第4章 2. 光电效应-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习册（人教版）

重雅点手细高中物理选择性必修第三册) 完全吸收人射的各种波长的电磁波而不发生反射的物 料的截止频率应大于9.5×104Hz,故A错误：明火中 体，黑体会向外辐射电磁波，B错误：根据量子化的理 紫外线的强度越大，产生的光电流趣大，由欧姆定律 论，黑体辐射随若温度的升高，各种波长的辐射强度都 U=R可知电压表的示数越大，故B正确：电源左边接 增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，C 正极时，光电管上被施加反向电压，发生光电效应时到 正确：普朗克为得出黑体辐射的强度按波长分布的公 达阳极的光电子数减少，因此会降低报警装置的灵敏 式，提出了能量子的假说，D错误 度，故C错误：电压表有设有示数与明火的照射时间无 3.C【解析】由电磁波能量子公式e=hv=h5可知，电 关，与明火中紫外线的频率有关，故D错误 3.D【解析】根据光电效应方程E=hv一W。可得，纵轴 磁波的波长越小，能量越大，因此该电磁波中能量子最 截距的绝对值等于金属的逸出功，当最大初动能为0 大值为tm一华，AB,D结误，C正确， 时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率 4.A【解析】每个光子的能量e=v=匹，t时间内发光 为%，结合X一片可知产生光电效应的裁止波长 的总能量为P,则m=卫_ M:入B=3:2. e he 4.BD【解析】当光电流恰好减小到0时，据动能定理可 5.D【解析】由题中Mλ图线可知，对于同一物体，随着 得eU=号m6,由多光子光电效应可得光电子的最大 温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有 所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大：另一方面， 初动能之m话=n·h加一w,联立可得U=-g(a- 辐射强度的极大值向短波方向移动，波长范围增大，选 2,3,4…). 项D正确，选项A、B、C错误 5.BC【解析】测量遏止电压U时光电管加反向电压，则 6.A【解析】辐射功率为P的点光源辐射能量时建立球 开关S应扳向“1”，A错误；根据光电效应方程有U= 面模型，而求人眼瞳孔接收的能量时应建立圆平面模 E=hv一hh,可得阴极K所用材料的极限烦率为均 型.每个能量子（光子）的能量为e=y=h元，点光源 hy二U,B正确；只增大光照强度时，饱和光电流增 h 一秒辐射的光子数为n=-,欲能引起视觉，设R e hc 加，则题图乙中I。的值将变大，C正确；用某色光照射 为人眼到光源的距离，有N=欲×号，R 金属板时不能发生光电效应，增大光强或延长光束照射 时间也不能发生光电效应，则电流表无示数，故D错误。 √正确选项为入 【综合提能练】 1.B【解析】题图甲中所加的电压为反向电压，根据题意 7.人体表面的温度为T=290X101m·K_290×10-1 940X10-SK 可知，遏止电压为0.60V,根据E=U可知，光电子 的最大初动能为0.60eV,根据光电效应方程E=hw ≈309K≈36℃，人体辐射的能量子的值为e一h无 Wo,解得逸出功W。=hy-Ek=2.5eV-0.60eV= 663×10“×g00J=212X10"1 1.9eV,题图乙中所加的电压为正向电压，根据动能定 理eU=Ek一E,解得电子到达阳极的最大动能为 第2节光电效应 Ek=eU+E=1.5 eV+0.6 eV=2.1 ev 【基础过关练】 2.B【解析】由爱因斯坦的光电效应方程有E=hv一W, 1.D【解析】由光电效应方程Ek=hw一W。可知，光电子 的最大初动能与入射光的频率有关，当产生光电效应 由图像可得A=一名，A错误：用颜率为，的光照射光 时，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，与 电管时发生了光电效应，有光电子飞出，则断开开关S 人射光的强度以及加速电压无关红光的频率比绿光 后，回路中有电流，所以电流表G的示数不为0，B正 的频率小，紫外线的频率比绿光的频率大，因此改用紫 确：由爱因斯坦的光电效应方程有E=v一W,可知光 光照射可以使光电子从阴极射出时的最大初动能增大 电子的最大初动能与照射光的强度无关，C错误；提高 2.B【解析】太阳光中的紫外线频率主要在7.5×10“~ 照射光频率，光电子的最大初动能增大，D错误 9.5×104Hz,为避免太阳光中的紫外线干扰，K极材3.D【解析】谒止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则 20 练习册参考答案与解析么 电源的右端为正极，故A错误：当电源左端为正极时， 第3节 原子的核式结构模型 滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加 【基础过关练】 但加速到一定值后不再增加，故B错误：由Em=w 1,D【解析).J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了 W。可知，最大初动能与光的强度无关，C错误，E= 电子，从而揭示了原子是可以再分的，A错误：原子的 hw一W。=hv一h,由题图可知，当6=5.15×1014Hz 核式结构是卢瑟福通过α粒子的散射实验才提出的，B 时，由公式E=h(v一)，代人数值求得Em=1.2× 错误：电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C 1019J,故D正确. 错误：电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名 4.A【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E=hv一W。 的“油滴实验”实现的，D正确 及动能定理U.=氏，解得U,=久一化，所以图像的 2.C【解析】当a粒子穿过原子时，电子对a粒子影响很 e 小，影响a粒子运动的主要是原子核，离核远则a粒子 斜率k=二U4=h,h=e(Ua二Ua) 受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当a粒子 2一均 5.C【解析】根据动能定理，从金属板M上逸出的光电 与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核 子到达N板时有eU=E一之m,则到达N板时的 很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少 数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故 动能为E=。