高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 光电效应优秀一课一练

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1．（2022秋·高二单元测试）光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。下列判断正确的是（ ）
A．锌板带正电，验电器带负电
B．将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角变大
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角变大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角变大
【答案】C
【详解】A．发生光电效应时，锌板失去电子带正电，验电器也带正电，故A错误；
B．因为发生光电效应时，锌板失去电子带正电，用带负电的金属小球与锌板接触，验电器电量要减小，故B错误；
C．改用强度更大的紫外线灯照射锌板，单位时间内发出的光电子数目增多，则所带的正电增多，验电器指针偏角增大，故C正确；
D．改用强度更大的红外线灯照射锌板，频率减小，可能不发生光电效应，验电器指针不动，故D错误。
故选C。
2．（2023春·江苏南通·高二统考阶段练习）图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的图线。下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率大于c光的频率
B．b光的波长大于c光的波长
C．当开关断开时，电流表的示数为零
D．若光照强度相同，A、K间的正向电压一定，b光照射时饱和电流最小
【答案】D
【详解】A．根据
可得
a光与c光的截止电压相等，b光的遏止电压大于c光，所以a光的频率等于c光的频率，b光的频率大于c光，又由，可得b光的波长小于c光的波长，故AB均错误；
C．当开关断开时，图线中U为0，此时电流表的示数不为零，故C错误；
D．由于a光的频率等于c光的频率，b光的频率大于c光，所以单个光子能量b光最大，所以光强相同时，b光的光子数最少，A、K间的正向电压一定时，饱和电流最小。故D正确。
故选D。
3．（2022春·湖北·高二统考期末）在光电效应实验中，用同一光电管在不同实验条件下得到了两条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示。下面说法正确的是（ ）
A．光线1的波长大于光线2的波长
B．光线1的频率大于光线2的频率
C．该光电管分别在光线1与光线2的照射下，其截止频率不同
D．光线1的光照强度一定大于光线2的光照强度
【答案】A
【详解】AB．根据光电效应方程，遏止电压与入射光频率的关系
入射光的频率越高，对应的遏止电压越大；光线2的遏止电压大于光线1的遏止电压，所以光线2的频率大于光线1的频率，由
可知，光线1的波长大于光线2的波长，故A正确，B错误；
C．同一种金属，截止频率是相同的，故C错误；
D．在入射光频率相同的情况下，光强越大，饱和电流越大；光线1和光线2频率不同，光线1的光照强度不一定大于光线2的光照强度，故D错误。
故选A。
题组二 爱因斯坦的光电效应理论
4．（2022·高三课时练习）已知钙和钠的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.53×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，则下列说法正确的是（ ）
A．钙具有较大的逸出功
B．钙的遏止电压较大
C．钙逸出的光电子最大初动能较大
D．钙更容易发生光电效应
【答案】A
【详解】A．金属的逸出功与截止频率的关系W=hv0，由于钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.53×1014Hz，钙的截止频率大，所以钙的逸出功大，故A正确；
B．遏止电压，故钙的截止频率大，钙的遏止电压较小，钙逸出的光电子最大初动能较小，故BC错误；
D．钙的截止频率大，更不容易发生光电效应，故D错误。
故选A。
5．（2022春·陕西渭南·高二期末）研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用能量为3.6eV的光子照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于1.2V时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（ ）
A．光电管内电场力对光电子做正功
B．光电子的最大初动能为1.2eV
C．光电管阴极的逸出功为1.2eV
D．在开关S断开后，没有电流流过电流表
【答案】B
【详解】A．该装置所加的电压为反向电压，光电管内电场力对光电子做负功，使得光电子动能减少，选项A错误；
B．发现当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，可知遏止电压为1.2V，则有
可得，光电子的最大初动能为，选项B正确；
C．根据光电效应方程可得，选项C错误；
D．开关S断开后，用光子能量大于的光照射到光电管上时均能发生光电效应，有光电子逸出，有电流流过电流表，选项D错误。
故选B。
题组三 光电效应图像问题
6．（2021春·广东江门·高二江门市培英高级中学校考期中）用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为，下列说法中正确的是（ ）
A．普朗克常量为
B．断开开关S后，电流表G的示数不为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
【答案】B
【详解】A.根据Ekm=hv-W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为v0=a，那么普朗克常量为，故A错误；
B.电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表G的示数不为零，故B正确；
C.根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，故C错误；
D.若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，单位时间通过电流表的电荷量减小，故电流表G的示数会变小，故D错误。
故选B。
7．（2021春·江苏南京·高二南京外国语学校校考期末）图甲是探究“光电效应”实验电路图，光电管遏制电压随入射光频率的变化规律如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A．入射光的频率不同，遏制电压相同
B．入射光的频率不同，图像的斜率相同
C．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
【答案】B
【详解】A．根据可知入射光的频率不同，电子的最大初动能不同，又
所以有可见入射光的频率不同，遏止电压不同，故A错误；
