4.2、光电效应方程及其意义 一、选择题（共 15 题） 1．在光电效应实验中，某同学用不同颜色的可见光照射同一光电管，结果得到了两条光电 流与电压之间 的关系曲线，如图所示，则下列判断正确的是 A．甲光的频率大于乙光的频率，甲光的光强大于乙光的光强 B．甲光的频率小于乙光的频率，甲光的光强小于乙光的光强 C．用红外线照射该光电管，一定能发生光电效应，遏止电压比甲光照射时低 D．用紫外线照射该光电管，一定能发生光电效应，遏止电压比乙光照射时高 2．在研究甲、乙两种金属发生光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系如 图所示，则下列说法正确的是（　　） A．两条图线与横轴的夹角 α 和 β 一定不相等 B．若增大入射光频率 ν，则所需的遏止电压 Uc 将增大 C．某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则不一定能使甲金属发生光电效应 D．若不改变入射光频率 ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能 Ek 将增大 3．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多 4．如图所示,一束复色光 AO 以一定的入射角从玻璃射向真空时分成 a、b 两束，关于 a、b 这两种单色光， 下列说法中正确的是（　　） A．此玻璃对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 B．用同一双缝干涉装置进行实验 a 光的干涉条纹间距比 b 光的大 C．a 光光子能量小于 b 光光子能量 D．在玻璃中 a 光的全反射临界角小于 b 光的全反射临界角 5．如图所示是研究光电效应现象装置，当用光子能量为 2.82eV 的光照射到光电管中的金属涂层时，电流 表 G 的读数为 0.2mA．移动滑动变阻器的滑片 c，当电压表的示数大于或等于 1V 时，电流表读数为零．下 列说法中不正确的是(　　) A．光电子的最大初动能为 1eV B．光电管阴极的逸出功为 1.82eV C．开关 K 断开后，有电流流过电流表 G D．改用光子能量为 0.85 eV 的光照射，电流表 G 也有电流，但电流较小 6．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 2.5eV 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；移动变阻器的触头 c，发现当电压表的示数大于或等于 1.7V 时，电流表 G 示数为 0，则下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 1.05eV B．光电管阴极的逸出功为 1.7eV C．当滑动触头向 a 端滑动时，电流增大 D．改用能量为 2.5eV 的光子照射，移动变阻器的触头 c，电流表 G 中也可能有电流 7．如图甲为氢原子的能级图，设一群处于 n=4 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的频率最大的光照射光 电管阴极 K。阴极 K 在极短时间内吸收频率最大的光子后逸出光电子，实验测得的其反向遏止电压为 10.92V（如图乙）。下列判断正确的是（　　） A．频率最大的光子是氢原子由能级 4 跃迁到能级 1 时发出的 B．频率最大的光子能量是 12.09eV C．阴极 K 的逸出功为 10.92eV D．阴极 K 逸出的光电子的最大初动能为 1.83eV 8．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过 程，下列四个物理过程中，一定相同的是（　　） A．遏止电压 B．饱和光电流 C．光电子的最大初动能 D．逸出功 9．氢原子部分能级图如图所示，某金属的逸出功为 2.50eV，一群处于基态（n=1）的氢原子被激发后能辐 射出不同频率的光子，这些光子能够使该金属发生光电效应的有 3 种，至少应给氢原子提供的能量为（　 ） A．12.75eV B．12.09eV C．10.20eV D．1.51eV 10．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压 Uc 与入射光的频率 ν 的关系如图所示。若该直线的斜率和截 距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普朗克常量和所用材料的逸出功可表示为（　　） A． k 　eb e B．ek　－eb C．ek　eb D．ek　－ e b 11．一含有光电管的电路如下图甲所示，乙图是用 a、b、c 光照射光电管得到的 I-U 图线，Uc1、Uc2 表示截 止电压，下列说法正确的是( ) A．甲图中光电管得到的电压为反向电压 B．a、b 光的波长相等 C．a、c 光的波长相等 D．a、c 光的光强相等 12．某氦氖激光器发光的功率为 P，发射频率为 的单色光，真空中光速为 c，下列说法正确的是（　　） A．激光器每秒发射的光子数为 B．每个光子的能量为 h P h c   C．该单色光在真空中的波长为 c D．单色光从空气进入水中后波长变大 13．用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，可以（　　） A．改用红光照射 B．改用紫光照射 C．增加光电管上的加速电压 D．改用逸出功较小的金属做光电管的阴极 14．下列对光电效应的理解，正确的是（　　） A．金属钠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，就能逸出金属 B．如果射入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所需要的最小功，便能发生光电效 应 C．