U叶之md,与两极板间距无关，与电子 A错误：α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥 力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误；从绝大 从金属板中逸出的方向无关，A,B错误；平行于极板M 多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排 射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子 斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子 从M到N过程中y方向最大位移为y=,d=之× 的全部正电和几乎全部质量，故C正确：α粒子散射实 ，解得y=d√爱，C正确：MN间加反向电压 2m 验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误 dm' 3.B【解析】根据卢瑟福的原子核式结构学说可知，原子 电流表示数恰好为0时，则=弓m2,解得U="必 的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，A、 Ze C错误，B正确：原子核直径的数量级是105m,D D错误 错误 【强基突破练】 4.D【解析】散射角度大的α粒子动量变化大，所以受到 LAB【解析】由光电效应方程和动能定理知，光电管加 原子核的冲量也大，所以4个α粒子在散射过程中受 反向电压时eU=名m6=一W,得U.=久，-化 e 到原子核冲量最大的是④. 知遏止电压U,与入射光频率v之间的关系图中图线的 【综合提能练】 斜率为冬，结合题图可求得h=。二，A正确： 1.AD【解析】该实验的实验现象是绝大多数a粒子穿 一功 过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，即相同时间内 由光电效应方程有eU.=hw一W。,可知U。=0时对应 在A时观察到屏上的闪光次数最多，但有少数α粒子 的光照频率为极限频率，由题图丙可求得= 发生大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，即 二，则金属钠的逸出功为= 放在C位置时屏上观察到少数闪光，放在D位置时屏 Ua-Ue hUa二Ua2=UU),B正确：题图甲 上观察到极少数闪光，故A正确，B错误：上述实验说 Ua-Ue 2一 明了：原子中正电荷并不是均匀分布的，占原子质量绝 中，在光源须率不变条件下，光束越强，相同时间内，相 大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，故C 同烟雾浓度下散射到光电管上的光子数越多，产生的 错误，D正确. 光电流越大，但光电子的最大初动能不变：故C错误： 2.AC【解析】I.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了 题图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截 电子，并测量了电子的比荷，A正确：密立根通过“油 止频率越大，从光电管出来的光电子的最大初动能就 滴实验”间接测出了电子的电荷量，B错误：卢瑟福通 越小，探测器的灵敏度就越低，越不容易触发报警器报 过分析α粒子散射实验现象，提出了原子内部有一个 警，D错误 原子核，C正确：在α粒子散射实验中，正对原子核人 21第四章原子结构和被粒二象性 第2节 光电效应 A基础过关练 测试时间：15分钟 频率y之间的函数关系图像，则金属A、B可产 生光电效应的截止波长入A:AB为(). 1.(2025·湖北武汉三中高二月考)用绿光照射 一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴 极射出时的最大初动能增大，应( A.改用红光照射 B.增大绿光的强度 C.增大光电管的加速电压 A.2:3 B.4:9C.1:2D.3:2 D.改用紫光照射 4.(多选)以往我们认识的光电效应是单光子光 2.(2025·浙江萧山中学高二月考)紫外光电 电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到 管是利用光电效应原理对油库等重要场所进 一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰 行火灾报警的装置，其工作电路如图所示， 富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射 A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外 金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短 线照射到阴极K时，电压表才有示数且启动 时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光 报警装置.已知太阳光中紫外线频率主要在 子光电效应，这已被实验证实.光电效应实验 7.5×1014~9.5×1014Hz,而明火中紫外线频 装置示意图如图所示，用频率为的普通光源 率主要在1.1×1015~1.5×105Hz.下列说法 照射阴极K,没有发生光电效应，换用同样频 正确的是( 率的强激光照射阴极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 紫外光电管 会逐渐减小，当光电流恰好减小到0时，所加 电源 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.为避免太阳光中紫外线干扰，K极材料的截 止频率应大于1.5×105Hz B.明火中紫外线的强度越大，电压表的示数 越大 C.电源左边为正极有利于提高报警装置的灵 电源 敏度 A.U=hv_W B.U=2hv_W D.