4.2 光电效应方程及其意义 一、选择题（共 15 题） 1．如图所示，a 是由两种单色光组成的一束复色光，射向半圆玻璃砖的圆心 O，折射后分成 b、c 两种单 色光。由此可知（　　） A．玻璃对 c 光的折射率较大 B．c 光在玻璃中的传播速度较大 C．b 光的频率较小 D．b 光的光子能量较小 2．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是 A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的． B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性． C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波． D．光具有波粒二象性． 3．用两束频率不相同、强度也不同的光线照射两种不同的金属，假若它们都有光电子逸出，则（　　） A．频率大的光照射逸出功较小的金属表面逸出的光电子的最大初动能一定较大 B．频率大的光照射逸出功较小的金属产生的饱和光电流一定较大 C．强度大的光照射逸出功较小金属产生的光电子最大初动能一定较大 D．强度大的光照射逸出功较大金属产生的光电子最大初动能一定较大 4．某同学通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的冲击力：将一张白纸铺在水平地面上，把 排球在水里弄湿，然后让排球从规定的高度自由落下，并在白纸上留下球的水印。再将印有水印的白纸铺 在台秤上，将球放在纸上的水印中心，缓慢地压球，使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水 印，记下此时台秤的示数即为冲击力的最大值。下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的 是（　　） A．建立“合力与分力”的概念 B．建立“点电荷”的概念 C．建立“电场强度”的概念 D．建立“光子说”的理论 5．如图所示，先后用波长为 别为 U1、U2 时， 正确的是（ 1 、 2 1 、 2 的单色光照射阴极 K 均可产生光电流。调节滑片 P，当电压表示数分 的的光电流恰减小到零.已知 U1<U2，电子电荷量为 e，真空中的光速为 c.下列说法 ） A．两种单色光光子的动量 p1>p2 B．光电子的最大初动能 Ek1>Ek2 e  U1  U 2  C．普朗克恒量为  1  2  c e  2U 2  1U1  D．逸出功为 1  2 6．用同一光管研究 a、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流 I 与光电管两极间所加电压 U 的关系如 图。则这两种光（　　） A．照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b 光的临界角大 C．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大 D．通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 7．利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压 UC 与入射光频率 的关系如图乙所示，图 1 ν 0 1 乙中 U1、 、 均已知，电子电荷量用 e 表示。入射光频率为 时，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能 Ek  U1e  h 0 B．由 U C — 图象可求得普朗克常量 h U1e  1  0 C．滑动变阻器的滑片 P 向 N 端移动过程中电流表示数一定一直增加 D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片 P 向 N 端移动过程中电流表示数一定直增加 8．美国物理学家密立根用精湛的技术测量了光电效应中几个重要的物理量，其中之一是通过测量金属的 遏止电压 Uc 与入射光频率 ν，计算出普朗克常量 h，并与普朗克根据黑体辐射得出的 h 相比较，以检验爱 因斯坦光电效应方程式的正确性。如图所示为根据某次实验作出的 Uc-ν 图像，下列说法正确的是（　　） A．该图线的斜率表示普朗克常量 B．该金属的截止频率约为 4.3×1014 Hz C．该金属的截止频率约为 5.5×1014 Hz D．该金属的逸出功与入射光的频率成正比 9．一束波长为 500mm，功率为 1.0W 的激光可聚焦成一个半径为 500nm 的光斑，此激光照射在半径和高 度均为 500nm 的圆柱体上，如图所示。假设圆柱体的密度与水相同且完全吸收辐射，已知普朗克常量为 6.626×10-34J·s，则（　　） A．每个光子动量大小为 1.32×10-30kg·m/s B．激光每秒发射的光子约为 2.5×1018 个 C．圆柱体的加速度约为 8.5×108m/s2 D．圆柱体受到的作用力随着激光功率的增大而减小 10．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 v 的普通光源照射阴极 k，没有发生光电效应，换同样频率为 v 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= hv w e e B．U= 2hv w e e C．U=2hv-W D．U= 5hv w 2e e 11．