4.2 光电效应（分层作业）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

4.2光电效应 分层作业 题组一　光电效应的实验规律 1．如图所示，在演示光电效应的实验中，谷灵同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一个角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是（　　） A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一个角度 B．增大a光的照射强度，光电子的最大初动能增加 C．a光的频率大于b光的频率 D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应 2．利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（　　） A．减弱入射光的强度，遏止电压变小 B．P不移动时，微安表的示数为零 C．P向a端移动，微安表的示数增大 D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大 3．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射光电管时不发生光电效应，则(　　) A．A光的强度大于B光的强度 B．B光的频率大于A光的频率 C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a 4．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（　　） A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过 B．用红外线照射，电流表一定无电流通过 C．用频率为的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过 D．用频率为的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可能不变 5．（多选）如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（　　） A．入射光太弱 B．入射光波长太长 C．光照时间短 D．电源正、负极接反 题组二　爱因斯坦的光电效应理论 4．做光电效应实验时，用黄光照射一光电管，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大，应(　　) A．改用红光照射 B．增大黄光的强度 C．增大光电管上的加速电压 D．改用紫光照射 5．研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用能量为3.6eV的光子照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于1.2V时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　） A．光电管内电场力对光电子做正功 B．光电子的最大初动能为1.2eV C．光电管阴极的逸出功为1.2eV D．在开关S断开后，没有电流流过电流表 题组三　光电效应图像问题 6．光电效应实验中光电子最大初动能与入射光频率v的关系如图所示。普朗克常量、金属材料的逸出功分别为（　　） A．，a B．， C．，a D．， 7．用图示装置研究光电效应的规律，v为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数。下列反映光电效应规律的图像可能正确的是（　　） A．B．C．D． 8．如图甲，在光电效应实验中，某同学用相同频率但光照强度不同的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随射入光频率变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是（　　） A．因为是相同频率的光，所以两次实验中遏制电压相同 B．甲图中开关断开时，不会产生光电流 C．两个光电管的图像的斜率相同 D．甲图中开关闭合时，将滑动变阻器滑片向右滑动，可能出现饱和电流 题组四　康普顿效应和光子的动量 9．关于康普顿效应，下列说法正确的是（　　） A．康普顿在研究射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据 B．射线散射时，波长改变的多少与散射角有关 C．发生散射时，波长较短的射线或射线入射时，产生康普顿效应 D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应支持粒子说 10.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量。如图给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子(　　) A．可能沿1方向，且波长变短 B．可能沿2方向，且波长变短 C．可能沿1方向，且波长变长 D．可能沿3方向，且波长变长 题组五　光的波粒二象性 11．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　） A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著 D．康普顿效应表明光具有波动性 12．如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，测得遏止电压为U。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．测量遏止电压时，电源左端为负极，右端为正极 B．光电子的最大初动能为eU C．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定减小 D．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定增大 13．某同学用如图所示的装置研究光电效应，已知极板K为某种金属，其逸出功为6.2eV，用光子能量为3.8eV的单色光照射极板K，则（　　） A．增加光照时间一定能发生光电效应 B．用更大频率的光照射一定能发生光电效应 C．增加光照强度一定能发生光电效应 D．改用频率更高的光照射极板K，该金属的逸出功不变 14．利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 C．其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零 D．光电管阴极材料的截止频率 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.2光电效应 分层作业 题组一　光电效应的实验规律 1．如图所示，在演示光电效应的实验中，谷灵同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一个角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是（　　） A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一个角度 B．