只有明火照射到K极的时间足够长，电压 表才会有示数 C.U=2hv-W D.U-3hv_W 3.如图所示为两种不同金属A、B用同一种光照 5.(多选)如图甲为研究光电效应的实验装置，用 射发生光电效应时，最大初动能E与入射光 频率为y的单色光照射光电管的阴极K,得到 45 重雅手细高中物理选择性必修 第三册R划 光电流I与光电管两端电压U的关系图线如 用频率为的光照射光电管时发生了光电效 图乙所示.已知电子电荷量的绝对值为e,普朗 应.图乙是该光电管发生光电效应时光电子的 克常量为h,则( 最大初动能E与入射光频率v的关系图像， 图线与横轴的交点坐标为(a,0),与纵轴的交 点坐标为(0，一b).下列说法中正确的是 电管 A.开关S扳向“2”，向右移动变阻器滑片，当灵 敏电流计示数刚刚减为0时，光电管两端的 电压称为遏止电压U B阴极K所用材料的极限频率为y二U h A普朗克常量为h=号 C.只增大光照强度时，图乙中I。的值将变大 B.断开开关S后，电流表G的示数不为0 D.用某色光照射金属板时不能发生光电效应， C.仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能 增大光照强度或延长光束照射时间可以使 将增大 电流表示数变大 D.提高照射光频率，光电子的最大初动能保持 乃综合提能练 测武时间：30分钟 不变 1.(2025·江西南昌二中月考)如图甲，合上开 3.(2025·浙江杭州二中高二阶段练习)用金属 关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极 铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装 K,发现电流表读数不为0.调节滑动变阻器， 置如图甲所示.实验中测得铷的遏止电压U。 发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读 与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与 数仍不为0：当电压表读数大于或等于0.60V 横轴交点的横坐标为5.15×104Hz已知普朗 时，电流表读数为0.把电路改为图乙，当电压 克常量h=6.63×10-4J·s,则下列说法中正 表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳 确的是( 极时的最大动能E,为( 光束 窗口 UV 0.5 A 0.4 0.3 0.2 0.1 甲 电源 5505360a0Ha A.W=3.1 eV E=4.5 eV 甲 2 B.W=1.9 eV E=2.1 eV A.欲测遏止电压，应选择电源左端为正极 C.W=1.7 eV Ex=1.9 eV B.当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向 D.W=1.5 eV Ex=0.6 eV 右滑动，电流表的示数持续增大 2.(2025·湖南长沙长郡中学高二月考)用如图 C.增大照射光的强度，产生的光电子的最大初 甲所示的装置研究光电效应现象.闭合开关S, 动能一定增大 46 第四章原子结构和波粒二象性 么9 D.如果实验中入射光的频率=7.00×104Hz, C.电子从M到N的过程中，y方向位移大小 则产生的光电子的最大初动能约为E, 1.2×10-19J 最大为md√ 4.(2025·浙江金华一中月考)从1907年起，美 DM,N间加反向电压密时，电流表示数给 国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量 好为0 光电效应中几个重要的物理量.他通过如图甲 C强基突破练 测试时间：10分钟 所示的实验装置测量某金属的遏止电压U。与 入射光频率，作出图乙所示的U。y图像，由 1.(2025·湖南长沙长郡中学阶段练习)（多选） 此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐 图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源 射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应 S发出频率为1的光束，当有烟雾进人该探测 方程的正确性.已知电子的电荷量为e,则下列 器时，光束会被烟雾散射进入光电管C,当光 普朗克常量h的表达式正确的是( 照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电 ,光 子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大 于某临界值时，便会触发报警系统报警.用如 图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究 光电效应规律，得到钠的遏止电压U。与入射 光频率y之间的关系，如图丙所示，元电荷为 甲 e.下列说法正确的是( A.h=e(U&-Ua) B.h=Ug-Ua 散射的光束 2一的 e(2一h) C.h-e(Ua-Ua) 2一 D.h=e( U2-Ua 接报警 接报警 5.(2024·浙江1月卷)如图所示，金属极板M受 系统 外壳 烟雾 系统 外壳 到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为· 甲 U 正对M放置一金属网N,在M,N之间加恒定 U 电压U.已知M、N间距为d(远小于板长)，电 子的质量为m,电荷量为e,则( ). U 丙 A.由图丙知，普朗克常量h=eU。一Ua) B由图丙知，金属钠的逸出功为。一U) 2一边 C.图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵 A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也 敏度就越高，光电子的最大初动能就越大 增大 D.图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出 B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最 功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就 大动能2md+eU 越高 47