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减 弱，而频率保持不变，那么（ ） A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B．饱和光电流将会减弱 C．遏止电压将会减小 D．有可能不再发生光电效应 12．如图，用 a、b 两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当 a 光照射时验电器的指针偏转，b 光照 射时指针未偏转，以下说法正确的是（　　） A．a 光照射金属板时验电器的金属小球带正电 B．增大 a 光的强度，验电器的指针偏角不变 C．增大 b 光的强度，验电器的指针将偏转 D．若 a 光是氢原子从 n  4 的能级向 n  1 的能级跃迁时产生的，则 b 光可能是氢原子从 n  5 的能级向 n  1 的能级跃迁时产生的 13．用某种频率的光照射锌板可以发生光电效应．则下列说法正确的是（ ） A．增大入射光的照射强度，则单位时间发射的光电子会增多 B．增加入射光的照射时间，则单位时间发射的光电子会增多 C．换用频率更高的光照射锌板，则光电子的最大初动能会增大 D．换用波长更长的光照射锌板，则光电子的最大初动能会增大 14．在研究光电效应时，用图甲的电路研究光电效应中电子发射情况与照射光的强弱关系。选用不同颜色 和不同强度的光，得到光电流随电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．入射光 1 和入射光 3 是同一种颜色的光 B．入射光 1 的频率大于入射光 2 的频率 C．用入射光 1 照射时获得的光电子初动能最大 D．用入射光 2 照射时获得的光电子初动能最大 15．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．因为材料不同,逸出功不同，所以遏止电压 Uc 不同 B．饱和光电流一定不同 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-ν 图像（ν 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 二、填空题 16．研究光电效应电路如图甲所示．用频率都为 ν、强度不同的两束光 B、C 分别照射密封真空管的钠极板 （阴极 K），钠极板发射出的光电子（带电荷量为 e）被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流．其光电流 I 与 A、K 之间的电压 UAK 的关系如图所示，可知 B 光的强度___________C 光的强度（选填“大于”、“等于”或 “小于”），金属钠的逸出功为___________（已知普郎克常量为 h）． 17．光电效应实验中，以不同频率的光入射同一金属表面，并测量与各频率 ν 对应的遏止电压 Uc，所得结 果如图所示。若图线斜率为 k，电子电荷量为 e，则普朗克常量 h=________（用上述字母表示）。若用频 率为 3×1014Hz 很强的入射光照射到该金属表面________（选填“能”或“不能”）产生光电效应。 18．某光电管的阴极 K 用截止频率为ν 0 的金属钠制成，光电管阳极 A 和阴极 K 之间的正向电压为 U ，普朗 克常量为 h ，电子的电荷量为 e ．用频率为 的紫外线照射阴极，有光电子逸出，光电子到达阳极的最大 动能是_________；若在光电管阳极 A 和阴极 K 之间加反向电压，要使光电子都不能到达阳极，反向电压 至少为______________． 19．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 5eV 的光照射到光电管上时，测得电流计上的 示数随电压变化的图象如图所示．金属的逸出功为_____J．(电子电荷量为 l.6×1019C)若用光子能量为 7eV 的光照射光电管，那么 I—U 图像与 U 轴的截距为______V. 三、综合题 20．在某次光电效应实验中，用波长为 λ1 的单色光照射金属板，能使金属板发出光电子，测得光电子的最 大初动能为 E1， 改用波长为 λ2 的单色光照射金属板，也能使金属板发出光电子，测得光电子的最大初动 能为 E2， 求该金属板的逸出功 Wo 和普朗克常量 h．（已知真空中的光速为 c） 21．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有 6 个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以 0.1W 的功率均匀地向各个方向发射波长为 530nm 的绿光，眼睛最远在多大距离能够看到这个光源？假设瞳孔在 暗处的直径为 4mm，且不计空气对光的吸收。 22．红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个脉冲。现有一红宝石激光器， 发射功率为 P＝5.0×106 W，所发射的光脉冲持续时间 Δt＝1.0×10－11 s，波长为 693.4 nm(1 nm＝10－9 m)， 求： （1）每个光脉冲的长度； （2）每个光脉冲含有的光子数。(已知 h＝6.63×10－34 J·s，结果保留 2 位有效数字) 23．某科技小组买到几个光电管，想测量这种光电管材料的截止频率，他们在实验室找到了几块标有波长 数值的滤光片（如图所示），请据此设计可行的测量方案。 参考答案： 1．B 【详解】 AC. 由图知，两束光的入射角相等，b 光的折射角大于 c 光的折射角，由折射定律可知