增大a光的照射强度，光电子的最大初动能增加 C．a光的频率大于b光的频率 D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应 【答案】C 【详解】AB．根据爱因斯坦光电方程 可知，增大b光的照射强度，仍不会发生光电效应；增大a光的照射强度，光电子的最大初动能保持不变， AB错误。 C．根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的频率大于锌板的极限频率；根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，C正确。 D．根据光电方程可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定能发生光电效应，D错误。故选C。 2．利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（　　） A．减弱入射光的强度，遏止电压变小 B．P不移动时，微安表的示数为零 C．P向a端移动，微安表的示数增大 D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大 【答案】D 【详解】A．遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误； B．P不移动时，由于图中在光电管中所加电压为正向电压，管中电场向左，电子从K向右逸出所受电场力向右，电子加速从A端流出形成光电流，微安表应有示数，故B错误； C．P向a端移动，则分压所得正向电压变小，电子加速从A端出去的速度变小，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误； D．P向b端移动，则分压所得正向电压变大，由，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。故选D。 3．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射光电管时不发生光电效应，则(　　) A．A光的强度大于B光的强度 B．B光的频率大于A光的频率 C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a 【答案】C 【详解】AB．用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知单色光A的频率大于光电管的极限频率，即，如果加反向电压，则最大初动能大于 ，用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，如果加反向电压，可能发生光电效应，但最大初动能小于，知单色光B的频率小于A的频率，所以A光的频率大于B光的频率，与光强无关，AB错误； CD．发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是a流向b，故C正确D错误．故选C。 4．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（　　） A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过 B．用红外线照射，电流表一定无电流通过 C．用频率为的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过 D．用频率为的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可能不变 【答案】D 【详解】A．因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电流表一定有电流通过，故A错误； B．因不知阴极K的极限频率，所以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可能有电流通过，故B错误； C．由于发生了光电效应，即使A、K间的电压为零，电流表中也有电流通过，故C错误； D．当滑动变阻器的滑片向左端移动时，阳极吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大光电管两端电压，光电流也不会增大，故D正确。故选D。 5．（多选）如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（　　） A．入射光太弱 B．入射光波长太长 C．光照时间短 D．电源正、负极接反 【答案】BD 【详解】AC．入射光太弱或光照时间短，只要入射光频率大于光电管对应的极限频率即可发生光电效应，有光电子逸出，故AC错误； B．若入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故B正确； D．电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若使该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故D正确。故选BD。 题组二　爱因斯坦的光电效应理论 4．做光电效应实验时，用黄光照射一光电管，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大，应(　　) A．改用红光照射 B．增大黄光的强度 C．增大光电管上的加速电压 D．改用紫光照射 【答案】D 【详解】红光的能量低于黄光，可能导致不能发生光电效应或者减小最大初动能，A错误；单纯增加黄光强度，会增加逸出光电子数目，但不会改变光电子的最大初动能，B错误；光电管的加速电压与光电子逸出时的最大初动能无关，C错误；紫光的能量高于黄光，改用紫光可以增大光电子逸出时的最大初动能，D正确。 5．研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用能量为3.6eV的光子照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于1.2V时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　） A．光电管内电场力对光电子做正功 B．光电子的最大初动能为1.2eV C．光电管阴极的逸出功为1.2eV D．在开关S断开后，没有电流流过电流表 【答案】B 【详解】A．该装置所加的电压为反向电压，光电管内电场力对光电子做负功，使得光电子动能减少，选项A错误； B．发现当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，可知遏止电压为1.2V，则有 可得，光电子的最大初动能为，选项B正确； C．根据光电效应方程可得，选项C错误； D．开关S断开后，用光子能量大于的光照射到光电管上时均能发生光电效应，有光电子逸出，有电流流过电流表，选项D错误。故选B。 题组三　光电效应图像问题 6．光电效应实验中光电子最大初动能与入射光频率v的关系如图所示。普朗克常量、金属材料的逸出功分别为（　　） A．，a B．， C．，a D．