高中鲁科版 (2019)第1节 光电效应及其解释课后作业题

6.1光电效应及其解释同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，用单色光a、b分别照射光电管的阴极K，电流表G的示数均不为0。已知用单色光a做双缝干涉实验时，相邻两条亮纹间距为∆x，仅将单色光a换为单色光b，相邻两条亮纹间距为2∆x。以下说法正确的是（　　）

A．用强度相同的a、b两束光分别照射阴极K，其产生的饱和电流不同

B．用单色光a照射阴极K时，产生的光电子的最大初动能是用单色光b照射时的2倍

C．用单色光b照射阴极K时，产生的光电子的最大初动能是用单色光a照射时的2倍

D．用单色光a照射阴极K时，产生的光电子的初动能均大于用单色光b照射时产生的光电子的初动能

2．在进行光电效应实验时，用波长为λ的单色光照射光电管阴极，发生了光电效应现象，下列说法正确的是（　　）

A．改用波长小于λ的光照射，不能发生光电效应

B．改用波长大于λ的光照射，光电子的最大初动能变大

C．减小入射光的强度，光电流可能消失

D．增大入射光的强度，光电流变大

3．下列说法正确的是（ ）

A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的链式反应

C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D．是α衰变方程

4．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（　　）

A．a光束照射时，能发生光电效应

B．c光束照射时，不能发生光电效应

C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多

D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大

5．频率为γ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2γ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－hγ B．Ek+hγ C．2hγ－Ek D．2Ek

6．如图所示，已知用光子能量为2.82eV的紫光照射光电管中K极板的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转。若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为，则K极板的金属涂层的逸出功约为（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则(　　)

A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流

C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

8．在研究光电效应的实验中，从甲、乙两种金属中飞出光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，则下列说法正确的是

A．两条图线与横轴的夹角和一定不相等

B．若增大入射光频率v，则遏止电压随之增大

C．某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定能使乙金属发生光电效应

D．若不改变入射光频率v，增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将增大

9．关于近代物理，下列说法错误的是(       )

A．粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构

B．轻核聚变反应方程中，X表示中子

C．分别用黄光和蓝光照射金属钾表面均有光电子逸出，蓝光照射时，逸出的光电子的最大初动能较小

D．大量基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，能发射出3种频率的光子

10．图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，使用、、三束单色光在同一光电管中实验，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（       ）

A．光频率最大，光频率最小

B．光与光为同种色光，但光强度大

C．光波长小于光波长

D．光与光照射同一金属，逸出光电子的初动能都相等

11．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光（　　）

A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大

B．b光的能量小

C．a光的频率小

D．a光更不容易衍射

12．氢原子能级图如图所示，大量处在的氢原子发生能级跃迁，用这些氢原子跃迁时释放的光子照射逸出功为2.7eV的金属钙，下列说法正确的是（     ）

A．产生的光电子有三种不同的初动能

B．有三种不同频率的光可以使金属钙产生光电子

C．产生的光电子的最小初动能为10.2eV

D．光电效应的遏止电压为10.2V

13．如图，用光电管进行光电效应实验，当某一频率的光入射时，有光电流产生．则饱和光电流

A．与照射时间成正比 B．与入射光的强度无关

C．与入射光的强度成正比 D．与两极间的电压成正比

14．两束不同颜色的平行单色光a、b，由真空射向同一介质，如图所示．折射角＜β，则

A．在该介质中传播时，a光的速度较小

B．在真空中传播时，a光的速度较大

C．若同时减小两束光的入射角，则a光首先发生全反射

D．若用a、b两束光分别射向某金属，a光使金属发生光电效应时，b光也一定能使金属发生光电效应

15．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正确的是（　　）A．两组实验采用了相同频率的入射光

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5.0eV，逸出光电子的最大动能为2.9eV

D．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大

二、填空题（共4题）

16．用紫外线照射连有验电器的锌板，发现验电器中金属张开，此时金属箔上带________电；将验电器与锌板断开，并用天然放射线的照射，发现验电器中金属箔合拢，其原因是放射线具有________作用。

17．在研究光电效应的实验装置中，如果入射光的频率确定而增加光的强度，则电流表的示数___________（填“一定”或“不一定”）增大；如果用绿光照射能产生光电效应，将入射光换成紫光后，光电子的最大初动能___________（填“一定”或“不一定”）增大．

18．照射金属的光子能量为6eV，则此光子的频率为____HZ，可使逸出光电子的最大初动能为1.5eV．如果照射光光子的能量变为12eV，则逸出电子的最大初动能变为____ eV．

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．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.4 eV的一束光照射阴极，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.50 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.50 V时，电流表读数为零。求：

(1)电子的最大初动能为多少电子伏特；

(2)光电管阴极的逸出功为多少电子伏特。

21．红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为P=1.0×105W，所发射的光脉冲持续时间△t=1.0×10-11s，波长为693.4nm(1nm=10-9m).求：

(1)每个光脉冲的长度．

(2)每个光脉冲含有的光子数．（h=6.63×10-34J·s）

22．物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低．所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度．“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度．使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为将一束激光即大量具有相同动量的光子流沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速．已知、均远小于，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响

若动量大小为的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；

从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为求动量大小为的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；

根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化．此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化．

为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率和原子发生跃迁时的能量变化与h的比值之间应有怎样的大小关系；

若某种气态物质中含有大量做热运动的原子，为使该物质能够持续降温，可同时使用6个频率可调的激光光源，从相互垂直的3个维度、6个方向上向该种物质照射激光．请你运用所知所学，简要论述这样做的合理性与可行性．

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．A

2．D

3．A

4．D

5．B

6．C

7．B

8．B

9．C

10．B

11．C

12．B

13．C

14．A

15．D

16．     正     电离

17．     一定     一定

18．     1.45x1015     7.5

19．          6.0×10-34~6.8×10-34    

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)0.5eV；(2)1.9 eV

21．(1) 3×10-3m     (2)

22．（1）       （2）；       （3）

23．

．