第4章 2 第1课时 光电效应现象与规律 爱因斯坦光电效应理论-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

综合提升练 10.B根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为 R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时 间所辐射的光的能量，即Pt=4πR×n6o,其中t=1s,eo= 气联立解得R3×10m,述项B正确。 .AC激光在介质中的折射率n=天==儿，故激光在 室中的波长=，A正确：激光颜率”=元=后B错误： 由能量关系P=Ne,c=Aw,Ao=nM及e=hm得N=PA,C 正确，D错误。 12.(1)2×10-4s(2)5×105个 解析：(1)已知激光器的功率P=10W 每次“点焊”需要的能量E=2×103J 根据E=P可得每次“点焊”视网膜的时间 4=g=20 05=2×104s。 (2)设每个能量子的能量为E。 则E=hm=h￡ 在这段时间内发出的能量子的数量 -E_E入_2×10-3×500×10- n=E=c-6.63×10”×3×1 个≈5×105个。 练案[18] 基础巩固练 1.AC产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光 电子数越多，饱和电流越大，选项A正确；饱和电流大小与入 射光的频率无关，选项B错误；光电子的最大初动能随人射光 频率的增加而增加，与入射光的强度无关，选项C正确：减小 入射光的频率，若低于极限频率，则不能发生光电效应，没有 光电流产生，选项D错误。 2.C用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与验电器接触后，验电器 带负电，锌板与验电器通过导线连接在一起，所以锌板也带负 电，A错误；紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，有电子从 锌板表面逸出，验电器上的电子通过导线传到锌板，所以指针 闭合，B错误，C正确：当照射光的频率大于金属板的截止频 率时，才能发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，改 用红光照射锌板时，锌板不一定会发生光电效应，验电器的指 针不一定会闭合，D错误。 3.C正常工作时，光电管阴极K上逸出光电子，因此A端接电 源正极，B端接电源负极，电阻R中的电流方向自上而下，A、 D错误：紫外线的频率比可见光大，则换用紫外线照射光电管 时有光电效应发生，电路有电信号输出，B错误；正常工作时， 光照强度越大，光电流越大，电阻R两端的电压越大，C正确。 4.AC因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射 时，电流表中一定有电流通过，A正确；因不知阴极K的截止 —23 频率，所以用红光或红外线照射时，也可能发生光电效应，B 错误，C正确：即使Us=0,电流表中也可能有电流通过，D 错误。 5.A开关S断开，由于仍能发生光电效应，光电子仍能到达阳 极，也会有电流流过电流表，故A正确：将滑动变阻器的滑片 c向α移动，所加正向电压增大，则光电子到达阳极时的速度 必将变大，故B错误；只要光的频率不变，就能发生光电效应， 即光电管中有光电子产生，故C错误；将电池极性反转，光电 管中仍然有光电子产生，只是电流表读数可能为零，故D 错误。 6.D根据爱因斯坦光电效应方程E,=hv-W。可知，当入射光 频率增大为原来的2倍时，产生光电子的最大初动能大于原 来的2倍，当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大 初动能减小，光电流的大小与光照时间无关，故A、B、C错误： 当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内照射到金属 表面的光子数是原来的2倍，所以单位时间内产生的光电子 数目也增大为原来的2倍，故D正确。 7.A当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应，可 知能量是2.20eV的光子分别照射到四种金属板上，会发生 光电效应的金属板是铷。故选A。 8.BCD由爱因斯坦光电效应方程E,=hw-W。可得甲组实验： 1.2eV=4.0eV-Wm,乙组实验：2.9eV=6.0eV-Wz,解 得Wo甲=2.8eV,Wo2=3.1eV,即两组实验金属板的逸出功 不同，所以材料不同，A错误；根据E=hm=h公可知，甲组实 验所使用的入射光能量更小，波长更长，B正确；甲组实验若 入射光子的能量为5.0eV,则逸出光电子的最大初动能为E =5.0eV-2.8eV=2.2eV,C正确；乙组实验若人射光子的 能量为5.0eV,大于乙组材料的逸出功，能够发生光电效应， 根据光电效应规律可知，相对光强越强，光电流越大，D正确。 综合提升练 9.C由e=m知，光子的能量与频率成正比，则A、B两种光子 的频率之比为2：1，故A错误；E4=hwA-Wo,EB=hva-W。, 新晚欲受子=气-6故错误，c正确： 该金属的截止频率为“。=方 。_E-2,故D错误。 h 0D由光电效应方程可得二h天-C由动能定理可得 eU=E,联立可得U=hc(一)，故A,B.C错误，D正确。 