4.2 光电效应 精选练习 4（解析版） 一、选择题 1．物理学中的许多规律，都是通过实验直接发现或间接证实的，下列说法中，符合史 实的是（　　） A．赫兹预言了电磁波的存在，并通过实验首次证明了电磁波的存在。 B．牛顿通过理想斜面实验，发现物体的运动不需要力来维持。 C．卢瑟福的光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具 有动量。 D．库仑发现了库仑定律，并通过实验测定了静电力引力常量。 2．用锌和铜制成电容为 C 的平行板电容器，两板原来都不带电，现用某频率光持续照 1 2 射两板内表面，已知入射光频率大于锌板截止频率 ，小于铜板截止频率 ，假设光 电子全部到达另一极板，测得锌板最终带电荷量为 Q，元电荷量为 e，则入射光的频率 大小为（　　） eQ A． hC eQ B． 1  hC eQ C． 2  hC D．  1   2 eQ  2 hC 3．我国研发成功的“紫外超分辨光刻装备”对芯片制造领域技术突破作出了重大贡献， 光刻所用光的波长越短，分辨率越高。若已知光的波长 λ 和普朗克常量 h，则下列物理 量中可以求出的是（　　） A．光的频率 B．光子的能量 C．光子的动量 D．光子的质量 4．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 5．关于康普顿效应，下列说法正确的是（　　） A．康普顿效应证明光具有波动性 B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释 C．康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时发现，在散射的 X 射线中，有些波长变长了 D．康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时发现，在散射的 X 射线中，有些波长变短了 6．运用光子说对下列光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是（　　） A．当光照时间增大为原来的 2 倍时，光电流的强度也增大为原来的 2 倍 B．当入射光频率增大为原来的 2 倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的 2 倍 C．当入射光波长增大为原来的 2 倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的 2 倍 D．当入射光强度增大为原来的 2 倍时，单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的 2倍 7．物理学中的许多规律，都是通过实验直接发现或间接证实的，下列说法中，符合史 实的是（　　） A．赫兹预言了电磁波的存在，并通过实验首次证明了电磁波的存在。 B．牛顿通过理想斜面实验，发现物体的运动不需要力来维持。 C．卢瑟福的光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具 有动量。 D．库仑发现了库仑定律，并通过实验测定了静电力引力常量。 8．单色光从真空射入玻璃时，它的（　　） A．波长变长，速度变小，光量子能量变小 B．波长变短，速度变大，光量子能量变大 C．波长变长，速度变大，光量子能量不变 D．波长变短，速度变小，光量子能量不变 9．如图所示，用波长为 λ0 的单色光照射某金属，调节滑动变阻器，当电压表的示数为 某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为 4 的单色光重复上述实验，当电 5 压表的示数增加到原来的 2 倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为 h，真空中光速为 c、下列分析正确的是（　　） A．用波长为 2λ0 的单色光照射该金属一定能发生光电效应 7 hc B．该金属的逸出功为 4 C．两种光照射出的光电子的最大初动能之比为 1：2 D．若将电源的正负极调换，仍用波长为 λ0 的单色光照射，将滑动变阻器滑片向右移 动，电流表的示数将一定增大 10．在光电效应实验中，用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说 法中正确的是（　　） A．增大入射光的强度，光电流不变 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于 ν 的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动能变大 1   2 11．如图所示，分别用 1、2 两种材料作 K 极进行光电效应探究，其截止频率 ， 保持入射光不变，则光电子到达 A 极时动能的最大值 （　　） Ekm 随电压 U 变化关系的图像是 A． B． C． D． 12．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 13．1905 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象中，下列说法正确的是（　 　） A．图 1 中，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，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 U1 e C．图 3 中，若 e、v1、vc、U1 已知，由图象可求得普朗克常量的表达式 h  v  v 1 c D．图 4 中，由图象可知该金属的逸出功为 E 或 hv0 14．用如图所示的实验装置研究光电效应现象。所用光子能量为 2.75eV 的光照射到光 电管上时发生了光电效应，电流表 G 的示数不为零，移动变阻器的触点 c，发现当电 压表的示数大于或等于1.7V 时，电流表示数为零，则在该实验中（　　） A．当滑动触头向 a 端滑动时，电流表 G 示数减小 B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能增大 C．光电子的最大初动能为1.05eV D．光电管阴极的逸出功为1.05eV 二、解答题 15．图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为 4.5eV 的蓝光 照射光电管的阴极 K 时，对应图线的与横轴交点 U1=-2.37V。（普朗克常量 h=6.63×10-34Js，电子电量 e=1.6×10-19C）（以下计算结果保留两位有效数字） （1）求出阴极 K 发生光电效应的极限频率 （2）当用光子能量为 7.0eV 的紫外线持续照射光电管的阴极 K 时，测得饱和电流为 0.32μA，求阴极 K 单位时间发射的光电子数。 16．已知一球形发光体的功率 P  10W ，设发光体向四周均匀辐射平均波长为   106 m 上面积为 的光，求理想情况下在距离发光体 S  1cm 2 d  100m 的曲面上的光子数是多少？（已知 计算结果保留两位有效数字） 处，每秒钟落在垂直于光线方向 h  6.63 �1034 J � s c  3 �108 m/s ， ， 参考答案 1．D 【详解】 A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹并通过实验首次证明了电磁波的存在，所以 A 错 误； B．伽利略通过理想斜面实验，发现物体的运动不需要力来维持，所以 B 错误； C．爱恩斯坦的光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具 有动量，所以 C 错误； D．库仑发现了库仑定律，并通过实验测定了静电力引力常量，所以 D 正确； 故选 D。 2．B 【详解】 用频率为 的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知单色光只有照射锌板 才能发生光电效应。通过光电效应方程知，光电子的最大初动能 EK  h  h 1 临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零。根据动能定理有 eU  EK  h  h 1 平行板电容器的电容 C Q U 所以   1  eQ hC 故选 B。 3．C 【详解】 A．光的频率为 v c  光速 c 未知，则无法求出光的频率，故 A 不符合题意； B．光子的能量 E=hv 频率无法求出，则光子的能量无法求出，故 B 不符合题意； C．光子的能量为 E=hv 由 E=mc² 得到，光子的动量为 p  mc  E hv  c c 又有  c v p h  所以动量为 则可求出光子的动量，故 C 符合题意； D．光子的能量为 E=hv 由 E=mc² 得到，光子的质量为 m hv c2 又有 c  v 则有 m hv h  2 2 c  v 频率未知，无法求出质量，故 D 不符合题意。 故选 C。 4．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。 5．C 【详解】 A．康普顿效应揭示了光具有粒子性，故 A 错误； B．光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，B 错误； CD．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则 动量减小，根据  h p 知波长变长，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 6．D 【详解】 AB．根据爱因斯坦光电效应方程 Ek=hν-W0 可知，当入射光频率增大为原来的 2 倍时，产生 光电子的最大初动能大于原来的两倍，光电流的强度与光照时间无关，故 AB 错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程 Ek  h  W0  hc  W0  当入射光波长增大为原来的 2 倍时，光电子的最大初动能减小，故 C 错误； D．当入射光强度增大为原来的 2 倍时，单位时间内照射到金属表面的光子数是原来的 2 倍， 所以单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的 2 倍，故 D 正确。 故选 D。 7．D 【详解】 A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹并通过实