第4章 2 光电效应(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

[基础训练] 1．入射光照射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．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B．逸出的光电子的最大初动能将减小 C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D．有可能不发生光电效应 答案　C 2．(多选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则(　　) A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc C．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大 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　因入射光的频率大于或等于极限频率时会产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－hνc＝hνc，B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C错误；由Ek＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，当ν增大一倍时＝≠2，故D错误。 答案　AB 3．研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光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被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像，正确的是(　　) 解析　用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以截止电压相同；饱和光电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和光电流越大，故选项C正确。 答案　C 4．如图所示是光电管的原理图，已知当有频率为ν0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则(　　) A．若换用频率为ν2(ν2<ν0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流 B．若换用频率为ν1(ν1>ν0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流 C．增加电路中电源两极电压，电路中光电流一定增大 D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生 答案　B 5．(多选)如图所示为光电管工作原理示意图，阴极材料的逸出功为W，入射光的光子能量为hν，能发生光电效应，则(　　) A．hν<W B．光电子在管内运动过程中电势能减小 C．减弱入射光强度，ab两端的电压减小 D．入射光的频率变高，所有出射光电子的动能都增大 解析　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，根据光电效应方程知，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大，光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目，发生光电效应的条件是hν>W，故A错误；光电子在管内运动过程中，电场力做正功，电势能减小，故B正确；减弱入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目减小，故ab两端的电压减小，故C正确；入射光的频率变高，光电子的最大初动能增加，但不是所有出射光电子的动能都增大，故D错误。 答案　BC 6．利用如图所示装置做光电效应实验，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出。若要使光电子的最大初动能增大，下列选项正确的是(　　) A．仅延长光照时间 B．仅换用频率更大的光 C．仅增大入射光的强度 D．仅增大A、K极板间电压 解析　由光电效应光电子最大初动能公式 Ekm＝mv02＝hν－W0 得出光电子的最大初动能与照射光的频率ν和逸出功W0有关，同种金属的逸出功W0不变，所以只能增大照射光的频率ν，所以B对，A、C、D错。 答案　B 7.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是(　　) A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比 C．当ν<ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析　由Ekm＝hν－W，知Ekm­ν图像的斜率为h，故D正确；逸出功是由金属自身决定的，与ν无关，A错误；Ekm与入射光强度无关，B错误；当ν<ν0，无光电子逸出，C错误，故正确答案为D。 答案　D 8．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是(　　) A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关 B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，Ek与照射光的频率呈线性关系 D．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功呈线性关系 解析　由Ek＝hν－W0知Ek与照射光的强度及照射时间无关，与ν呈线性关系，故选项A、C正确；由Ek＝－W0可知Ek与λ不成反比，故选项B错误；在hν不变的情况下，Ek与W0呈线性关系，故选项D正确。 答案　ACD [能力提升] 9．用不同频率的紫外线分别照射钨板和锌板的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek­ν图线。已知钨的逸出功是4.54 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将两者的图线画在同一个Ek­ν坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图线是图中的(　　) 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek­ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，C、D错；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率。由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的频率越高，所以能使金属钨发生光电效应的极限频率较高，所以B对，A错。 答案　B 10．(多选)如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光照射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法正确的是(　　) A．入射光子的能量为h B．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出 D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出 解析　根据E＝hν，而ν＝，则光子的能量为h，故A正确；光电子逸出的最大动能Ekm＝h－W，根据动能定理，Ekm′－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为Ekm′＝h－W＋eU，故B正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C错误；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确。 答案　ABD 11．(2024·九省联考)如图所示，真空中足够大的铝板M与金属板N平行放置，通过电流表与电压可调的电源相连。一束波长λ＝200 nm的紫外光持续照射到M上，光电子向各个方向逸出。已知铝的逸出功W0＝6.73×10－19 J，光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。 (1)求光电子的最大初动能Ek(计算结果保留两位有效数字)； (2)调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的电压为U0；当电压为U0时，求能到达N的光电子中，初速度与M之间夹角的最小值θ。 解析　(1)根据光电效应方程可得Ek＝－W0＝ J－6.73×10－19 J＝3.2×10－19 J。 (2)因调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的电压为U0，则Ek＝U0e 当电压为U0时，恰能到达N的光电子满足U0e＝m(v0sin θ)2＝Ek(sin θ)2 解得sin θ＝，θ＝60°。 答案　(1)3.2×10－19 J　(2)60° 12.如图所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的金属铯制成，用波长λ＝0.50 μm的绿色光照射阴极K，调整两极板间电压，当A板电压比阴极K高出2.5 V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64 μA，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。 (1)求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能； (2)如果把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒钟阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 解析　(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子个数n＝＝4.0×1012(个) 根据光电效应方程，光电子最大初动能Ekm＝h－h，代入数据解得Ekm＝9.6×10－20 J。 (2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律，阴极每秒钟发射的光电子数n′＝2n＝8.0×1012(个) 光电子的最大初动能仍然是Ekm＝9.6×10－20 J。 答案　(1)4.0×1012个　9.6×10－20 J (2)8.0×1012个　9.6×10－20 J 学科网（北京）股份有限公司 $$