高中第一节 光电效应课后作业题

4.1光电效应基础巩固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14题）

1．在光电效应实验中，将一块不带电的锌板与灵敏验电器相连，当紫外线灯照射锌板时，验电器的指针发生偏转，如图所示，这时（　　）

A．锌板带正电，指针带正电

B．若仅增大紫外线的频率，则锌板的逸出功增大

C．若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应

D．若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少

2．如图所示，是四个光学实验现象，下列叙述错误的是（　　）

A．甲图光导纤维内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射

B．乙图研究光的干涉现象时，减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小

C．丙图一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为a、b两种单色光，a光的光子能量小于b光的光子能量

D．丁图光电效应实验中，使验电器指针发生偏转的是正电荷

3．关于光电效应，下列说法正确的是（   ）

A．光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大

B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

C．对于任何一种金属，都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应

D．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属逸出的光电子的初动能大

4．铜焰色反应发绿色光，绿光对应的辐射波长为500~570nm．用该光照射下表金属表面，一定能发生光电效应的是(        )

已知普朗克常数h=6.63×10-34J·s．

A．钨

B．钙

C．钾

D．铷

5．关于光电效应，以下说法正确的是（       ）

A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强

C．能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功

D．用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是v2的黄光照射该金属一定不发生光电效应

6．如图所示，用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极K逸出时的最大初动能增大，下列方法可行的是（　　）

A．增加绿光照射时间

B．改用紫光照射

C．增大光电管上的加速电压

D．增大绿光的强度

7．关于光电效应，下列说法正确的是（　　）

A．极限频率越大的金属材料逸出功越大

B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应

C．从金属表面逸出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小

D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少

8．如图所示为氢原子能级的示意图。现有大量的氢原子处于n=4的激发态。当向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是（　　）

A．频率最大的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的

B．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的

C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D．用n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属箔能发生光电效应

9．对光电效应的理解，以下说法正确的是（   ）

A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属逸出

B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了．但如换用波长更长的入射光子，则有可能发生光电效应

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能越大

D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同

10．在物理学发展过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下几位物理学家所作的科学贡献或者研究方法中，正确的说法是（　　）

A．菲涅尔发现了光的干涉现象

B．爱因斯坦最早引入了能量子概念，并成功解释了光电效应现象

C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，并且通过实验进行了证实

D．惠更斯发现单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正比，与重力加速度的二次方根成反比

11．如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是（　　）

A．用光子能量为11eV的光照射处于基态的氢原子，可使其发生跃迁

B．一个氢原子从n=4能级跃迁，最多能够发出6种不同频率的光

C．大量氢原子从n=4能级跃迁发出的光，都可以使逸出功为10.2ev的金属发生光电效应。

D．大量氢原子从n=4能级跃迁发出的光，其中n=4能级跃迁到n=1能级发出的光波长最短

12．颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为Ca和Cb，且Ca＞Cb ．当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b光照射，则（       ）

A．不一定能发生光电效应

B．光电子的最大初动能增加

C．单位时间内发射的光电子数增加

D．入射光强度增加

13．图甲和乙是两个著名物理实验的示意图，这两个实验使人们对光的本性有了全面、深刻的认识．有关这两个实验，下列说法正确的是

A．图甲为单缝衍射实验的示意图，实验证明了光具有波动性

B．图乙为光电效应实验的示意图，实验证明了光具有粒子性

C．图甲实验中光屏上接收到的条纹是与双缝垂直的竖条纹

D．图乙实验中用紫外线照射锌板，验电器的指针张开，若改用黄光照射，验电器的指针也张开

14．如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法中正确的是（　　）

A．在水中，a光的频率大于b光的频率

B．在水中，a光的光速大于b光的光速

C．在水中，a光的波长大于b光的波长

D．若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上也一定能发生光电效应

二、填空题（共4题）

15．钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），原因是___________。

16．如图所示，一块铜板暴露在紫外线中，观测到有电子e从铜板下表面逸出。当在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为E的匀强电场时，电子能运动到距板面的最大距离为d，则电场对电子所做的功是__________；若紫外线的频率为，普朗克常量为h，则铜板的截止频率为___________。

17．图示是氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，若它们自发地跃迁到n=2的激发态时，核外电子的动能______ （填“增大”或“减小”）；若这一群氢原子都跃迁到基态，则放出的光子中有______种光子能使金属钾（逸出功为2.25eV）发生光电效应。

18．如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．

（1）验电器指针带____________电（填“正”或“负”）．

（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针____________（填“有”或“无”）偏转．

（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)

三、综合题（共4题）

19．如图所示电路可研究光电效应的规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为5.0V；现保持滑片P位置不变，求：

(1)光电管阴极材料的逸出功；

(2)若改用光子能量为12.5eV的光照射阴极K，则到达阳极A时光电子的动能的最大值。

20．(1)有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A，已知铜的密度=8.9×103kg/m3、摩尔质量M=6.4×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol－1，电子的电量e=1.6×10－19C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率?（保留1位有效数字）

(2)由上述计算结果可知：自由电子靠定向移动通过一条1m长的导线需要很长时间。可是电灯开关闭合时，电灯瞬间就亮了，感觉不到延迟。如何解释这个现象？

(3)进一步研究表明：金属内自由电子在常温下热运动的速率为105m/s这个量级，其动能用Ek0表示。考虑这个动能之后，光电效应方程应该是Ek0+h=W0+Ekm，可是教材上光电效应方程并没有Ek0这一项。试通过定量计算说明其原因。（已知电子质量m=9.1×10－31kg，铜的截止频率为1.061015Hz，普朗克常量h=6.6310－34Js，某次实验中单个光子能量约75eV=1.210－17J）

21．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为0.60 V时，电流表读数恰好为零，已知普朗克常量，试求：

（1）光电子的最大初动能Ek；

（2）该金属的极限频率νC．

22．几种金属的溢出功W0见下表：

用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s．

参考答案：

1．A

2．B

3．C

4．C

5．C

6．B

7．A

8．A

9．D

10．D

11．D

12．B

13．B

14．A

15．     减小     光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）

16．         

17．     增加     4

18．     正．     无     5个

19．(1)4.5eV；(2)3.0eV

20．(1)；

(2)闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流，所以电灯瞬间就亮，感觉不到延迟；

(3)电子热运动的动能为

铜的逸出功为

自由电子热运动动能与铜的逸出功相比小2个数量级，与入射光子能量相比，小3到4个数量级，故在光电效应方程中可以忽略。

21．（1）0.6eV（2）4.6×1014Hz

22．纳、钾、铷