课时测评17 光电效应及其解释-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版）

课时测评17　光电效应及其解释 (时间：45分钟　满分：70分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列叙述符合史实的是(　　) A．安培在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系 B．奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 C．爱因斯坦受普朗克的启发，提出光子说，圆满地解释了光电效应，推动了量子力学的诞生，并因此获得诺贝尔物理学奖 D．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流 答案：C 解析：奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A错误；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故B错误；爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律，受普朗克量子理论的启发，提出了光子说，推动了量子力学的诞生，并因此获得诺贝尔物理学奖，故C正确；法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定线圈中会出现感应电流，故D错误。故选C。 2．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是(　　) A．光子通过狭缝的运动路线像水波一样 B．使光子一个一个地通过狭缝，若时间足够长，底片上将会显示衍射图样 C．光的粒子性是大量光子运动的规律 D．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样 答案：B 解析：光子通过狭缝的运动路线是随机的，与水波不同，故A错误；使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其他地方机会较少，底片上会出现衍射图样，故B正确；单个光子通过狭缝后打在底片的情况呈现出随机性、大量光子通过狭缝后打在底片上的情况呈现出规律性，所以少量光子体现粒子性，大量光子体现波动性，故C错误；单个光子通过狭缝后，底片上会出现一个亮点，大量光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样，故D错误。 3．光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，原来不带电的验电器指针张开一个角度。下列说法正确的是(　　) A．锌板带正电 B．验电器的指针带负电 C．增大弧光灯的强度，验电器指针的张角将减小 D．将紫外线改为强度更大的红外线进行实验，验电器的指针也一定会带电 答案：A 解析：用发出紫外线的弧光灯照射锌板，锌板发生光电效应，有电子逸出，锌板带正电，验电器的指针带正电，选项A正确，B错误；增大弧光灯的强度，逸出电子数变多，验电器指针的张角将增大，选项C错误；红外线不能使锌板发生光电效应，验电器的指针不会带电，选项D错误。故选A。 4．关于光束的强度、光束的能量及光子的能量的关系说法正确的是(　　) A．光强增大，光束能量也增大，光子能量也增大 B．光强减弱，光束能量也减弱，光子能量不变 C．光的波长越长，光束能量也越大，光子能量也越大 D．光的波长越短，光束能量也越大，光子能量越小 答案：B 解析：光子的能量E＝hν，则光子的能量由光的频率决定，与光强无关；而光束的能量由光强决定，光强减弱，光束能量也减弱，选项A错误，B正确；根据E＝可知，光的波长越长，光子能量越小；光的波长越短，光子能量越大，选项C、D错误。 5．关于康普顿效应，下列说法正确的是(　　) A．康普顿效应证明光具有波动性 B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了 C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了 D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释 答案：C 解析：康普顿效应揭示了光具有粒子性，A错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝，知波长变长，B错误，C正确；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，D错误。 6．研究光电效应的实验规律的电路图如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之，当有光照射K极时，下列说法正确的是(　　) A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关 B．光电子的最大初动能与入射光频率有关 C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流 D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大 答案：B 解析：K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，即使电压再增大，电流也不再增加，选项D错误。 7．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图线。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标系中，则正确的图是(　　) 答案：A 解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek-ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；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极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A正确，B错误。 