第4.2节 光电效应（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第4.2课 光电效应 ID： 一、单选题 1．能说明光的粒子性的实验是（      ） A．干涉现象 B．衍射现象 C．光电效应 D．色散现象 2．如图所示，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，则这个散射光子跟原来的光子相比（　　） A．频率不变 B．波长变长 C．动量变大 D．速度变小 3．如图所示，a、b两束单色光射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后从玻璃砖的同一点射出，则（　　） A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光光子的动量大于b光光子的动量 C．在玻璃中，a光的速度大于b光的速度 D．a、b光通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 4．马路施工处警示灯是红色的，除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光传播范围更广，这是由于红色光（） A．更容易发生衍射 B．光子的能量大 C．更容易发生干涉 D．更容易发生光电效应 5．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下列说法正确的是　　 A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小 B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小 C．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小 D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小 二、多选题 6．下列说法中正确的是 A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以热体一定是黑的 B．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加,另一方辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子, 因此光子散射后波长变短 D．根据海森伯提出的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子没有准确的位置和动量 7．关于波粒二象性的有关知识，下列说法正确的是（　　） A．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 B．用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则E=，p= C．由爱因斯坦的光电效应方程可知Ek=hν-W0，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量 8．明代学者方以智在《阳隧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　） A．若增大入射角i，则b光先消失 B．两束光在该三棱镜中的传播速度a光大 C．若两束光通过同一个狭缝，a光的衍射现象更明显些 D．a光子的动量要比b光于的动量小 三、实验题 9．（1）如图所示是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转，以下说法正确的是( ) A．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数可能增大 B．如果改用蓝光照射该金属时，电流表示数一定不为零 C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，逸出电子的最大初动能不会改变 D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零 （2）某光源能发出波长为的可见光，用它照射某逸出功为的金属，产生光电子的最大初动能为 （已知普朗克常量h取，光速，结果保留两位有效数字） 10．如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过． （1）当变阻器的滑动端P向 滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大． （2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为 （已知电子电荷量为e，普朗克常量h）． （3）如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将 （填“变大”、“变小”或“不变”）． （4）用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc﹣ν图象如图乙所示，根据图象求出该金属的截止频率νc= Hz，普朗克常量h= J•s（已知电子电荷量e=1.610﹣19C）． 四、解答题 11．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3～1.6×10－3 m，相应的频率范围是多少，相应的光子能量的范围是多少。（已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108 m/s。结果取两位有效数字） 12．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4.2课 光电效应 ID： 一、单选题 1．能说明光的粒子性的实验是（      ） A．干涉现象 B．衍射现象 C．光电效应 D．色散现象 【答案】C 【详解】光的干涉、色散和衍射是波特有的现象，不能说明粒子性，故ABD错误；光电效应能说明光具有粒子性，故C正确．所以C正确，ABD错误． 2．如图所示，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，则这个散射光子跟原来的光子相比（　　） A．频率不变 B．波长变长 C．动量变大 D．速度变小 【答案】B 【详解】A．光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，根据，光子的频率减小，故A错误； BC．当入射光子与静止的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据可知，波长变长，故B正确，C错误； D．碰撞前、后的光子速度不变，故D错误。 故选B。 3．如图所示，a、b两束单色光射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后从玻璃砖的同一点射出，则（　　） A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光光子的动量大于b光光子的动量 C．在玻璃中，a光的速度大于b光的速度 D．a、b光通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 【答案】B 【详解】A．a、b两束单色光射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后从玻璃砖的同一点射出，则两光线折射角相同，根据 可知，a光折射率大，b光折射率小，故A错误； B．a光折射率大，则a光的频率高，波长短， ，故a光光子的动量大于b光光子的动量，故B正确； C．在玻璃中， ，a光的速度小于b光的速度，故C错误； D．a光的频率高，波长短，a、b光通过同一个双缝干涉装置，根据干涉条纹间距公式可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故D错误。 故选B。 4．马路施工处警示灯是红色的，除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光传播范围更广，这是由于红色光（） A．更容易发生衍射 B．光子的能量大 C．更容易发生干涉 D．更容易发生光电效应 【答案】A 【详解】A．红色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射，A正确． B．由 知红光比其他可见光的光子能量更小，B错误． C．发生干涉的条件是两束光同频、同向、同相位，与光的颜色无关，故C错误． D．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红色光的频率小，不容易发生光电效应，故D错误． 故选A． 