4.2 光电效应基础巩固 2021—2022 学年高中物理人教版（2019）选择 性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣 与人类文明的进步．下列表述正确的是 A．牛顿发现了万有引力定律 B．洛伦兹发现了电磁感应定律 C．光电效应证实了光的波动性 D．相对论的创立表明经典力学已不再适用 2．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光 子与电子碰撞前的波长为 λ，碰撞后的波长为 λ′，则碰撞过程中（ ） A．能量守恒，动量守恒，且 λ=λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且 λ=λ′ C．能量守恒，动量守恒，且 λ  λ′ D．能量守恒，动量守恒，且 λ  λ′ 3．如图甲为氢原子能级图，大量处于 n  4 激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，将其中频 率最高的光子照射到某光电管的阴极 K 上，测得电路中电流随光电管两端电压变化的关系如图乙所示。则 下列说法正确的是（　　） A．跃迁时共发出 4 种频率的光 B．该光电管阴极 K 的逸出功为 5.5eV C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比 D．跃迁放出的光子中有 3 种频率的光子可以使该阴极 K 发生光电效应 4．用光照射某种金属，金属表面有电子逸出。若保持入射光的频率不变，减小入射光的强度，则（　 　） A．光电子的最大初动能减小 B．光电子的最大初动能保持不变 C．可能无电子从金属表面逸出 D．单位时间内逸出的光电子数目不变 5．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图（a）所示，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。则正确的是（　　） A．乙光的频率大于甲光的频率 B．甲光的波长小于丙光的波长 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 U c1 U c 2 I U a b c 6．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用 、 、 光照射光电管得到的 图线， 、 表示遏 止电压，下列说法正确的是（　　） A． a 光的频率小于 b 光的频率 B． a 光的强度大于 b 光的强度 C． a 光照射时的逸出功小于 b 光的照射时的逸出功 D．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加 7．如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为 0 的单色光照射光电管的阴极 K 时，电 流表有示数。下列说法正确的是（　　） A．让滑片 P 向 D 端移动，电流表的示数一定增大 B．增加该单色光的强度，电流表示数一定增大 C．改用波长大于 D．改用波长小于 0 0 的单色光照射阴极 K，电流表一定有示数 的单色光照射阴极 K，阴极 K 的逸出功变大 8．如图所示，K 是光电管 M 中逸出功为 W 的碱金属，G 是灵敏电流计，S 是双刀双掷开关；若入射光的 频率为 ，电子电量为-e，则以下判断中正确的是（ ） W A．当 � 时，灵敏电流计 G 中一定有电流通过 h B．若  W h  W U KA  G h ，当 e 时，灵敏电流计 示数为零 C．若  W S a b P G h ，当 接 和 且滑线变阻器的滑动端 向右滑动时，灵敏电流计 中的电流会增大 D．若  W ，当 S 接 c 和 d 且滑线变阻器的滑动端 P 向右滑动时，灵敏电流计 G 中的电流一定会增大 h 9．在某次光电效应实验中，得到了入射光频率 v 与遏止电压 Uc 的关系如图所示。该直线的斜率为 k，截距 为 b，电子电荷量为 e，则下列说法正确的是（　　） be A．实验所用金属材料的逸出功可表示为 k B．普朗克常量可表示为 ke C．若换另外一种金属实验，则 k 会发生变化 D．若换另外一种金属实验，则 b 不会发生变化 10．图示是研究光电效应现象时，由甲、乙、丙三种光照射同一光电管所得的光电流 I 与光电管两端所加 电压 U 的关系曲线，由图可知（　　） A．甲、乙、丙三种光的频率互不相同 B．甲、乙两种光的频率相同，乙光的强度大于甲光的强度 C．丙光的频率大于甲光的频率，其强度一定大于甲光的强度 D．丙光的频率大于乙光的频率，其强度可能小于乙光的强度 I0  11．如图所示，利用光照强度一定、波长为 的黄光照射 K，电路中的饱和光电流为 ，已知 K 的金属材 料逸出功为 W0 ，下列说法正确的是（　　） A．若改用红光照射 K，电路中一定也产生光电流 B．若将滑动变阻器的滑片向右移，电路中光电流一定增大 C．从 K 逸出的光电子最大初动能为 Ek  h  W0 D．若增大该黄光的光照强度，则电路中的饱和光电流一定大于 I0 12．某同学用某一金属为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，测得该金属的遏 止电压 UC  与入射光频率 之间的关系如图乙所示，已知普朗克常量 h  6.63 �1034 J � s 。则（　　） A．图甲中电极 A 为光电管的阴极 B．探究遏止电压 UC  与入射光频率 关系时，电源的左侧是正极 ν c C．该金属的截止频率 为 D．该金属的逸出功为 5.15 �1014 Hz 3.41�10 19 eV 13．用强度相同的黄光和紫光分别照射同一种金属，都能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是： A．