人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性2 光电效应课文内容ppt课件

4.2.2光电效应方程  同步练习

一、单选题

1．（2022·四川绵阳·三模）某同学在研究甲乙两金属的光电效应现象时，发现两金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系分别如图中的①②所示，图中虚线与两条实线平行。下列说法正确的是（　　）

A．甲金属的截止频率大于乙金属的截止频率

B．甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功

C．用频率为v2的光照射甲金属不能产生光电效应

D．用频率为v2的光照射乙金属不能产生光电效应

【答案】D

【解析】AB．根据

可知横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大，甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功，故AB错误；

C．由AB选项分析可知：用频率为v2的光照射甲金属能产生光电效应，用频率为v2的光照射乙金属不能产生光电效应，故D正确，C错误。故选D。

2．（2022·辽宁·阜新蒙古族自治县高级中学模拟预测）爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的顿率v的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc。已知某次实验中测得某金属的遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图所示，已知电子的电荷量为e＝1.6×10－19C，则（　　）

A．图中A为光电管的阴极

B．本实验电源的左端为正极

C．当入射光的频率为1015HZ时，光电子的最大初动能为3.2×10-19J

D．根据图像可求出二极管内金属的逸出功为3.2×10-20J

【答案】C

【解析】A．产生光电效应的一侧是阴极，A错误；

B．为使电子减速A端带负电，则电源左侧为负极，B错误；

C．当入射光的频率为1015Hz时，遏止电压为2.0V，由

可求得最大初动能3.2×10-19J，C正确；

D．根据图象可知二极管内金属的截止频率为，其逸出功

D错误．故选C。

3．（2017·天津市红桥区教师发展中心二模）如图，当电键K断开时，用光子能量为3.8eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于1.6V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.6V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（　　）

A．5.4eV B．1.6eV

C．3.8eV D．2.2eV

【答案】D

【解析】根据爱因斯坦光电效应方程

压表读数大于或等于1.6V时，电流表读数为零所以

联立解得

故D正确，ABC错误。故选D。

4．（2022·广东·模拟预测）在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线不能求出（　　）

A．该金属的极限频率和极限波长 B．普朗克常量

C．该金属的逸出功 D．单位时间逸出的光电子数

【答案】D

【解析】A．从图中可以看出，与横轴的交点即为金属的极限频率， 根据波长、频率和波速之间的关系，从而也可知极限波长，故A正确，不符合题意；

B．根据光电效应方程有

图中该线的斜率即为普朗克常量，故B正确，不符合题意；

C．根据光电效应规律可知，逸出功与极限频率光子的能量相等，故C正确，不符合题意；

D．这个图是光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率之间的关系，无法得到单位时间内逸出的光电子数，故D错误，符合题意。故选D。

5．（2022·河北承德·高二阶段练习）在光电效应实验中，用如图甲所示的电路探究遏止电压Uc与入射光频率v的关系，某实验小组用各种频率的单色光照射锌极（K极），G是电流表，得到了遏止电压Uc与入射光频率v的关系如图乙所示。该直线的斜率为k，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（　　）

A．直流电源的右端为正极

B．普朗克常量可表示为ke

C．实验所用金属材料的逸出功可表示为

D．只要入射光频率大于K极材料的极限频率，G就一定会有示数

【答案】B

【解析】A．若K极发生光电效应，电子从K向A运动，研究遏制电压，电子应减速运动，电场方向为K到A方向，k接正极，A接负极，直流电源的右端为负极，A错误；

B．光电效应方程

遏制电压

联立可得

Uc-v图像中直线的斜率为k，则

则有，B正确；

C．Uc-v图像中直线与坐标轴相交于b，则有

可得，逸出功，C错误；

D．入射光频率大于K极材料的极限频率，就会发生光电效应，电子由K到A加反向电压，电子减速，反向电压过大时，电子无法到A，无电流，D错误。故选B。

6．（2022·海南·模拟预测）做光电效应实验时，用黄光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应（　　）

A．改用红光照射 B．增大黄光的强度

C．增大光电管上的加速电压 D．改用紫光照射

【答案】D

【解析】A．红光的能量低于黄光，可能导致不能发生光电效应或者减小最大初动能，A错误；

B．单纯增加黄光强度，会增加逸出粒子数目，但不会改变粒子的最大初始动能，B错误；

C．光电管的加速电压与粒子逸出时的最大初始动能无关，C错误；

D．紫光的能量高于黄光，改用紫光可以增大粒子逸出时的最大初始动能，D正确。故选D。

7．（2022·吉林·长春市第八中学高二阶段练习）如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压Uc与入射光频率v的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘Uc-v关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为以v1、v2、v3，光子的能量分别为1.8eV、2.4eV、3.0eV，测得遏止电压分别为U1=0.8V、U2=1.4V、U3（图乙中未知）。则下列说法正确的是（　　）

A．普朗克常量可表达为

B．图乙中频率为v3的光对应的遏止电压U3=1.8V

C．该阴极K金属材料的逸出功为2.6eV

D．将电源的正负极对换，仍用频率为v2的光照射阴极K时，将滑片P向右滑动一些，电流表示数一定不为零

【答案】D

【解析】A．由光电效应方程，可得

解得，故A错误；

C．根据

解得，故C错误；

B．根据

解得，故B错误；

D．将电源的正负极对换，用频率为v2的光照射阴极K时，加在光电管上的电压会使光电子加速，将滑片P向右滑动一些，加速电压变大，电流表示数一定不为零。故D正确。故选D。

