4.2 光电效应 精选练习 3（解析版） 一、选择题 1．在人类历史的进程中，物理学的发展促进了科学技术的不断进步，推动了人类文明的发 展。下列物理学中的观点，正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．永久性磁体的磁场是分子电流产生的 C．奥斯特发现了电磁感应的规律 D．普朗克提出了“光子说”，并很好的解释了黑体辐射的规律 2．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图 中 A、K 两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用 a、b、c 三束单色光 照射，调节 A、K 间的电压 U，得到光电流 I 与电压 U 的关系如图乙所示，由图可知（ ） A．单色光 a 和 c 的频率相同，且 a 光更弱些，b 光频率最大 B．单色光 a 和 c 的频率相同，且 a 光更弱些，b 光频率最小 C．单色光 a 和 c 的频率相同，且 a 光更强些，b 光频率最大 D．单色光 a 和 c 的频率不同，且 a 光更强些，b 光频率最小 3．研究光电效应实验中，某同学研究同一光电管在不同条件下的光电流与电压的关系如图 所示。则下列说法中正确的是（　　） A．甲光频率大于乙光频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率小于丙光对应的截止频率 D．若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小 4．如图所示，现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生。 下列说法正确的是（　　） A．若照射光的光强变大，频率不变，则光电子的最大初动能变大 B．若照射光的频率变大，光强不变，则光电子的最大初动能变大 C．调节滑动变阻器，当电压表示数越大时，电流计示数越大 D．调节滑动变阻器，当电压表示数为零时，电流计示数为零 5．关于下列物理常量，单位正确的是（　　） A．引力常量 G ：N·kg2/m2 B．静电常量 k： N·m2/C2 C．动摩擦因数 µ ：N/kg D．普朗克常量 h ：J/s 6．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角 θ0 射入光 导纤维后分为 a、b 两束单色光，a、b 两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤 维另一端射出，下列说法正确的（　　） A．内芯折射率小于外套的折射率 B．a 光光子的能量大于 b 光光子的能量 C．在内芯中单色光 a 的传播速度比 b 大 D．入射角由 θ0 减为 0°时，a、b 两单色光将从光导纤维的另一端同时射出 7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子 而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属， 由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电 效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为 的普通光源照射阴极 K，没有发生光电效应，换同样频率为 的强激光照射阴极 K，则发生了光电效应；此时， 若加上反向电压 U，即将阴极 K 接电源正极，阳极 A 接电源负极，在 K、A 之间就形成了 使光电子减速的电场，逐渐增大 U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加 反向电压 U 可能是下列的（其中 W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量）（　　） A． U  h W  e e C．U=2h -W B． U  2h W  e e D． U  5h W  2e e 8．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 9．用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的（ ） A．频率 B．强度 C．照射时间 D．光子数目 3 10．分别用波长为  和 4  的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为 1∶ 2 h c ，以 表示普朗克常量， 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（　　） A． hc 2 B． 2hc 3 C． 3hc 4 D． 2h 2c 11．用频率为 ν 的光照射某金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为 Ek；若改用频率为 3ν 的光照射该金属，则逸出的光电子的最大初动能为（　　） A．3Ek B．2Ek C．3hν-Ek D．2hν＋Ek 12．如图所示，图甲和图乙分别是 a 光和 b 光经相同双缝干涉实验条件下形成的干涉图样， 图中白色区域为亮条纹.下列关于 a、b 两束单色光的说法正确的是（　　） A．a 光的光子能量较大 B．若用 b 光照射某金属没有光电子逸出，则 a 光照射该金属时也没有光电子逸出 C．玻璃对 a 光的折射率较大 D．在水中 a 光传播的速度较小 13．在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光， 分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图 1，并记录相关数据。