4.2 光电效应 分层同步作业 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

2. 光电效应 一、基础巩固 1.康普顿散射的主要特征是(　　) A.散射光的波长与入射光的波长全然不同 B.散射光的波长有些与入射光的相同,但有些变短了,散射角的大小与散射波长无关 C.散射光的波长有些与入射光的相同,但也有变长的,也有变短的 D.散射光的波长有些与入射光的相同,有些散射光的波长比入射光的波长长些,且散射光波长的改变量与散射角的大小有关 2.光电效应现象表明光(　　) A.是一种电磁波 B.具有波动性 C.具有粒子性 D.具有波粒二象性 3.如图所示,1887年德国物理学家赫兹利用紫外线照射锌板后,发现与锌板连接的验电器指针张开。关于这一现象,下列说法正确的是(　　) A.验电器指针张开,是因为锌板带负电 B.验电器指针张开,是因为锌板得到了正电荷 C.紫外线灯功率增大,指针张角也增大 D.若换用红外线灯照射锌板,指针张角增大 4.图甲为利用光电管研究光电效应的电路图,其中光电管阴极K的材料是钾,钾的逸出功为W0。图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时,测量得到的光电管伏安特性曲线,当电压为Uc时,光电流恰好为零。已知普朗克常量为h,光电子的电荷量为e。下列说法正确的是(　　) A.该实验的入射光频率为 B.该实验的光电子获得的最大初动能为Ek=eUc C.光电管两极间的正向电压越大,光电流越大 D.当入射光的频率小于时,仍可以发生光电效应 5.（多选）一束光照射到某金属表面上发生了光电效应。若入射光减弱,而频率保持不变,那么(　　) A.从光照至金属表面到有光电子射出的时间间隔将缩短 B.光电子的最大初动能将保持不变 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 6.（多选）现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生,下列说法正确的是(　　) A.向左移动滑片P,电流表示数一定增大 B.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 C.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 7.（多选）在演示光电效应的实验中,某金属被光照射后产生了光电效应现象,实验测出了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系,如图所示。由Ek-ν图像可求出(　　) A.该金属的逸出功 B.该金属的极限频率 C.单位时间内逸出的光电子数 D.普朗克常量 8.下图电路可研究光电效应的规律。图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极,A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源,用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为5.0 V。现保持滑片P位置不变。 (1)求光电管阴极材料的逸出功。 (2)若改用光子能量为12.5 eV的光照射阴极K,求到达阳极A时光电子的动能的最大值。 二、能力提升 9.关于光电效应,下列说法正确的是(　　) A.光电子的动能越大,光电子形成的电流就越大 B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C.对于任何一种金属,都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电效应 D.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属逸出的光电子的初动能大 10.下表给出了一些金属材料的逸出功,现用波长为400 nm的单色光分别照射这5种材料,不能产生光电效应的材料最多有(h=6.6×10-34 J·s,c=3×108 m/s)(　　) 材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功W0/(10-19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 A.2种 B.3种 C.4种 D.5种 11.频率为ν的入射光照射某金属时发生光电效应现象。已知该金属的逸出功为W0,普朗克常量为h,电子电荷量大小为e,下列说法正确的是(　　) A.该金属的截止频率为 B.该金属的遏止电压为 C.增强入射光,单位时间内发射的光电子数不变 D.增大入射光的频率,光电子的最大初动能不变 12.利用如图甲所示的电路完成光电效应实验,金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示,图乙中U1、ν1、ν0均已知,电子电荷量用e表示。