高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 光电效应当堂检测题

课时跟踪检测（十二）  光电效应  光电效应方程及其意义

A组—重基础·体现综合

1．当光照射在某种金属表面时，金属表面有电子逸出。如果该入射光的强度减弱，频率不变，则(　　)

A．可能不再有电子逸出金属表面

B．单位时间内逸出金属表面的电子数减少

C．逸出金属表面的电子的最大初动能减小

D．从光入射到光电子逸出的时间间隔延长

解析：选B　入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应，A错误；入射光的强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，光电流减弱，B正确；入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，C错误；光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，并不影响单个光电子的逸出时间，D错误。

2.如图所示为一真空光电管的应用电路，关于电路中光电流的饱和值，下列说法正确的是(　　)

A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率

B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度

C．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于光电管所加的正向电压的大小

D．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的光照时间

解析：选B　若在光电管中发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，故B正确，A、C、D错误。

3．如图甲所示是研究光电效应实验规律的电路。当用强度一定的黄光照射到光电管上时，测得电流表的示数随电压变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A．若改用红光照射光电管，一定不会发生光电效应

B．若改用蓝光照射光电管，图像与横轴交点在黄光照射时的右侧

C．若用频率更高的光照射光电管，则光电管中金属的逸出功变大

D．若照射的黄光越强，饱和光电流将越大

解析：选D　根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，红光的频率小于黄光的频率，红光照射不一定发生光电效应，但不是一定不会发生光电效应，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，蓝光的频率大于黄光的频率，则光电子的最大初动能增大，所以反向遏止电压增大，图像与横轴交点在黄光照射时的左侧，故B错误；光电管中金属的逸出功的大小是由材料本身决定的，与入射光的频率无关，故C错误；增加入射光的强度，则单位时间内产生的光电子数目增加，饱和光电流将越大，故D正确。

4．在两种金属a和b的光电效应实验中，测量反向遏止电压Uc与入射光子频率ν的关系，下图中正确的是(　　)

解析：选D　根据光电效应方程得Ekm＝hν－W0，又Ekm＝eUc，解得Uc＝ν－，则反向遏止电压Uc与入射光子频率ν的关系图像是不过原点的直线；对于不同的金属逸出功W0不同，则两图像的斜率相同，截距不同。故D正确。

5．用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则(　　)

A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大

B．金属A的逸出功比金属B的逸出功大

C．金属A的截止频率比金属B的截止频率低

D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速

解析：选C　根据光电效应方程mv2＝hν－W＝hν－hν0，由题意可知金属A的逸出功比金属B的逸出功小，金属A的极限频率比金属B的极限频率低，增大光照强度，单色光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中运动的速度小于光速，故C正确，A、B、D错误。

6．有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时(　　)

A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek

B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek

C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek

D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应

解析：选B　对a、b、c三束光由光电效应方程有：－W＝Ek，－W＝Ek，由以上两式得＝Ek，W＝Ek。当改用c光束照射该金属板时有：－W＝Ek－Ek＝Ek，B正确。

7．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。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·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

解析：选A　因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，t＝1 s，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W≈2.3×10－18 W，A正确。

8．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)

A．两组实验采用了不同频率的入射光

B．两组实验所用的金属板材质不同

C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大

解析：选B　由光子的能量E＝hν可知，若入射光子的能量不同，则入射光子的频率不同，A正确。由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek可求出两组实验的逸出功W均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误。由hν＝W＋Ek，W＝3.1 eV，当hν＝5.0 eV时，Ek＝1.9 eV，C正确。相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。

9．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：

(1)紫光光子的能量是多少？

(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？

(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？

(h＝6.63×10－34 J·s)

解析：(1)紫光光子的能量E＝hν＝h＝4.42×10－19 J。

(2)紫光频率ν＝＝6.67×1014 Hz，

因为ν＞ν0，所以能产生光电效应。

(3)光电子的最大初动能为

Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J。

答案：(1)4.42×10－19 J　(2)能　(3)1.36×10－19 J

B组—重应用·体现创新

10.(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图像，由图像可知(　　)

A．图像中的λ0是产生光电效应的最小波长

B．普朗克常量和光速的乘积hc＝Eλ0

C．该金属的逸出功等于－E

D．若入射光的波长为，产生的光电子的最大初动能为2E

解析：选BD　图像中的λ0是产生光电效应的最大波长，选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图像对应的函数关系式为Ek＝hc－W，由题图可知Ek＝0时，hc＝Eλ0，选项B正确；由Ek＝hc－W，并结合关系图像可得该金属的逸出功W＝E，选项C错误；若入射光的波长为，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D正确。

11.研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为遏止电压Uc。在下列表示光电效应实验规律的图像中，错误的是(　　)

解析：选B　当反向电压U与频率ν一定时，光电流与入射光强度成正比，A正确。遏止电压Uc与入射光频率的关系图像应为一条不过坐标原点的倾斜直线，B错误。当光强I和频率ν一定时，反向电压增大，光电流减小，若反向电压超过遏止电压Uc，则光电流为零，C正确。光电效应发生所需的时间小于10－9 s，D正确。

12．(2021·山东日照高二下期末)(多选)在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，用相同频率的单色光分别照射锌板和银板的表面，结果都能发生光电效应，实验电路如图甲所示，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是(　　)

A. 因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

B．饱和光电流一定不同

C．光电子的最大初动能不同

D．分别用不同频率的光照射同种金属之后绘制Uc-ν图像(ν为照射光频率，图乙为其中一个小组绘制的图像)，两小组绘制的图像的斜率可能不同

解析：选AC　根据光电效应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm可知，照射光的频率相同，对于逸出功不同的材料，遏止电压也不同，故A正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，即饱和光电流可能相同，故B错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，频率相同，逸出功不同，则光电子的最大初动能也不同，故C正确；因为Uc＝－，知图像的斜率为定值，即图像的斜率相同，故D错误。

13．几种金属的逸出功W0见下表：

用一束可见光照射上述金属的表面，已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m·s－1。

(1)请通过计算说明哪些金属能发生光电效应？

(2)照射哪种金属时逸出的光电子最大初动能最大？最大值是多少？

解析：(1)波长越小，光子频率越大，根据最小波长求出最大的光子能量。由E＝hν，ν＝，联立得E＝h

将λ＝4.0×10－7 m代入，

解得E≈4.97×10－19 J。

根据光电效应规律可知，入射光的频率大于金属的极限频率可发生光电效应，又极限频率ν0＝，则可见光能使钠、钾、铷发生光电效应。

(2)根据光电效应方程可知，Ekm＝E－W0，入射光的光子能量E越大，金属的逸出功W0越小，则逸出的光电子初动能越大。根据表格数据知，照射金属铷时，逸出的光电子最大初动能最大。

将E＝4.97×10－19 J和W0＝3.41×10－19 J代入，解得Ekm＝1.56×10－19 J。

答案：(1)能使钠、钾、铷发生光电效应

(2)铷　1.56×10－19 J