对于这两组 实验，下列判断正确的是（　　） A．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同 B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压 Uc 不同 C．光电子的最大初动能不同 D．分别用不同频率的光照射之后绘制 Uc-v 图像（v 为照射光频率，图 2 为其中一小组绘制 的图像），图像的斜率可能不同 14．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．相同频率的光照射不同金属，则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．入射光的强弱一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 二、解答题 7 15．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为 2.21 eV，现用波长为 2.5 �10 m 的 19 8 紫外线照射阴极，已知真空中光速为 3.0 �10 m / s ，元电荷为1.6 �10 C ，普朗克常量为 6.63 �1034 J � s ，则钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能为多少？ 参考答案 1．B 【详解】 A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，故 A 错误； B．永久性磁体的磁场是分子电流产生的，故 B 正确； C．法拉第发现了电磁感应的规律，故 C 错误； D．爱因斯坦提出了“光子说”，故 D 错误。 故选 B 2．C 【详解】 光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知， ac 光对应的截止频率小于 b 光的截止频率，根据 eU 截  1 2 mv m  h  W 2 入射光的频率越高，对应的截止电压 U 截越大。a 光、c 光的截止电压相等，所以 a 光、c 光的频率相等，b 光频率最大；当 a、c 光照射该光电管，因频率相同，则 a 光对应的光电 流大，因此 a 光子数多，那么 a 光的强度较强。 故选 C。 3．B 【详解】 A．根据 1 2 mvm  h  W 2 eU 截  可知入射光的频率越高，对应的截止电压 U截 越大。由题图知甲光、乙光的截止电压相等， 所以甲光、乙光的频率相等，故 A 错误； B．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波 长大于丙光的波长，故 B 正确； C．同一金属，截止频率是相同的，故 C 错误。 D．同一种金属，逸出功是相等的，与入射光无关，故 D 错误。 故选 B。 4．B 【详解】 A．入射光的光强变大，频率不变，光电子的最大初动能不变，A 错误； B．入射光的频率变大，光强不变，光电子的最大初动能变大，B 正确； C．调节滑动变阻器，当电压表示数越大，电流表示数越小，C 错误； D．调节滑动变阻器，当电压表示数为零时，电流表示数不为零，D 错误。 故选 B。 5．B 【详解】 A．根据 F G mM r2 可知 G Fr 2 mM 则引力常量 G 单位是 N·m2/kg2，选项 A 错误； B．根据 F k 可知 q1q2 r2 k Fr 2 q1q2 则静电常量 k 单位是 N·m2/C2，选项 B 正确； C．根据 = f FN 可知动摩擦因数 µ 无单位，选项 C 错误； D．根据 E  h 可知，普朗克常量 h 单位是 J·s，选项 D 错误。 故选 B。 6．C 【详解】 A．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射 入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发 生全反射，A 错误； B．由图可知 b 光偏转角度大，说明光导纤维对 b 光的折射率大，则 b 光的频率大，由 E  h b 光光子的能量大于 a 光光子的能量，B 错误； C．光导纤维对 b 光的折射率大，根据公式 v c n 知在内芯中单色光 a 的传播速度比 b 大，C 正确； D．入射角由 θ0 减为 0°时，垂直入射垂直射出，因为在内芯中单色光 a 的传播速度比 b 大， a、b 两单色光将从光导纤维的另一端不会同时射出，D 错误。 故选 C。 7．B 【详解】 根据题意可知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率 的强烈激光照 射阴极 K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为 E =nh ，n  2,3, 4 L 则有 eU  nh  W，n  2,3, 4L 解得 U nh W  ，n  2,3, 4L e e 故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 8．D 【详解】 A．由光路可知，水对 a 光的偏折程度较大，则 a 光的折射率较大，a 光频率较大，则 a 光 可能是紫光，b 光可能是红光，在 a、b 之间形成彩色光带，选项 A 错误； B．根据 v c n 可知，在同种玻璃中传播，a 光的传播速度一定小于 b 光，选项 B 错误； C．根据 sin C  1 n 可知，a 光的临界角较小，则以相同的入射角从水中射向空气，则首先发生全反射的一定 是 a 光，若在空气中只能看到一种光，一定是 b 光，选项 C 错误； D．因 a 光的频率