入射光频率为ν1时,下列说法正确的是(　　) A.光电子的最大初动能Ek=U1e-hν0 B.由Uc-ν图像可求得普朗克常量h= C.滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加 D.把电源正负极对调之后,滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加 13.（多选）如图所示,某种单色光射到光电管的阴极上时,电流表有示数,则(　　) A.减小入射的单色光的频率电流表必定没有示数 B.增强单色光,电流表示数将增大 C.滑片P向左移,可能会增大电流表示数 D.滑片P向右移,电流表示数将减小,甚至为零 14.（多选）利用如图所示的电路研究光电效应现象,其中电极K由金属钨制成,其逸出功为4.54 eV。用某一频率的紫外线照射电极K时,电极K逸出光电子的最大初动能为5.46 eV,电流表的示数为I,已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s。下列说法正确的是(　　) A.金属钨发生光电效应的极限频率约为1.096×1015 Hz B.若入射光频率减半,将不发生光电效应现象 C.若入射光频率加倍,电流表的示数一定变为2I D.若入射光频率加倍,遏止电压的大小将变为15.46 V 15.（多选）图甲为研究光电效应的实验装置,用频率为ν的单色光照射光电管的阴极K,得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示,已知电子电荷量的绝对值为e,普朗克常量为h,则(　　) A.测量遏止电压Uc时开关S应扳向“1” B.只增强光照时,图乙中Uc的值会增大 C.只增强光照时,图乙中I0的值会减小 D.阴极K所用材料的极限频率为 16.如图所示,电源的电动势为E,内阻不计,K为光电管的阴极。闭合开关S,将波长为λ的激光射向阴极,产生了光电流。调节滑片P,当电压表示数为U0时,光电流恰好减小到零,已知普朗克常量为h,电子电荷量为e,真空中光速为c。求: (1)入射激光光子的动量p; (2)从阴极K发出光电子的最大初动能Ek; (3)增大入射激光的频率,为能测出对应的遏止电压,入射激光频率的最大值νm。 参考答案 一、基础巩固 1.答案:D 解析:测量发现康普顿散射后的X射线中,既有波长不变的X射线,又有波长变长的X射线,而且散射光波长的改变量与散射角的大小有关,波长变长的X射线动量和能量的大小均变小了,这是散射过程中动量和能量守恒的体现,选项D正确。 2.答案:C 3.答案:C 解析:用紫外线照射锌板,电子从锌板表面溢出,锌板失去电子带正电,与锌板连接的验电器指针张开,是因为锌板带正电,选项A、B错误;紫外线灯功率增大,那么锌板失去的电子越多,锌板带电荷量越大,因此指针张角也增大,选项C正确;红外线的频率小于紫外线的频率,根据光电效应产生条件,若换用红外线灯照射锌板,可能不发生光电效应,则验电器指针不一定张开,选项D错误。 4.答案:B 解析:根据动能定理,最大初动能Ek=eUc,根据爱因斯坦光电效应方程得hν=Ek+W0,可得该实验的入射光频率为ν=,选项A错误,B正确。开始时光电管两极间的正向电压越大,光电流越大,但随着光电流增加,当达到饱和光电流时,正向电压增加,光电流不再增大,选项C错误。根据逸出功W0=hν0,截止频率ν0=,根据光电效应产生的条件可知,当入射光的频率小于时,不可以发生光电效应,选项D错误。 5.答案:BC 解析:光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目,不会影响从光照到金属表面到有光电子射出的时间间隔,故选项A错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可知当入射光频率不变时,逸出的光电子的最大初动能不变,与入射光的强弱无关,故选项B正确;光的强弱影响的是单位时间发出光电子的数目,入射光减弱,单位时间从金属表面逸出的光电子数目将减少,故选项C正确;根据爱因斯坦光电效应方程 Ek=hν-W0,可知当入射光频率不变时,金属板仍能发生光电效应,故选项D错误。 6.答案:BC 解析:在达到饱和光电流后,向左移动滑片P,电流表示数不变,选项A错误;根据光电效应的规律,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,所以入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,选项B正确;保持入射光的频率不变,入射光的强度变大,饱和光电流变大,选项C正确;如果入射光的频率小于截止频率将不会发生光电效应,不会有光电流产生,选项D错误。 7.