发生光电效应时，入射光的频率越大，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 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，入射光的最低频率也不同 15．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处干 n=4 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐 射光子，用这些光照射逸出功为 1.90eV 的金属铯，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多能发出 6 种不同频率的光，其中从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级所发出的光的波长最长 B．这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应 C．金属铯表面逸出的光电子最大初动能一定小于 12.75eV D．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为 10.19eV 二、填空题 16．红外线可以穿透云雾，是因为它的波长_____，所以它的 _____现象比较显著；γ 射线可以穿透金属， 是因为它的频率_____，所以它的光子能量______，穿透能力强． 17．在光电效应实验中，小明同学用同一 实验装置在甲、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，则甲光和乙光的频率相比较 v 甲_____v 乙（填“>”，“<”或“＝”）；乙光和丙光每一 秒照射到金属板上的光子数相比较 n 乙_____n 丙（填“>”，“<”或“＝”）如果知道这种金属的极限频率是 v0， （普朗克常量为 h，电子电量为 e）则甲入射光的频率 v 甲=_____ 18．判断下列说法的正误。 （1）任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应。( ) （2）金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。( ) （3）“光子”和“光电子”指的都是被光激发的电子。( ) （4）逸出功的大小与入射光无关。( ) （5）光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。( ) 19．（1）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多 （2）两个质量分别为 M1 和 M2 的劈 A 和 B，高度相同，放在 A 和 B 的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水 平相切，如图所示．一块位于劈 A 的倾斜面上，距水平面的高度为 h．物块从静止开始滑下，然后又滑上 劈 B．物块在 B 上能够达到的是大高度______； 三、综合题 20．已知金属铯的极限波长为 λ0，现用波长为 λ 的光照射铯金属表面，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c，求： （1）铯金属的逸出功； （2）发射光电子的最大初动能． 21．如图所示，电源的电动势均为 E，内阻不计，光电管的阴极 K 用极限波长为 0 的材料制成。将开关 S 拨向 1，将波长为  的激光射向阴极，改变光电管 A 和阴极 K 之间的电压，可测得光电流的饱和值为 Im， 已知普朗克常量 h，电子电量 e。 （1）求 t 时间内由 K 极发射的光电子数 N； （2）当阳极 A 和阴极 K 之间的电压为 U1 时，求电子到达 A 极时的最大动能 Ekm； （3）将开关 S 拨向 2，为能测出对应的遏止电压，求入射激光频率的最大值 vm。 22．在图中，直线 PQ 表示光电子的最大初动能与入射光频率 的变化关系． （1）图中哪一个值可确定普朗克恒量 h． （2）图中哪一个线段表示极限频率 0 的值． （3）图中哪一个线段相当于金属的逸出功 W． 23．研究光电效应的规律实验的原理图如图（a）所示，按图（a）所示的电路将图（b）中实物连线． 参考答案： 1．D 【详解】 1 根据 eU 截= 2 mvm2=hγ-W，入射光的频率越高，对应的截止电压 U 截越大．甲光的截止电压小于乙光，所以 甲光的频率小于乙光；光的强度决定光电流的最大值，可知甲光的光强大于乙光的光强，故 AB 错误．红 外线的频率小于可见光的频率，则用红外线照射该光电管，不一定能发生光电效应，选项 C 错误；紫外线 的频率大于可见光的频率，则用紫外线照射该光电管，一定能发生光电效应，遏止电压比乙光照射时高， 故 D 正确；故选 D． 2．B 【详解】 A．根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 可知光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图像的斜率 k＝h，所以两条图线的斜率一定相等，α 和 β 一定相等，选项 A 错误； B．由 Ek＝hν－W0 可知，若增大入射光的频率 ν，则产生的光电子的最大初动能增大。由 eUc＝Ek 可知若增大入射光频率 ν，则所需的遏止电压 Uc 将增大，选项 B 正确； C．光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图像与横轴的截距等于金属的逸出功 W0 与普朗克常量 h 的比值，由图像可知甲的逸出功较小，因此某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金属 发生光电效应，选项 C 错误； D．根据光电效应规律，若不改变入射光频率 ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，选项 D 错误。 故选 B。 3．A 【详解】 A．逸出功与极限频率