e入o入 11.(1)h天-E(2) 入 解析：(1)光子能量ε=hC 由光电效应方程E=h-W。 解得=h分-E。 3 (2)电子聚集在A电极后，使A极带负电，因此会在球内部 建立一个从K指向A的反向电场，阻碍电子继续往A聚集。 当A、K之间达到最大电压U,最大动能为E的电子都无法 到达A极。 根据动能定理有-eU=0-E 可得U=。 E 练案[19] 基础巩固练 L.A遏止电压与最大初动能的关系eU。=Emm,根据光电效应 方程有Ema=hw-W。,当U。=0时，v=ve,则W。=hv。,A正 确：钠的截止频率为。，小于8.5×10“业，B错误；U.=么，- e ，题图中直线的斜率为：，C错误：遏止电压(.与人射光 e 频率v成线性关系，不是成正比，D错误。 2.D由题图可知，该金属的截止频率是。，再结合爱因斯坦光 电效应方程E=hw-W。可知，该金属的逸出功W。=hv。=E, 故A、B正确：当入射光的频率为2。时，由爱因斯坦光电效应 方程E,=h-W。可知，产生的光电子的最大初动能E=2ho -W。=2E-E=E,故C正确；当入射光的频率为0.5v。时不 能发生光电效应，故D错误。 3.ABC由题图2可知，甲光的遏止电压小于乙光的遏止电压， 由E=hw-W。=eU。,可知甲光的频率小于乙光的频率，A正 确；甲光和丙光的遏止电压相同，频率相同，都小于乙光的频 率，根据c=Av可知，丙光的波长大于乙光的波长，B正确；由 题图可知，甲光、丙光的遏止电压相同，由E=eU。知，甲光 和丙光产生的光电子最大初动能相同，C正确；同一光电管， 逸出功W。相同，又甲光、丙光的遏止电压相同，结合光电效应 方程E=hw-W。=eU。,由题图2可知，甲光的饱和光电流大 于丙光的饱和光电流，而饱和光电流由光的强弱决定，且光照 越强，饱和光电流越大，可见甲光较强，D错误。 4.B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，则光子动量减小，但速度仍为光速c,根 据刀=亿，知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量 而且具有动量，故A、C、D错误，B正确。 5AC光的频率，=六，选项A正确；光子的能量E=m=。 入 选项B错误：光子的动量刀=六，迹项C正确：在时间1内激光 器发射的光子数a=会处选项D错误。 6.C康普顿效应说明光具有粒子性，而且光子不但具有能量， 还有动量，故A错误；在光的干涉、衍射现象中，光体现波动 性，故B错误：由于光具有波粒二象性，则在任何情况下，光都 既具有波动性、同时又具有粒子性，故C正确：光的波粒二象 性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一 的，故D错误。 -23 7.ABC光的频率越高，波长越短，衍射现象越不容易看到，故 A正确；光的频率越高，粒子性越显著，故B正确；大量光子产 生的效果往往显示波动性，故C正确：光的波粒二象性没有否 定光的电磁说，故D错误。故选ABC。 8.A光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显，所以A正 确；光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显，所以B错 误；光既具有粒子性，也具有波动性，光具有波粒二象性，所以 C、D错误。 综合提升练 9.AC根据光速c=Av和光子的能量E=hv可得光的速度为 名AC正确。 10.D如果题图乙、题图丙中研究的是同一金属的光电效应规 律，则由题图乙可得该金属的逸出功W逸=a,由题图丙可得 该金属的逸出功W遍=ec,故有a=ec,故A错误；如果研究不 同金属光电效应的规律，则根据Em=hm-W,可判断不同 金属的W不同，则当E=0时，对应的v不同，故在题图 乙中将得不到经过(b,0)点的一系列直线，故B错误：如果研 究不同金属光电效应的规律，则根据U。=hm-W,可判断 直线的斜率k=。,故在题图丙中将得到一系列平行的倾斜 直线，放C错误；由题图乙可得普朗克常量h=k=分，由题 图丙可得，直线斜率k= 分色，所以联立求得么=分=学 d 故D正确。 11.B E=hv-Wo Em=eU+hp-Wo,则EmU的 图线斜率表示电子电荷量e, eU=Exm-Ex A错误，B正确 材料a对应的逸出功 E=hy-W. →w。=-E。 W。 hv-Eo 1 w。hw-2E于2 2E=hv-W W。=hm-2Eo C、D错误 材料b对应的逸出功 12.A由p=久=把得，ab两种光子的动量之比为2：1。又 c 因为公=加-那，所以E=h(2,之）=受： 方(，兰）=受，则a,6两种光子的最大初动能之比为 3:1。故选A。 13.BC光电管的极限频率与照射光的频率无关，故A错误；由 光电流I与电压U的关系图可知，a光的遏止电压大于b光 的遏止电压，结合E=hv-W。,E=eU。,可知a光光子的频 率大于b光光子的频率，故水对a光的折射率大于对b光的 折射率，根据n=,可知a光在水中的传播速度更小，故B练案[18] 第四章2.[第1课时 爱因斯坦光 基础巩固练 知识点一光电效应现象及实验规律 1.(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.保持入射光的频率不变，入射光的光强变 大，饱和电流变大 B.