B．由知图像的斜率
与入射光的频率无光，故B正确；
C．图甲所示电路中，必须把电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系；电路中，极板间所加电压为反向电压，当电压表示数增大时，电流计的示数将减小，故C错误；
D．根据可知在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，与光照强度无关，故D错误。
故选B。
8．（2022春·四川广元·高二广元中学校考阶段练习）如图甲，在光电效应实验中，某同学用相同频率但光照强度不同的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随射入光频率变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是（ ）
A．因为是相同频率的光，所以两次实验中遏制电压相同
B．甲图中开关断开时，不会产生光电流
C．两个光电管的图像的斜率相同
D．甲图中开关闭合时，将滑动变阻器滑片向右滑动，可能出现饱和电流
【答案】C
【详解】D．甲图中光电管两端加的是反向电压，则当开关闭合时，将滑动变阻器滑片向右滑动，反向电压增大，光电流减小，不可能出现饱和电流，故D错误；
B．甲图中开关断开时，仍会有光电子到达阳极A，从而形成光电流，故B错误；
A．两次实验中，用频率相同的光照射，但是锌和铜的逸出功不同，由
可知，两次实验中遏制电压不相同，故A错误；
C．由可知
可知，两个光电管的图像的斜率相同，均为，故C正确。
故选C。
题组四 康普顿效应和光子的动量
9．（2023春·高二课时练习）关于康普顿效应，下列说法正确的是（ ）
A．康普顿在研究射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据
B．射线散射时，波长改变的多少与散射角有关
C．发生散射时，波长较短的射线或射线入射时，产生康普顿效应
D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应支持粒子说
【答案】BCD
【详解】AD．康普顿在研究射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可以解释，故A错误，D正确；
B．波长改变的多少与散射角有关，故B正确；
C．当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效应，故C正确。
故选BCD。
10.（2022春·江苏徐州·高二统考期末）在研究石墨对X射线的散射时，康普顿发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。这些波长大于的成分与入射的X射线相比（ ）
A．能量增大B．动量增大C．波速减小D．频率减小
【答案】D
【详解】这些波长大于的成分与入射的X射线相比，传播介质不变，波速v不变，X射线光子的能量和动量分别为
所以频率减小，能量减小，动量减小，故ABC错误，D正确。
故选D。
题组五 光的波粒二象性
11．（2022春·陕西咸阳·高二期中）下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）
A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著D．康普顿效应表明光具有波动性
【答案】C
【详解】A．一切光都具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些行为（如光电效应、康普顿效应）表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子，A错误；
B．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场的形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子，B错误
C．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确；
D．康普顿效应表明光具有粒子性，D错误；
故选C。
12．（2022·广东江门·高二统考期末）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，可能形成电流。表中给出了2次实验的结果，由数据得出的论断中正确的是（ ）
A．第一次实验的入射光频率较第二次低
B．第一次实验的入射光频率较第二次高
C．两次实验所用的金属板逸出功相同
D．两次实验所用的金属板逸出功不同
【答案】AC
【详解】AB．根据光子能量公式，结合表格中数据可知第一次实验的入射光频率较第二次低，故A正确，B错误；
CD．根据爱因斯坦光电效应方程
可得金属板逸出功
结合表格中数据，可得两次实验所用的金属板逸出功相同，为
故C正确，D错误。
故选AC。
13．（2023春·重庆沙坪坝·高二重庆南开中学校考期中）（多选）研究光电效应现象的实验电路如图所示，A，K为光电管的两个电极，电压表V、电流计G均为理想电表．已知该光电管阴极K的极限频率为，元电荷电量为e，普朗克常量为h，开始时滑片P、P′上下对齐．现用频率为的光照射阴极K，能发生光电效应，则（ ）
A．该光电管阴极材料的逸出功为
B．若加在光电管两端的正向电压为，则到达阳极A的光电子的最大动能为
C．若将滑片P向右滑动，则电流计G的示数一定会不断增大
D．若将滑片P′向右滑动，则当滑片P、P′间的电压时，电流计G的示数恰好为0
【答案】D
【详解】A．由于极限频率为，因此该光电管阴极材料的逸出功为，故A错误；
B．根据光电效应方程
加正向电压时，根据动能定理得
联立可得到达阳极A的光电子的最大动能为，故B错误；
C．若将滑片P向右滑动，则电流计G的示数将先逐渐增大到饱和光电流，当达到饱和电流时，则不变，故C错误；
D．若将滑片P′向右滑动，光电管加上反向电压，电流会减小，则有
解得，此时电流计G的示数恰好为零，故D正确。
故选D。
14．（2021·海南·高考真题）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】根据爱因斯坦的光电效应方程可知
解得该单色光的频率为
故选D。
15．（2022·河北·统考高考真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（ ）
A．钠的逸出功为B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为普朗克常量hD．遏止电压与入射光频率成正比
【答案】A
【详解】A．根据遏止电压与最大初动能的关系有
根据电效应方程有
当结合图像可知，当为0时，解得，A正确；
B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误；
C．结合遏止电压与光电效应方程可解得，可知，图中直线的斜率表示，C错误；
D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。
故选A。
次
入射光子的能量/eV
光电子的最大初动能/eV
1
4.0
0.9
2
6.0
2.9