物理选择性必修 第三册2 光电效应习题

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．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最大的是（　　）

A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光

2．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）

A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象

B．饱和光电流的强度与入射光的强度有关，且随入射光强度的增强而减弱

C．金属的逸出功与入射光的频率成正比

D．用不可见光照射某金属，不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大

3．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的频率为ν，碰撞后的频率为ν′，则碰撞过程中（　　）

A．能量守恒，动量守恒，且ν＝ν′ B．能量不守恒，动量不守恒，且ν＝ν′

C．能量守恒，动量守恒，且ν＜ν′ D．能量守恒，动量守恒，且ν＞ν′

4．下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（   ）

A．光子的能量与光的频率成正比

B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大

C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性

D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性

5．一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是

A．b光的光子能量较大

B．a光在水中传播速度比b光小

C．该两种单色光由水中射向空气时a光发生全反射的临界角较大

D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距

6．下列关于光电效应现象的表述中，错误的表述是（　　）

A．光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象

B．光电效应存在截止频率

C．照射光光强太弱时不可能发生光电效应

D．光电效应几乎是瞬时发生的

7．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知（　　）

A．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大

B．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大

C．单色光a和c的频率不同，且a光更弱些，a光频率最大

D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，c光频率最小

8．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ek，改用频率2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）(　　)

A．Ek－hν B．2Ek C．Ek＋hν D．2hν－Ek

9．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　）

A．2.3×10-18 W B．3.8×10-19 W

C．7.0×10-10 W D．1.2×10-18 W

10．图甲所示是研究光电效应的电路图，图乙所示是光电流与电压的关系。根据图甲和图乙中提供的信息，下列说法正确的是（　　）

A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值

B．在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越小

C．蓝光比黄光的饱和电流大

D．对一定颜色（频率）的光，光越强，遏止电压越高

11．光电效应实验装置如图所示．用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应，已知逸出功为W，普朗克常量为h，电子电量为e．调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当电流表示数恰好减小到零时，电压表的示数U可能是下列的

A．U= B．U=  C．U= 2hν- W D．U=

12．光电子飞出金属表面的动能大小取决于（　　）

A．入射光的频率 B．入射光的强度

C．金属板的表面积 D．入射光与金属板之间的夹角

13．研究光电效应现象的实验装置如图（a）所示，用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图（b）所示。已知电子的质量为m，电荷量为－e，黄光和蓝光的频率分别为v1和v2，且v1<v2。则下列判断正确的是（　　）

A．U1 <U2

B．图（b）中的乙线是对应黄光照射

C．根据题述条件无法算出阴极K金属的极限频率

D．用黄光照射时，光电子的最大初动能为eU2

14．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为（　　）

A．W=3.1eV     Ek=4.5eV B．W=1.9eV     Ek=2.leV

C．W=1.7eV     Ek=1.9eV D．W=1.5eV     Ek=0.6eV

15．在研究光电效应的实验中，两个实验小组用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效放，则下列判断正确的是（　　）

A．光电子的最大初动能相同

B．饱和光电流一定不同

C．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

D．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc－v图像的斜率可能不同

二、填空题（共4题）

16．用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。现改用频率更大、强度较弱的单色光b照射该金属，则b光的光子能量_____a光的光子能量，单位时间内飞出金属表面的光电子数_____m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。

17．如图所示，用很弱的红光做双缝实验，通过控制暴光时间记录现象，分别得到了图a、图b和图c三张相片，其中暴光时间最长的相片是________,最能说明光具有波动性的相片是_______,这三张相片共同说明了光具有___________性．

18．用频率均为但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，__________（选填“甲”或“乙”）光的强度大。已知普朗克常量为，被照射金属的逸出功为，电子电量为，则遏止电压为__________。

19．某研究性学习小组设计了利用光电效应测量普朗克常量的实验，实验原理图如图甲所示，实验中通过测定遏止电压UC和对应入射光频率v的数据，即可求出普朗克常量h。该小组的一次实验数据记录如下：

（1）建立UC-v的坐标系，根据表中的数据，在图乙中描绘UC随v变化的图线______；

（2）已知元电荷e=1.6×10-19C，利用图乙画出的图线求出普朗克常量h______J·s（保留两位有效数字）；

（3）由于多种因素的影响，各条谱线对应的遏止电压和理论值相比都相差了ΔU，试分析对普朗克常量h的测量有没有大的影响：______。

三、综合题（共4题）

20．光照射到物体表面时，如同大量粒子与墙壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力。一台发光功率为的激光器发出一束频率为ν的激光，普朗克常量为h。

（1）求频率为ν的激光光子动量p和能量E；

（2）求该激光器每秒钟发出的激光光子的个数n；

（3）已知光束的横截面积为S，当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的压力的表达式。

21．已知某金属的极限波长为λ0，用波长为λ的光照射该金属表面，

求：（1）该金属的逸出功．

（2）逸出光电子的最大初动能．

22．（1）如图甲为光电管产生的光电子进行比荷测定的原理装置图，整个装置放在真空中，电源电动势为E，内阻为r，的总电阻为4r，两块水平的平行金属板分别由两种材料制成，其中N为锌板，M为铜板，两板相距为d，当仅锌板N受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关S，调节逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零，此时滑动变阻器Pb之间的阻值为。若切断开关S，在MN间加垂直于纸面磁感应强度为B的匀强磁场时，也恰能使电流计的电流为零。求

a.滑动变阻器Pb的阻值大小；

b.光电子的比荷为多大。

（2）现将装置中的部分器材拆除，如图乙所示。让频率为v紫外线弧光灯同时照射原来都不带电的锌板和铜板，已知锌板和铜板的极限频率分别为和，且，板面积为S，间距d保持不变。假设光电子全部到达另一极板。已知普朗克常量为h，电子的电量的绝对值为e，平行板电容器的电容决定式为。求

a.试导出电容器的最终所带的电荷量Q；

b.电容器内最终的场强E。

23．研究光电效应的规律实验的原理图如图（a）所示，按图（a）所示的电路将图（b）中实物连线．

参考答案：

1．D

2．D

3．D

4．A

5．B

6．C

7．B

8．C

9．A

10．A

11．A

12．A

13．A

14．B

15．C

16．     大于     小于

17．     图c     图c     波粒二象性

18．     甲    

19．          6.0×10-34~6.8×10-34    

（3）[3]各条谱线对应的遏止电压和理论值相比都增加ΔU，相当于在描出的图线向一侧平移了些许，不影响图像的斜率计第，对h的测量没有大的影响。

20．（1），；（2）；（3）

21．（1）h；（2）-h

22．（1） ，；（2） ，

23．