8．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则(　　) A．图像甲表明光具有粒子性 B．图像丙表明光具有波动性 C．用紫外光观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 答案：ABD 解析：图甲中分子的电子是光子打到光屏上形成的，说明光具粒子性，即A正确；丙图是长时间照射形成的明暗相间的干涉条纹，说明光具波动性，即B正确；甲、乙、丙三图说明短时间内光子的运动是随机的，看不出规律性，长时间照射后出现了明暗相间的干涉条纹，明条纹处是光子到达机率大的地方，暗条纹处则是光子到达机率小的地方，即说明光是一种概率波，即D正确；由于紫外光同样是光，也同样具有波粒二象性，同样会出现类似的图像，即C错误。 9．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　) A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 答案：AD 解析：增大入射光的强度，单位时间内照到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与光的强度无关，B项错误；改用频率小于ν的光照射，但只要光的频率大于极限频率ν0仍然可以发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程hν－W逸＝mv2得：光频率ν增大，而W逸不变，故光电子的最大初动能变大，D项正确。 10．(多选)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则(　　) A．普朗克常量可表示为 B．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变 C．所用材料的逸出功可表示为eb D．b由入射光决定，与所用材料无关 答案：BC 解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得：Uc＝，图线的斜率k＝，解得普朗克常量h＝ke，故A错误；纵轴截距的绝对值b＝，解得逸出功W0＝eb，故C正确；b等于逸出功与电荷电量的比值，而逸出功与材料有关，则b与材料有关，故D错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B正确。 11．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3×10-18 W，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，光速为3×108 m/s，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为(　　) A．6　　 B．60　　　 C．600　　　 D．6 000 答案：A 解析：绿光光子能量E＝hν＝h≈3.8×10-19 J，所以每秒内至少接收光子数n＝＝ 个≈6个，B、C、D错误，A正确。 12．(12分)普朗克常量是最基本的物理常量之一，它架起了粒子性和波动性之间的桥梁。普朗克常量具体数值可以通过光电效应实验测得。如图是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线。e＝1.6×10-19 C。求： (1)这种金属发生光电效应的截止频率； (2)普朗克常量。(保留2位有效数字) 答案：(1)4.30×1014 Hz　(2)6.7×10-34 J·s 解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W， Ekν图像的横轴的截距大小等于截止频率，由题图知该金属的截止频率为νc＝4.30×1014 Hz。 (2)根据光电效应方程得Ek＝hν－W 由题图知，当入射光的频率为ν＝5.50×1014 Hz时，最大初动能为Ek＝0.50 eV，当入射光的频率为νc＝4.30×1014 Hz时，光电子的最大初动能为0，则h×5.50×1014 Hz－W＝0.50×1.6×10-19 J， h×4.30×1014Hz－W＝0 联立两式解得h≈6.7×10-34 J·s。 13．(14分)如图所示是研究光电效应现象的实验电路，M、N为两正对的圆形金属板，两板间距为d，板的半径为R，且R>。当N板正中受一细束频率为ν的紫外线照射时，照射部位发射沿不同方向运动的光电子，形成光电流，从而引起电流表的指针偏转。已知普朗克常量为h、电子电荷量为e、电子质量为m。 (1)若闭合开关S，调节滑片P逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小。当电压表示数为Uc时，电流恰好为零。 ①求金属板N的极限频率ν0； ②将图示电源的正负极互换，同时逐渐增大极板间电压，发现光电流逐渐增大，当电压达到U之后，电流便趋于饱和，求此电压U。 (2)开关S断开，在M、N间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零，求磁感应强度B至少为多大时，电流为零。 答案：(1)①ν－　②　(2) 解析：(1)①据题意，由光电效应方程得 Ek＝hν－W0 据电场力做负功刚好等于动能变化，有 eUc＝Ek 极限频率为ν0＝ 解得ν0＝ν－。 ②当电源正负极互换后，在电场力作用下，电子飞到极板M上，且电压越大；飞到该极板上的光电子数量越多，当所有光电子飞到该极板时，电流达到饱和，此时飞得最远的光电子可以近似看成做类平抛运动，则有 Ek＝mv2 R＝vt d＝at2 a＝ 解得U＝。 (2)当在M、N间加垂直于纸面的匀强磁场时，在磁场力作用下，光电子做匀速圆周运动，当运动半径最大的光电子的半径等于时，则光电子到达不了极板M，那么就可以使电流为零，则有 evB＝m r＝ 解得B＝。 学生用书第97页 学科网（北京）股份有限公司 $