入射光的频率变高，饱和电流变大 C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能 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 2.如图所示，把一块不带 验电器 锌板 电的锌板连接在验电 器上，再用毛皮摩擦过 的橡胶棒接触验电器 紫外线 使其指针张开。当用 某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针 先闭合，再张开，下列说法正确的是 A.紫外线照射前验电器带负电，锌板不带电 B.紫外线照射后验电器指针闭合，是因为紫 外线中含有正电荷 C.紫外线照射后验电器指针闭合，是因为有 电子从锌板表面逸出 D.若改用红光照射锌板，验电器的指针也一 定会闭合 3.(2025·广东部分学校开学联考)如图甲是利 用光电效应工作的一种光电传感器，可以将可 见光信号转换为电信号，主要用在自动控制电 路中，其原理电路如图乙所示。正常工作时， 可见光照在阴极K上，电路导通，电信号由电 阻R两端输出，下列说法正确的是 ( 光电管 A B 电源 甲 A.正常工作时，A端接电源负极，B端接电源 正极 光电效应现象与规律 电效应理论] B.换用紫外线照射光电管时，电路不会有电 信号输出 C.正常工作时，光照强度越大，电阻R两端的 电压越大 D.正常工作时，电阻R中的电流方向是自下 而上的 4.（多选)利用光电管研究 光束 窗口 光电效应的实验如图所 示，用频率为v的可见光 A 照射阴极K,电流表中有 电流通过，则( A.用紫外线照射，电流 表中一定有电流通过 B.用红光照射，电流表中一定无电流通过 C.用红外线照射，电流表中可能有电流通过 D.用频率为v的可见光照射K,当滑动变阻器 的滑片移到A端时，电流表中一定无电流 通过 5.用如图所示的装置研究光 电效应现象，当用某种频 光电管 率的光照射到光电管上 时，电流表©的读数为I。 则 A.将开关S断开，也会有 电流流过电流表 B.将滑动变阻器的滑片c向a移动，光电子到 达阳极时的速度必将变小 C.如果减小入射光的光强，光电管中可能不 会有光电子产生 D.如果将电池极性反转，光电管中可能不会 有光电子产生 知识点二爱因斯坦的光电效应理论 6.运用光子说对下列光电效应现象进行解释，可 以得出的正确结论是 A.当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的 大小也增大为原来的2倍 B.当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子 的最大初动能也增大为原来的2倍 C.当人射光波长增大为原来的2倍时，光电子 的最大初动能也增大为原来的2倍 78 D.当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时 间内产生的光电子数目也增大为原来的 2倍 7.(2025·广西卷)有四种不同逸出功的金属材 料：铷2.15eV,钾2.25eV,钠2.30eV和镁 3.20eV制成的金属板。现有能量为2.20eV 的光子，分别照到这四种金属板上，则会发生 光电效应的金属板为 () A.铷 B.钾 C.钠 D.镁 8.(多选)光电管是一种利用光照射产生电流的 装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形 成光电流。表中给出了6次实验的结果，由表 中数据得出的结论中正确的是 入射光子 光电流 逸出光电 的能量 相对 组次 大小 子的最大 光强 /ev /mA 初动能/eV 1 4.0 弱 29 1.2 甲 2 4.0 中 43 1.2 3 4.0 强 60 1.2 4 6.0 弱 27 2.9 乙 5 6.0 中 40 2.9 6 6.0 强 55 2.9 A.甲、乙两组实验所用的金属板材料相同 B.甲组实验所使用的入射光波长更长 C.甲组实验若入射光子的能量为5.0eV,则 逸出光电子的最大初动能为2.2eV D.乙组实验若入射光子的能量为5.0eV,则 相对光强越强，光电流越大 综合提升练 9.A、B两种光子的能量之比为2：1，它们都能使 某种金属发生光电效应，且所产生的光电子的 最大初动能分别为EkA、EkB,普朗克常量为h, 则下列说法正确的是 A.A、B两种光子的频率之比为1：2 B.所产生光电子的最大初动能之比为2：1 C.该金属的逸出功W。=EA-2EkB D.该金属的截止频率v。= Eka-EkB h -179 0.(2025·辽宁省大连八中高二月考)在光电 效定实验中，某金属的逸出功为属一凭若 用波长为入（入<入，）的单色光做该实验，已知 电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量 分别为e、c和h。则其遏止电压为（) hc(入+入) A.e B.he(o) 入0入 入o入 C.(-) D.he(o) e入o入 e入入 1.(2025·江苏苏州市高三月考)某同学设计 了一种利用光电效应的电池，如图所示。K、 A电极分别加工成球形和透明导电的球壳。 现用波长为入的单色光照射K电极，其发射 光电子的最大动能为Ek,电子电荷量为e。 假定照射到K电极表面的光照条件不变，所 有射出的电子都是沿着球形结构半径方向向 外运动，且忽略电子重力及电子之间的相互 作用，已知光速为c,普朗克常量为h,求： K99A (1)K电极的逸出功W。; (2)A、K之间的最大电压U。