4.2 光电效应 精选练习 5（解析版） 一、选择题 1．新冠病毒疫情防控工作中，体温枪被广泛使用。其工作原理是∶利用光电效应，将 光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为 10 μm 的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极 K 时，电路中有光电流产 生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，另一种金属铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 v 之间的关系如图丙所示，已知光在真空中传播的速度为 3×108 m/s。则（　　） A．波长为 10μm 的红外线在真空中的频率为 5×1013Hz B．将阴极 K 换成金属铷，体温枪仍然能正常使用 C．由图乙可知，该光电管的遏止电压为 2×10-2 V D．当人体温度升高，辐射红外线的强度将增大，饱和光电流减小 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 3．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生 光电效应的是（　　） A．换用紫光照射 B．换用红光照射 C．增大光束的强度 D．延长光照时间 4．下列关于光电效应的叙述不正确的是（　　） A．对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才 能产生光电效应 B．光电流的大小与入射光的强度有关 C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大 D．光电效应几乎是瞬时发生的 5．红、黄、蓝、紫四种单色光中，光子能量最小的是（　　） A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光 6．某同学采用如图所示的实验装置（电源正负极可调换）来研究光电效应现象，当分  别用频率为 、 1.5 的单色光照射光电管的阴极 K 时，测得遏止电压 UC 之比为 1: 2 ， 则下列说法中正确的是（　　） A．若测遏止电压，应选择电源右端为负极 B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大 C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也一定增大 D．光电管金属的截止频率为 0.5 7．红、黄、蓝、紫四种单色光中，光子能量最小的是（　　） A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光 8．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生 光电效应的是（　　） A．换用紫光照射 B．换用红光照射 C．增大光束的强度 D．延长光照时间 9．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 10．某光电管的阴极在某单色光照射下恰好发生光电效应。阴极与阳极之间所加电压 大小为 U，光电流为 I。已知电子的质量为 m，电荷量为 e、假设光电子垂直碰撞阳极 且碰撞后即被吸收，则光电子对阳极板的平均作用力 F 的大小为（　　） I A． e 2meU I B． e meU e C． I 2meU e D． I meU 11．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 12．把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度，用紫外线灯 照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列推断合理的是（　　） A．验电器指针的张角会不断变大 B．验电器指针的张角会先变小后变大 C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子 D．若改用红外线照射锌板一定会使验电器指针的张角变大 13．用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合开关 S ，用频率为 的光照射光电 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 光频率 的关系图像，图线与横轴交点的坐标为  a, 0  Ek ，与纵轴交点的坐标为 与入射  0, b  ， 下列说法正确的是（　　） A．普朗克常量为 h  b a B．断开开关 S 后，电流表 G 的示数不为零 C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表 G 的示数保持不变 14．1905 年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现 象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　 　） A．图 1 中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验 电器带负电 B．图 2 中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流 越大，说明遏止电压和光的强度有关  1  c U1 U c - e C．图 3 中，若电子电荷量用 表示， 、 、 已知，由 图像可求得普朗克常 量的表达式为 h U1e  1  c D．图 4 中，由光电子最大初动能 为E或 Ek  与入射光频率 的关系图像可知该金属的逸出功 h 0 15．光电管是一种利用光照射金属产生电流的装置，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。 组 次 第一组 第二组 入射光子的能 量/eV 相对光强 饱和光电流大 逸出光电子的 小/mA 最大动能/eV 1 4.0 弱 29 0.9 2 4.0 中 43 0.9 3 4.0 强 60 0.9 4 6.0 弱 27 2.9 5 6.0 中 40 2.9 6 6.0 强 55 2.9 下列根据表中数据得出的论断，其中正确的是（　　） A．两组实验采用了不同频率的入射光 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 4.5eV，逸出光电子的最大动能为 1.5eV D．若入射光子的能量为 5.5eV，相对光强越强，饱和光电流越大 二、解答题 16．在演示光电效应的实验中，把某种金属板连在验电器上，用弧光灯直接照射金属 板，验电器的指针张开一个角度，现在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃板，再 用弧光灯照射，验电器指针不张开。已知弧光灯发出的光主要包含红外线、可见光、 紫外线，由此可以得出什么结论？ 17．在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的光在真空中波长为 0 。已知电子的 电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为 e、c 和 h，该金属的逸出功为多少？若用    0 真空中波长为 （ ）的单色光做实验，则其遏止电压为多少？ 参考答案 1．C 【详解】 A．根据 c   可得红外线的频率为  c 3 �108  Hz  3 �103 Hz  10 �106 故 A 错误； B．根据 eU c  h  W0 由图丙可知金属铷的截止频率为 5.1×1014Hz，发生光电效应的条件是入射光的频率大于等 于金属的截止频率，而红外线的频率小于金属铷的截止频率，故不会发生光电效应，体温 枪不能正常使用，故 B 错误； C．当 I=0 时的电压为遏止电压，由图乙可知，该光电管的遏止电压为 2×10-2V，故 C 正确； D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增大，饱和光电流将增大，故 D 错误。 故选 C。 2．B 【详解】 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，选 项 A 正确，不符合题意； B．乙图研究光的干涉现象时，根据 x  l  d 减小双缝间的距离 d，干涉条纹间的距离变大，选项 B 错误，符合题意； 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，因 a 光的偏折程度较小， 则 a 光折射率较小，频率较小，则 a 光的光子能量小于 b 光的光子能量，选项 C 正确，不 符合题意； D．丁图光电效应实验中，从锌板中打出光电子，则锌板带正电，则使验电器指针发生偏 转的是正电荷，选项 D 正确，不符合题意。 故选 B。 3．A 【详解】 AB．黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，说明黄光的频率小于极限频率，紫光的 频率高于黄光，红光的频率低于黄光，故换用紫光照射可能使该金属产生光电效应，A 正 确，B 错误； CD．是否能发生光电效应与光束的强弱、光照时间无关，CD 错误。 故选 A。 4．C 【详解】 A．根据产生光电效应的条件可知，对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率 必须大于等于这个频率，才能产生光电效应，A 不符合题意； B．入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，B 不符合题意； C．红外线属于不可见光，且红外线的频率比可见光的频率小，根据光电效应方程知，产 生的光电子的最大初动能小，C 符合题意； D．根据光电效应的特点可知，光电效应几乎是瞬时发生的，D 不符合题意。 故选 C。 5．A 【详解】 某色光每个光子的能量 E 与该种色光频率 间的关系为 E  h h （其中 是普朗克常量） 而可见光中红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的色光频率依次增加，所以红光的光子 能量最小、紫光的光子能量最大。 故选 A。 6．D 【详解】 A．要用图示的实验装置测量遏止电压 故 A 错误； UC ，光电管两端应接反向电压，即电源左端为负极， B．当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增 大，单位时间内到达 A 极的光电子数量增大，电流增大，当电流达到饱和值后，将不再增 大，即电流表读数的变化是先增大后不变，