炉用来加热的微波不是电磁波

C．黑体既会吸收电磁波也会反射电磁波

D．电磁波传播是一份一份的，每一份称为一个光子

5．在某次光电效应实验中，得到了入射光频率v与遏止电压Uc的关系如图所示。该直线的斜率为k，截距为b，电子电荷量为e，则下列说法正确的是（　　）

A．实验所用金属材料的逸出功可表示为

B．普朗克常量可表示为ke

C．若换另外一种金属实验，则k会发生变化

D．若换另外一种金属实验，则b不会发生变化

6．关于光电效应，下列说法正确的是

A．光电效应说明光具有粒子性，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的

B．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子

C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短

D．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

7．根据爱因斯坦光子说，光子能量等于（为普朗克常量，为真空中的光速和波长）

A． B． C． D．

8．A、B两种光子的频率分别为v、2v，照射同一光电管所产生的光电子最大初动能之比为1：3。普朗克常量用h表示，下列说法正确的是（　　）

A．该光电管内金属的逸出功为0.6hv

B．A、B两种光子的动量之比为2：1

C．A、B两种光子对应的截止电压之比为1：2

D．用A、B两种光做双缝干涉实验，在相同条件下相邻亮条纹间距之比为2：1

9．光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的方向而发生散射，康普顿对散射的解释为（　　）

A．虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变

B．由于电子受碰撞后得到动量，散射后的光子频率低于入射光的频率

C．入射光引起物质内电子做受迫振动，而从入射光中吸收能量后再释放，释放出的散射光频率不变

D．光子从电子处获得能量，因而频率增大

10．某中学实验小组的同学在研究光电效应现象时，设计了如图所示的电路，用蓝光照射阴极时，电路中的电流计有示数。则下列正确的是（　　）

A．用紫光照射阴极时，电流计一定没有示数

B．用黄光照射阴极时，电流计可能有示数

C．用蓝光照射阴极时，将滑片向左移动电流计一定没有示数

D．用蓝光照射阴极时，将滑片向右移动电流计示数一定增大

11．用能量为5.0eV的光子照射某金属表面，金属发射光电子的最大初动能为1.5eV，则该金属的逸出功为（　　）

A．1.5eV B．3.5eV C．5.0eV D．6.5eV

12．普朗克对能量量子化的发现，开启了人类认识世界的新纪元。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器t时间内发射的光子数为（　　）

A． B． C． D．λpthc

13．2019年10月31日，重庆半导体光电科技产业园正式开工建设，标志着我国对光电效应的研究转型为自主研发，下列有关光电效应的说法正确的是（     ）

A．某种单色光照射到金属表面时，只要光足够强就能发生光电效应，与频率无关

B．任何金属都存在截止频率，入射光的频率必须大于该金属的截止频率时才能发生光电效应

C．若某单色光照在金属表面已发生光电效应，不改变光强的条件下增大入射光的频率，形成的饱和光电流将随之增大

D．发生光电效应时，入射光的频率越大，要使具有最大初动能的光电子的动能减为零所需反向电压就越小

14．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压UC与入射光的频率v的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和-b，电子电荷量的绝对值为e，则（　　）

A．普朗克常量可表示为

B．若更换材料再实验，得到的图线k改变，b改变

C．所用材料的逸出功可表示为eb

D．b由入射光决定，与所用材料无关

15．如图，若x轴表示时间，y轴表示位移，则该图像反映了质点从某时刻起做匀速直线运动时，位移与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其它的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的（　　）

A．若x轴表示长度，y轴表示力的大小，则该图像可以反映在弹性限度内，一根可以拉伸和压缩的轻弹簧，其弹力的大小与弹簧长度之间的关系

B．若x轴表示时间，y轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系

C．若x轴表示频率，y轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系

D．若x轴表示距离，y轴表示势能，则该图像可以反映两个分子间，分子势能随分子间距离变化的关系

二、填空题（共4题）

16．在某次光电效应实验中，得到的遏制电压与入射光的频率的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为和，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为_______，所用材料的逸出功可表示为_______．

17．用单色光照射某种金属表面发生光电效应。已知单色光的频率为，金属的逸出功为W，普朗克常数为h，光电子的最大初动能为，它们之间关系的表达式______。

18．铝的逸出功为W0，现用波长为的光照射铝的表面。已知普朗克常数为h，电子的电荷量为e，光在真空或空气中的传播速度为c，求：（结果用已知字母表示）

(1)光电子的最大初动能________J

(2)遏止电压___________V

(3)铝的截止频率____________Hz

19．为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光子”的概念，并给出了光电效应方程．但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性，实验电路如图1所示．

（1）为了测量遏止电压UC与入射光频率的关系，实验中双刀双掷开关应向____闭合．（填“ab”或“cd”）

（2）如果实验所得UC-υ图象如图2所示，其中U1、υ1、υ0为已知量，电子电荷量e，那么：

①只需将__________________与普朗克常量h进比较，若在误差许可的范国内二者相等，则证明“光电效应方程”是正确的．

②该实验所用光电管的K极材料的逸出功为___________________．

三、综合题（共4题）

20．铝的逸出功是3.0eV，现在用波长为300nm的光照射铝的表面有光电子逸出，其中普朗克常量，电子的电荷量为。求：

(1)光电子的最大初动能？

(2)金属铝的遏止电压？

(3)铝的截止频率？

21．如图所示电路可研究光电效应的规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为5.0V；现保持滑片P位置不变，求：

(1)光电管阴极材料的逸出功；

(2)若改用光子能量为12.5eV的光照射阴极K，则到达阳极A时光电子的动能的最大值。

22．如图为研究光电效应的装置示意图，该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面（纸面）内，垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置，板N中间有一小孔O。有一由x轴、y轴和以O为圆心、圆心角为90°的半径不同的两条圆弧所围的区域Ⅰ，整个区域Ⅰ内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为B1、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域Ⅰ右侧还有一左边界与y轴平行且相距为l、下边界与x轴重合的匀强磁场区域Ⅱ，其宽度为a，长度足够长，其中的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小可调。光电子从板M逸出后经极板间电压U加速（板间电场视为匀强电场），调节区域Ⅰ的电场强度和区域Ⅱ的磁感应强度，使电子恰好打在坐标为（a+2l，0）的点上，被置于该处的探测器接收。已知电子质量为m、电荷量为e，板M的逸出功为W0，普朗克常量为h。忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为ν的光照射板M时有光电子逸出，

（1）求逸出光电子的最大初动能Ekm，并求光电子从O点射入区域Ⅰ时的速度v0的大小范围；

（2）若区域Ⅰ的电场强度大小，区域Ⅱ的磁感应强度大小，求被探测到的电子刚从板M逸出时速度vM的大小及与x轴的夹角；

（3）为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域Ⅰ的电子都能被探测到，需要调节区域Ⅰ的电场强度E和区域Ⅱ的磁感应强度B2，求E的最大值和B2的最大值。

23．分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？

参考答案：

1．C

2．C

3．A

4．D

5．A

6．B

7．A

8．D

9．B

10．B

11．B

12．B

13．B

14．C

15．C

16．         

17．

18．              

19．     cd         

20．(1)；(2)；(3)

21．(1)4.5eV；(2)3.0eV

22．（1）；；（2）；；（3）；

23．