粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 光电效应方程及其意义一课一练

4.2光电效应方程及其意义同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．在光电效应实验中，某同学先后用甲、乙两种光照射同一光电管，得到如图所示的两条光电流与电压之间的关系曲线，则两种光中（　　）

A．甲光的频率比较大

B．甲光的波长比较长

C．甲光照射时单位时间内逸出的光电子数比较少

D．甲光照射时逸出的光电子的最大初动能比较大

2．图1所示为演示光电效应的实验装置，图2所示为a、b、c三种入射光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列关于三束入射光的频率ν，光照强度E的大小关系正确的是（　　）

A．a、b、c三种光的频率大小关系是：

B．a、b、c三种光的原率大小关系是：

C．a、b、c三种光的光强大小关系是：

D．a、b、c三种光的光强大小关系是：

3．用频率为v的光照射某金属表面，逸出光电子的最大初动能为Em；若改用频率为3v的另一种光照射该金属表面，则逸出光电子的最大初动能可表示为（普朗克常量为h）（　　）

A．2hv+Em B．2hv-Em C．3hv-Em D．Em

4．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．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

B．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

C．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

D．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

5．用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光子的最大初动能为E1，光电流强度为I1；若改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为E2，光电流强度为I2，则(　　)

A．E2＞E1，I2＜I1 B．E2＞E1，I2＝I1

C．E2＞E1，I2＞I1 D．E2＜E1，I2＝I1

6．用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合开关S，用入射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v的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，-b）。下列说法中正确的是（　　）

A．由乙图可求出普朗克常量

B．仅增大入射光的频率，光电子的最大初动能保持不变

C．仅增大入射光的光照强度，光电子的最大初动能将增大

D．断开开关S后，检流计G的示数不为零

7．2019年10月31日，重庆半导体光电科技产业园正式开工建设，标志着我国对光电效应的研究转型为自主研发，下列有关光电效应的说法正确的是（     ）

A．某种单色光照射到金属表面时，只要光足够强就能发生光电效应，与频率无关

B．任何金属都存在截止频率，入射光的频率必须大于该金属的截止频率时才能发生光电效应

C．若某单色光照在金属表面已发生光电效应，不改变光强的条件下增大入射光的频率，形成的饱和光电流将随之增大

D．发生光电效应时，入射光的频率越大，要使具有最大初动能的光电子的动能减为零所需反向电压就越小

8．如图所示为研究光电效应的实验装置，闭合开关，滑片P处于滑动变阻器中央位置，当一束单色光照到此装置的碱金属表面K时，电流表有示数，下列说法正确的是（　　）

A．若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能增大，电流表示数也增大

B．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，碱金属的逸出功都不变

C．保持频率不变，当光强减弱时，发射光电子的时间将明显增加

D．若滑动变阻器滑片右移，则电压表示数一定增大，电流表示数也一定增大

9．美国物理学家密立根从1907年开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要的物理量，如图甲所示，他测量金属的遏止电压与入射光频率v的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h。电子电荷量用e表示，则下列说法中错误的是（　　）

A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动

B．由图象可知，这种金属的截止频率为

C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大

D．由图象可求普朗克常量表达式为

10．对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，下列说法正确的是（　　）

A．只要用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有相同的初动能Ek

B．逸出功W0和截止频率νc之间满足W0＝hνc

C．光电效应方程中的W0表示每个光电子从金属中飞出的过程中克服金属中正电荷引力所做的功

D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

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的关系如图所示．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．与a光相比，b光的衍射现象更明显

C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大

D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大

12．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（     ）

A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B．饱和光电流将会减弱

C．遏止电压将会减小

D．有可能不再发生光电效应

13．氢原子的能级图如图所示，用大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管电流的遏止电压为7.6V，已知普朗克常量h=6.63×10-34J﹒S,电子电量e=-1.6 ×10-19C，下列判断正确的是（）

A．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为7.6eV

B．阴极K材料的逸出功为7.6 eV

C．阴极K材料的极限频率为3.27 ×1014Hz

D．氢原子从n=4跃迁到n=2能级，发射出的光照射光电管阴极K时能发生光电效应

14．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置（如图a）在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图b所示．则下列说法中正确的是（ ）

A．乙光的频率小于甲光的频率

B．甲光的波长大于丙光的波长

C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量

D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能

15．智能手机带有感光功能，可以自动调整屏幕亮度，其光线传感器的工作原理是光电效应。在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图所示，其横截距为a，纵截距为，元电荷电量为e。下列说法正确的是（　　）

A．遏止电压与入射光的频率成正比 B．金属的截止频率为b

C．金属的逸出功为 D．普朗克常量

二、填空题（共4题）

16．2016年8月16日，中国成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，由量子信号的携带者光子可以实现更加安全的通信．氢原子的能级图如图所示，则氢原子从n=3的激发态跃迁到基态过程中释放的光子能量为_____________；用该光子照射截止频率为8.07×1014 Hz的锌板时，溢出光电子的最大初动能为_____________J。（普朗克常量h＝6.63×10–34 J·s，计算结果保留两位有效数字）

17．如图所示的实验电路,当用黄光照射光电管中的碱金属涂层时,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U．若此时增加黄光照射的强度,则毫安表___(选填“有”或“无”)示数．若改用蓝光照射光电管中的金属涂层,则毫安表____(选填“有”或“无”)示数．

18．某半导体激光器发射频率为1014HZ的激光，激光器的功率为5.010-3W．普朗克常量h＝6.6310-34J·s，该激光器每秒发出的光子数为___________．（结果保留三位有效数字）

19．为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光子”的概念，并给出了光电效应方程。但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性，实验电路如图甲所示。

(1)为了测量遏止电压与入射光频率的关系，实验中双刀双掷开关应向_______闭合（填“上”或“下”）；

(2)如果实验所得图象如图乙所示，其中、、为已知量，元电荷带电量为e，那么：

①只需将__________与普朗克常量h进行比较，若在误差许可的范围内二者相等，则证明“光电效应方程”是正确的；

②该实验所用光电管的K极材料的逸出功为__________。

三、综合题（共4题）

20．分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？

21．在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能．能量为6.0 eV的光子射入某金属表面后，逸出光电子的最大初动能为2.5 eV，已知h=6.6×J·s，元电荷电荷量为e=1.6×C。求：

（1）金属的逸出功W；

（2）该条件下的遏止电压Ue；

（3）这种金属发生光电效应的极限频率v。（结果保留2位有效数字）

22．如图所示，阴极K用极限波长λ0=0.66um的金属绝制成，用波长λ=0.50μm的绿色光照射阴极K，调整两极板间电压，当A板电压比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA，已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s.

（1）求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；

（2）如果把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒钟阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能.

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．B

2．A

3．A

4．D

5．A

6．D

7．B

8．B

9．C

10．B

11．C

12．B

13．A

14．B

15．C

16．     12.09eV    

17．无   有

18．7.541016

19．     下         

20．

21．（1）3.5eV；（2）2.5V；（3）

22．(1)个， 光电子最大初动能      (2)

23

考点: 实验操作．