， 【答案】C 【详解】根据 可知，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，即 图线的斜率等于普朗克常量，即，故选C。 7．用图示装置研究光电效应的规律，v为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数。下列反映光电效应规律的图像可能正确的是（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【详解】AB．根据光电效应方程得 又因为 解得 则遏止电压与入射光子频率的关系图线是不过原点的直线；对于不同的金属逸出功不同，即截距不同，但两图线的斜率相同，故AB错误； CD．根据题中给定的图像，在发生光电效应的前提条件下，当电压表电压为0时，电流表示数不能为0，且存在饱和光电流，所以图像不能过原点，故C正确，D错误。故选C 。 8．如图甲，在光电效应实验中，某同学用相同频率但光照强度不同的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随射入光频率变化的函数关系图像。对于这两个光电管，下列判断正确的是（　　） A．因为是相同频率的光，所以两次实验中遏制电压相同 B．甲图中开关断开时，不会产生光电流 C．两个光电管的图像的斜率相同 D．甲图中开关闭合时，将滑动变阻器滑片向右滑动，可能出现饱和电流 【答案】C 【详解】D．甲图中光电管两端加的是反向电压，则当开关闭合时，将滑动变阻器滑片向右滑动，反向电压增大，光电流减小，不可能出现饱和电流，故D错误； B．甲图中开关断开时，仍会有光电子到达阳极A，从而形成光电流，故B错误； A．两次实验中，用频率相同的光照射，但是锌和铜的逸出功不同，由 可知，两次实验中遏制电压不相同，故A错误； C．由可知 可知，两个光电管的图像的斜率相同，均为，故C正确。故选C。 题组四　康普顿效应和光子的动量 9．关于康普顿效应，下列说法正确的是（　　） A．康普顿在研究射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据 B．射线散射时，波长改变的多少与散射角有关 C．发生散射时，波长较短的射线或射线入射时，产生康普顿效应 D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应支持粒子说 【答案】BCD 【详解】AD．康普顿在研究射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可以解释，故A错误，D正确； B．波长改变的多少与散射角有关，故B正确； C．当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效应，故C正确。故选BCD。 10.康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量。如图给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子(　　) A．可能沿1方向，且波长变短 B．可能沿2方向，且波长变短 C．可能沿1方向，且波长变长 D．可能沿3方向，且波长变长 【答案】C 【详解】根据动量守恒可知，碰后光子不可能沿2、3方向，可能沿1方向，且光子的动量变小，根据p＝知，波长λ变长，故C正确，A、B、D错误。 题组五　光的波粒二象性 11．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　） A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著 D．康普顿效应表明光具有波动性 【答案】C 【详解】A．一切光都具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些行为（如光电效应、康普顿效应）表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子，A错误； B．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场的形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子，B错误 C．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确； D．康普顿效应表明光具有粒子性，D错误； 故选C。 12．如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，测得遏止电压为U。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．测量遏止电压时，电源左端为负极，右端为正极 B．光电子的最大初动能为eU C．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定减小 D．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定增大 【答案】B 【详解】A．测量遏止电压时，要让电子在光电管中做减速运动，所以需要A极电势低于K极电势，即电源的左端为正极，右端为负极，故A错误； B．根据动能定理，可知光电子的最大初动能为eU，故B正确； CD．因为不知道电源的正负极，所以当滑片P向右滑动时，光电管两端的电压增大，如果加的是正向电压，电流表的示数有可能增大，如果原本达到了饱和电流，则电流表示数不变；如果加的是反向电压，则到达A极的电子可能减小，电流表示数减小，故CD错误。故选B。 13．某同学用如图所示的装置研究光电效应，已知极板K为某种金属，其逸出功为6.2eV，用光子能量为3.8eV的单色光照射极板K，则（　　） A．增加光照时间一定能发生光电效应 B．用更大频率的光照射一定能发生光电效应 C．增加光照强度一定能发生光电效应 D．改用频率更高的光照射极板K，该金属的逸出功不变 【答案】D 【详解】AC．因为光子能量小于逸出功，所以不能发生光电效应，故AC错误； B．用更大频率的光照射，可能光子能量仍小于逸出功，所以不一定能发生光电效应，故B错误； D．改用频率更高的光照射极板K，该金属的逸出功不变，逸出功只与金属本身有关，故D正确。 故选D。 14．利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 C．其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零 D．光电管阴极材料的截止频率 【答案】D 【详解】A．当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程 故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误； B．若改用比更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于，故B错误； C．其他条件不变时，使开关S接2，此时 可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程 其中 联立解得，光电管阴极材料的截止频率为 故D正确。故选D。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$