8．（2022·上海徐汇·二模）植物叶片中的叶绿素a在阳光照射下进行光和作用，每吸收一份光子能量，就失去一个初动能为的光电子，则叶绿素a吸收光的波长为（　　）

A． B． C． D．

【答案】A

【解析】由光子能量公式可知

解得，故选A。

9．（2022·山东·泰安市基础教育教学研究室二模）用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象的实验装置如图甲所示，实验测得的铷的遏止电压与入射频率的关系图像如图乙所示，图线与横轴的交点坐标为。已知普朗克常量，电子电量。则下列说法正确的是（　　）

A．增大入射光的强度，产生光电子的最大初动能一定增大

B．增大入射光的强度，遏止电压一定增大

C．金属铷的逸出功为

D．金属铷的逸出功为

【答案】C

【解析】A．根据光电效应方程

可知光电子的最大初动能与入射光的强度无直接关系，A错误；

B．根据动能定理有

可得

可知遏止电压与入射光的强度无直接关系，B错误；

CD．图线与横轴的交点表示金属铷的极限频率，则金属铷的逸出功为

C正确，D错误；故选C。

10．（2022·河南·孟津县第一高级中学高三阶段练习）如图所示为某学习小组的同学在研究光电效应现象时，通过实验数据描绘的光电流与光电管两端电压的关系图象，已知图线甲、乙所对应的光的频率分别为，逸出的光电子的最大速度之比为2：1.则下列说法正确的是（　　）

A．

B．甲光与乙光的波长之比为1：4

C．

D．用乙光实验时，单位时间内从阴极表面逸出的光电子数较多

【答案】D

【解析】AB．由于光电子的最大速度之比为2：1，由

可得最大初动能之比为4：1，由爱因斯坦光电效应方程

可知甲、乙两种光的频率之比不等于4：1，又由

可知甲、乙两种光的波长之比不等于1：4，故AB错误；

C．又因

则遏止电压之比为，故C错误；

D．由以上分析可知乙光的频率比甲光的频率小，又由图象可知乙的饱和光电流比甲的大，则乙光的光照强度大于甲光的光照强度，所以在单位时间内照射到阴极的光子数多，从阴极表面逸出的光电子数较多，故D正确。

故选D。

11．（2022·辽宁·渤海大学附属高级中学高二阶段练习）利用图甲所示的实验装置测量遏止电压Uc与入射光频率的关系。若某次实验中得到如图乙所示的Uc—图像。已知普朗克常量，则下列说法正确的是（　　）

A．该金属的逸出功约为

B．电源的左端为正极

C．若保持入射光频率不变，增大入射光光强，遏止电压也会增大

D．遏止电压Uc越大说明光电子最大初动能越小

【答案】A

【解析】A．当最大初动能为零时，对应频率即为截止频率，由图像知截止频率为

所以该金属的逸出功为，故A正确；

B．因为测量遏止电压Uc与入射光频率的关系时，需要使加在两极板间的电压为反向电压，使电子减速，所以应该让电场方向从K极指向A极，所以电源右端应为正极，故B错误；

C．由爱因斯坦光电效应方程

而

可知遏止电压与只与入射光频率有关，与入射光强度无关，故C错误；

D．由于最大初动能为

所以遏止电压Uc越大说明光电子最大初动能越大，故D错误。故选A。

12．（2022·山东济南·二模）科学探究小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应，图乙为光电管发生光电效应时遏止电压与入射光频率的关系图像，已知光电子的电荷为。下列说法正确的是（　　）

A．单刀双掷开关空掷时，即使能发生光电效应，电流传感器的示数仍然为零

B．为得到图乙的图像，单刀双掷开关应掷于1处

C．光电管中金属材料的逸出功为

D．普朗克常量

【答案】C

【解析】A. 单刀双掷开关空掷时，光电管两端无电压，则若能发生光电效应，光电子也能从K极到达A极形成光电流，即电流传感器的示数不为零，选项A错误；

B. 若单刀双掷开关掷于1，则光电管两端的电压为正向电压，不会得到图乙的图像，选项B错误；

CD. 根据

可得

由图像可知

即光电管中金属材料的逸出功为

普朗克常量

选项C正确，D错误。故选C。

13．（2022·河南·高二期中）关于能量子、黑体辐射及光的波粒二象性，下列说法正确的是（　　）

A．一个能量子的能量大小且不可再分

B．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

C．是否产生光电效应与光的频率和光照强度均无关

D．光子除了具有能量之外还具有动量，其大小为

【答案】B

【解析】A．普朗克认为不可再分的最小能量子，其大小为，微观粒子的能量是分立的，选项A错误；

B．黑体辐射的实验规律即温度升高，则其辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，则B正确；

CD．光电效应与光的频率有关，只有入射光的频率大于极限频率才发生光电效应，光子动量大小为，则C、D错误。故选B。

二、多选题

14．（2022·河北·石家庄二中高二期中）如图所示为金属A和B的遏止电压Uc和入射光频率的关系图像，由图可知（     ）

A．金属A的逸出功小于金属B的逸出功

B．金属A的截止频率大于金属B的截止频率

C．图线的斜率为普朗克常量

D．如果用频率为5.5×1014Hz的入射光照射两种金属，从金属A逸出的光电子的最大初动能较大

【答案】AD

【解析】B．根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可得

eUc=Ekm

即

当Uc=0时，对应的频率为截止频率，由图可知，金属A的截止频率小于金属B的截止频率，B错误；

A．截止频率对应的光子能量等于金属的逸出功，金属的逸出功为

是截止频率．所以金属A的逸出功小于金属B的逸出功，A正确；

C．由B解析中的表达式可知，图线斜率表示，C错误；

D．根据爱因斯坦光电效应方程可知，由于A的逸出功较小，故从金属A逸出的光电子的最大初动能较大，D正确。故选AD。