【点睛】本题是物理知识在生活中的应用，考查了光的波长、频率和衍射、光电效应的关系．要知道红色光在可见光中的频率最小，波长最长． 5．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下列说法正确的是　　 A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小 B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小 C．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小 D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小 【答案】D 【详解】A.根据光电效应方程知，b光的遏止电压大，则b光的频率大，折射率大，根据知，b光在介质中传播的速度小；故A错误． B.a光的折射率小，根据知，a光发生全反射的临界角大；故B错误． C.根据知，a光的频率小，则波长长，可知分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大；故C错误． D.a光的频率小，根据知，a光的光子能量小，产生a光的能级差小；故D正确． 故选D． 二、多选题 6．下列说法中正确的是 A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以热体一定是黑的 B．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加,另一方辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子, 因此光子散射后波长变短 D．根据海森伯提出的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子没有准确的位置和动量 【答案】BD 【详解】能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A错误；随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即温度越高，波长越短，辐射强度越强，故B正确；康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，部分动量转移给电子，则光子的动量减小，由可知光子的波长变长，故C错误；由不确定性关系可知，微观粒子没有准确的位置和动量，故D正确．所以BD正确，AC错误． 7．关于波粒二象性的有关知识，下列说法正确的是（　　） A．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 B．用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则E=，p= C．由爱因斯坦的光电效应方程可知Ek=hν-W0，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量 【答案】ABD 【详解】A．根据德布罗意波波长公式λ=，速度相同的质子和电子相比，电子的动量小，波长长，波动性明显，故A正确； B．根据 E=hν且λ=，c=λν 可得X射线每个光子的能量为E=每个光子的动量为p=，故B正确； C．由爱因斯坦的光电效应方程可知 Ek=hν-W0 光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν是线性关系，但不成正比，故C错误； D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量，揭示了光的粒子性，故D正确。 故选ABD。 8．明代学者方以智在《阳隧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　） A．若增大入射角i，则b光先消失 B．两束光在该三棱镜中的传播速度a光大 C．若两束光通过同一个狭缝，a光的衍射现象更明显些 D．a光子的动量要比b光于的动量小 【答案】BCD 【详解】A．当增大入射角i时，两单色光在左侧界面的折射角增大，但在右侧界面的入射角均减小，故不会发生全反射， A错误； B．由图可知，a光的折射率n较小，由 可知，a光在三棱镜中的传播速度较大，B正确； C．a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，通过同一狭缝时，a光的衍射现象更明显，C正确； D．光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，根据 a光子的动量要比b光于的动量小，D正确。 故选BCD。 三、实验题 9．（1）如图所示是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转，以下说法正确的是( ) A．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数可能增大 B．如果改用蓝光照射该金属时，电流表示数一定不为零 C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，逸出电子的最大初动能不会改变 D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零 （2）某光源能发出波长为的可见光，用它照射某逸出功为的金属，产生光电子的最大初动能为 （已知普朗克常量h取，光速，结果保留两位有效数字） 【答案】 ABD； 【详解】(1)[1] A．此光电管为正向光电管，滑动变阻器向右滑动，电压增大，若此时的光电流并未达到饱和，电流可能增加，电流表示数可能增大，故A正确； B．若改用蓝光照射该金属，因频率增大，而导致光电子的最大初动能增加，所以电流表示数一定不为零，故B正确； C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，逸出电子的最大初动能增大，故C错误； D．将电源的正负极调换，则此光电管为负向光电管，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电压增大，若此时的电压小于遏止电压，电流表仍可能有示数，故D正确。 故选ABD。 （2）[2] 某光源能发出波长为的可见光，用它照射某逸出功为的金属，产生光电子的最大初动能 联立可解 10．如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过． （1）当变阻器的滑动端P向 滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大． （2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为 （已知电子电荷量为e，普朗克常量h）． （3）如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将 （填“变大”、“变小”或“不变”）． （4）用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc﹣ν图象如图乙所示，根据图象求出该金属的截止频率νc= Hz，普朗克常量h= J•s（已知电子电荷量e=1.610﹣19C）． 【答案】 左； ； 变大； ； ； 【详解】(1)当变阻器的滑动端P向左滑动时，光电管两端的反向电压减小，光电流增大，通过电流表的电流将会增大． (2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能，据爱因斯坦光电效应方程可得，逸出功． (3)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能变大． (4) 据、、，可得，则．据图象求出该金属的截止频率；据图象斜率可得，则普朗克常量． 11．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3～1.6×10－3 m，相应的频率范围是多少，相应的光子能量的范围是多少。（已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108 m/s。结果取两位有效数字） 【答案】， 【详解】根据 代入数据得频率范围为 根据 代入数据得能量范围为 12．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？ 【答案】 【详解】设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程 当用波长为λ的光照射时 当用波长为λ的光照射时： 又因为 联立得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$