答案:ABD 解析:根据光电效应方程Ek=hν-W0=hν-hνc知,图线的斜率表示普朗克常量,根据图线斜率可得出普朗克常量;横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,此时的频率等于金属的极限频率,根据W0=hνc可求出逸出功;单位时间内逸出的光电子数无法从图像中获知。故选项A、B、D正确,C错误。 8.答案:(1)4.5 eV (2)3.0 eV 解析:(1)电流计的读数恰好为零,此时电压表的示数为5.0 V, 可知光电子的最大初动能为5.0 eV 由Ek=hν-W0得W0=hν-Ek,代入数据解得 W0=4.5 eV。 (2)改用光子能量为12.5 eV的光照射阴极时,从阴极逸出的光电子的最大初动能为Ek'=hν'-W0 代入数据解得Ek'=8.0 eV 则到达阳极时光电子的动能最大值为Ekm=8.0 eV-5.0 eV=3.0 eV。 二、能力提升 9.答案:C 解析:单位时间经过电路的电子数越多,电流越大,而光电子的动能越大,光电子形成的电流不一定越大,选项A错误。由爱因斯坦的光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不成正比,选项B错误。入射光的频率大于金属板的极限频率或入射光的波长小于金属板的极限波长,才能产生光电效应,选项C正确。不可见光的频率不一定比可见光的频率大,因此用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大,选项D错误。 10.答案:B 解析:波长为400 nm的单色光的光子能量ε= hν=h=6.6×10-34× J =4.95×10-19 J,由于光子能量小于镁、铍、钛三种材料的逸出功,根据爱因斯坦的光电效应方程,这三种材料不能产生光电效应,故选项B正确,A、C、D错误。 11.答案:B 解析:金属的逸出功为W0=hνc,所以金属的截止频率为νc=,选项A错误;使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压,Uc=,再根据爱因斯坦的光电效应方程,Ek=hν-W0,所以该金属的遏止电压为Uc=,选项B正确;增强入射光,单位时间内的光子数目会增大,发生了光电效应后,单位时间内发射的光电子数将增大,选项C错误;由爱因斯坦的光电效应方程可知,增大入射光的频率,光电子的最大初动能将增大,选项D错误。 12.答案:B 解析:光电子的最大初动能为Ek=U1e,故选项A错误;根据光电效应hν=W0+Ek,其中W0=hν0,可得普朗克常量为h=,故选项B正确;无论电源正负极如何,电流表示数不能一直增加,故选项C、D错误。 13.答案:BC 解析:减小入射的单色光的频率,若单色光的频率还是大于阴极材料的极限频率,会发生光电效应,电流表会有示数,故选项A错误。发生光电效应后,增强光照能使光电流增大,所以电流表示数将增大,故选项B正确。电路所加电压为正向电压,滑片P向左移,若电流未达到饱和电流,增加电压,电流表示数会增大,故选项C正确。电路所加电压为正向电压,滑片P向右移,若电流达到饱和电流,减小电压,电流表可能会不变,故选项D错误。 14.答案:AD 解析:根据W0=hνc得,金属钨发生光电效应的极限频率约为νc= Hz=1.096×1015 Hz,故选项A正确。由光电效应方程Ek=hν-W0可得ν= Hz=2.413 3×1015 Hz,若入射光频率减半即为1.206 6×1015 Hz,仍大于金属钨发生光电效应的极限频率,则仍能发生光电效应,故选项B错误。入射光频率加倍后,若光的强弱不变,则单位时间内入射的光子数减半,即电极K表面逸出的光电子数量减半,电流表示数变为一半,若入射光增强为原来的2倍,则逸出的光电子数目不变,电流表的示数仍为I,故选项C错误。频率加倍前,入射光的能量hν=Ek+W0=10 eV,频率加倍后,入射光能量为2hν=20 eV,最大初动能为Ek'=2hν-W0=15.46 eV,根据Ue=Ek'可知,遏止电压的大小为U= V=15.46 V,故选项D正确。 15.答案:AD 解析:测量遏止电压时应在光电管两端加反向电压,即开关S应扳向“1”,故选项A正确。由动能定理得 eUc=Ek,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,题图乙中Uc的值与光照强弱无关,故选项B错误。题图乙中I0的值表示饱和光电流,增强光照时,饱和光电流增大,故选项C错误。由动能定理得eUc=Ek,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可得W0=hν-eUc,则阴极K所用材料的极限频率为νc=,故选项D正确。 16.答案:(1)　(2)eU0　(3)(E-U0) 解析:(1)由λ=得 p=。 (2)根据动能定理有 -eU0=0-Ek 则 Ek=eU0。 (3)设阴极K的逸出功为W0,遏止电压为U0,有eU0=h-W0 遏止电压最大为E时,对应入射光的频率最大,则eE=hνm-W0 联立解得νm=(E-U0)。 学科网（北京）股份有限公司 $