4.2 光电效应-2021-2022学年高二物理课后分类练（人教版2019选择性必修第三册）

4.2　光电效应 夯实基础 突破一　对光电效应的实验规律的理解 1.(2020·江苏南通期末)如图所示,在光电效应的演示实验中,把一块锌板连在验电器上,并使锌板带负电,验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板,观察到验电器的指针先闭合后又张开,此时(　　) A.锌板带负电,验电器指针带正电 B.锌板带负电,验电器指针带负电 C.锌板带正电,验电器指针带正电 D.锌板带正电,验电器指针带负电 解析:由于光电效应,锌板内的电子在吸收光子能量后脱离锌板,随着电子的逸出,锌板所带的负电荷量逐渐减小到零,验电器指针随之闭合;随着电子的继续逸出,锌板显示出正电性,即带上了正电荷,与之相连的验电器的指针由于带正电荷而重新张开。故选C。 2.(2021·河南南阳期末)利用如图所示的装置观察光电效应现象,将光束照射在金属板上,发现验电器指针没有张开。欲使指针张开,下列做法可行的是(　　) A.改用逸出功更大的金属板材料 B.改用频率更大的入射光束 C.增加该光束的照射时间 D.增大该光束的强度 解析:改用逸出功更大的金属板材料,更不可能发生光电效应现象,指针不能张开,所以A错误;发生光电效应现象的条件是入射光的频率要大于金属的截止频率,与入射光的强度无关,与入射光的照射时间也无关,则改用频率更大的入射光束,可以使指针张开,所以B正确,C、D错误。 3.(2021·江苏南京月考)如图是研究光电效应的实验装置。用一定频率的光照射阴极K,当滑片P处于图示位置时,电流表的示数不为零。为使电流表示数减小,下列办法可行的是(　　) A.将滑片P向右移动 B.增大入射光的强度 C.换用电动势更大的电源 D.将电源的正负极对调 解析:将滑片P向右移动,正向电压增大,电流表示数不能变小,A错误;增大入射光的强度,单位时间内逸出的光电子数更多,所以电流表示数不能变小,B错误;换用电动势更大的电源,正向电压增大,电流表示数不能变小,C错误;将电源的正负极对调,变正向电压为反向电压,能减小光电流,D正确。 突破二　对光电效应方程的理解与应用 4.(2021·广东佛山月考)在图示电路中,当开关S断开时,用光子能量为2.6 eV的一束光照射阴极K,发现电流表A的示数不为零;合上开关S,调节滑动变阻器,发现当电压表V的示数小于0.6 V时,电流表A的示数仍不为零;当电压表V的示数大于或等于0.6 V时,电流表A的示数为零。该阴极材料的逸出功为(　　) A.0.6 eV B.1.2 eV C.2 eV D.2.6 eV 解析:设当用光子能量为2.6 eV的光照射时,光电子的最大初动能为Ek,阴极材料的逸出功为W0,当反向电压达到U0=0.6 V后,具有最大初动能的光电子不能到达阳极,有eU0=Ek,由光电效应方程有Ek=hν-W0,解得W0=2 eV,故C正确,A、B、D错误。 5.(2021·黑龙江大庆期末)(多选)如图是某金属在光的照射下逸出的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像,由图像可知(　　) A.该金属的逸出功等于E-hνc B.该金属的逸出功等于hνc C.入射光的频率为2νc时,逸出的光电子的最大初动能为hνc D.当入射光的频率ν大于νc时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍 解析:根据Ek=hν-W0得金属的截止频率等于νc,纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功,即逸出功等于E,则E=W0=hνc,故B正确,A错误;根据Ek′=2hνc-W0,而E=W0=hνc,故Ek′=hνc=E,故C正确;根据光电效应方程Ek=hν-W可知,光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系,不是成正比,所以若ν增大一倍,则光电子的最大初动能不是增大一倍,故D错误。 6.(2020·甘肃天水期末)铝的逸出功是3.0 eV,现在用波长为300 nm的光照射铝的表面有光电子逸出,其中普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子的电荷量为e=1.6×10-19 C。求: (1)光电子的最大初动能; (2)金属铝的遏止电压; (3)铝的截止频率。 解析:(1)频率ν== Hz=1.0×1015 Hz 金属的逸出功为 W0=3.0 eV=3.0×1.6×10-19 J=4.8×10-19 J 根据爱因斯坦光电效应方程可知, Ek=hν-W0=6.63×10-34×1.0×1015 J-4.8×10-19 J=1.83×10-19 J。 (2)遏止电压Uc== V≈1.14 V。 (3)由逸出功W0=hνc可得 νc== Hz≈7×1014 Hz。 答案:(1)1.83×10-19 J　(2)1.14 V (3)7×1014 Hz 突破三　对康普顿效应的理解 7.假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后,电子向某一方向运动,光子沿另一方向散射出去,则这个散射光