用黄光照射时该金属的逸出功小，用紫光照射时该金属的逸出功大 B．用黄光照时，逸出的光电子最大初动能小，用紫光照时，逸出的光电子最大初动能大 C．用黄光照时，逸出的光电子所需时间短，用紫光照时，逸出的光电子所需时间长 D．用两种光照时，产生的光电流强度相同 14．图甲是探究“光电效应”实验电路图，光电管遏止电压 UC 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，遏止电压 UC 相同 B．入射光的频率 不同，光照强度不同，UC- 图像的斜率相同 C．图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，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 15．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐代张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”． 从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图是彩虹成因的简化示意图， 其中 a、b 是两种不同频率的单色光，则（　　） A．a 可能是红光，b 可能是紫光，在 a、b 之间形成彩色光带 B．在同种玻璃中传播，a 光的传播速度一定大于 b 光 C．以相同的入射角从水中射向空气，若在空气中只能看到一种光，则一定是 a 光 D．分别照射同一光电管，若 b 光能引起光电效应，则 a 光一定也能 二、填空题（共 4 题） 16．17 世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长 期占着主导地位，19 世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现 了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________． 17．用单色光照射某种金属表面发生光电效应。已知单色光的频率为 ，金属的逸出功为 W，普朗克常数 为 h，光电子的最大初动能为 Ek ，它们之间关系的表达式______。 18．光电效应方程的理解 （1）Ek 为光电子的最大初动能，与_______和_____有关； （2）若 Ek＝0，则_______，此时的 ν 即为金属的_______。 19．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。 （1）锌板带的是______电荷，请解释锌板带电的原因；______ （2）将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角会发生什么变化？______ （3）使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯或强度更大的红外线灯照射锌板，观察到的实验现象 是怎样的？______ 三、综合题（共 4 题） 20．分别用 λ 和 2 λ 1∶2，以 h 表示普朗克常量， 3 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 c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？ 26 21．太阳的辐射功率（太阳每秒辐射的能量）为 3.86 �10 J/s ，已知射到大气层的太阳能只有 45% 到达地 面，另有 55% 被大气层吸收和反射，而未到达地面。若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太 阳光看成是频率为 v  5 �1014 Hz 的单色光，求地球表面上 1cm 2 的面积每秒接收到多少个光子。已知太阳到 11 地球的距离为 R  1.5 �10 m 。（最后结果保留两位有效数字） 22．如图所示，某同学利用下列实验装置研究光电效应。首先，该同学用频率为 v1 的光照射光电管，此时 表中有电流。调节滑动变阻器，使电流表 μA 示数恰好变为 0，记下此时电压表的示数 U1。然后，再用频 率为 v2 的光照射光电管，同样调节滑动变阻器，使电流表示数恰好变为 0，记下此时电压表的示数 U2。已 知电子的电荷量大小为 e，请根据以上实验步骤∶ （1）推导普朗克常量实验测定值 h； （2）求阴极 K 金属的极限频率 vc； （3）若阴极材料的极限频率为 v0，用频率为 v 的紫外线照射阴极，并调节滑动变阻器使得阳极 A 和阴极 K 之间的电势差为 UAK=U0>0，求电子到达 A 极时的最大动能。 23．铝的逸出功是 3.0eV，现在用波长为 300nm 的光照射铝的表面有光电子逸出，其中普朗克常量 h  6.63 �1034 J � s ，电子的电荷量为 (1)光电子的最大初动能？ (2)金属铝的遏止电压？ (3)铝的截止频率？ e  1.6 �1019 C 。求： 参考答案 1．A 【详解】 A．牛顿发现了万有引力定律，A 正确； B．电磁感应定律是法拉第发现的，B 错误； C．光电效应证实了光的粒子性，C 错误； D．相对论和经典力学研究的领域不同，不能说相对论的创立表明经典力学已不再适用，D 错误． 2．C 【详解】 光子与电子的碰撞过程中，系统不受外力，也没有能量损失，故系统动量守恒，系统能量也守恒。 光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，根据 E=hv，光子的频率减小， 根据 = c  知波长变长，即 λ<λ′。 A. 能量守恒，动量守恒，且 λ=λ′。