6.2 光电效应（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

第六章　波粒二象性 2　光电效应 基础过关练 题组一　光电效应现象及实验规律 1.(2025河南驻马店期末)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.验电器的金属片带负电 C.增大弧光灯的强度,验电器的张角将减小 D.将紫外线改为强度更大的红外线进行实验,验电器的金属片也一定会带电 2.(2024四川一模)在光电效应的实验中,下列说法正确的是(　　) A.在产生光电效应时,入射光频率越大,光电子最大初动能越大 B.只要光照时间足够长,所有金属都能发生光电效应 C.光电效应是否发生,与光照强度有关 D.光电效应说明了光具有波动性 3.(2025湖南长沙三模)如图所示为研究光电效应的实验电路图,以下说法正确的是(　　) A.光电效应中产生的电子称作光电子,是由原子核内放出的 B.爱因斯坦的光电效应理论成功解释了实验现象,有力地支持了波动说 C.将图中的滑片P由C端向D端移动过程中,电流表示数可能一直在增大 D.用某一频率的光实验时有光电子逸出,现在将电源正负极调转,则无光电子逸出 4.(经典题)(2024重庆一中月考)用如图所示装置进行光电效应实验:用频率为ν的单色光照射阴极K,滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时,灵敏电流计G中有电流通过。下列说法正确的是(　　) A.增大该单色光的强度,灵敏电流计G示数不一定增大 B.滑片P向b端移动可测遏止电压Uc C.滑片P向a端移动过程中,灵敏电流计G示数一定不断增大 D.换用频率小于ν的单色光照射阴极K,灵敏电流计G中一定没有电流通过 题组二　爱因斯坦光电效应方程的应用 5.(2025四川质量检测)声光控开关中,光敏电阻的工作原理是电阻内的光电效应,与一般光电管的工作原理相同。某光敏电阻,当用不同强度的红光照射时,其阻值不发生变化;当用不同强度的黄光照射时,其阻值发生变化。关于该光敏电阻,下列说法正确的是(　　) A.用红光照射时光敏电阻发生了光电效应 B.用不同强度的白光照射,其阻值一定不发生变化 C.用不同强度的黄光照射,当用强度较大的黄光照射时,光敏电阻逸出的光电子的最大初动能小 D.用不同强度的紫光照射,其阻值一定发生变化 6.(2025四川乐山一中月考)用甲、乙两种单色光分别照射锌板,逸出的光电子的最大初动能分别为Ek和3Ek,已知甲、乙两种单色光的频率之比ν甲∶ν乙=1∶2,则锌板的逸出功为(　　) A.Ek　　　　B.Ek　　　　C.Ek　　　　D.2Ek 7.(2025辽宁锦州期末)用同一个光电装置进行光电效应实验的过程中,用黄光进行实验能够观察到光电流。若用相同强度的紫光进行实验,则下列说法正确的是(　　) A.不能观察到光电效应 B.能观察到光电效应 C.光电子的最大初动能减小 D.光电子的最大初动能不变 8.(2025四川德阳二模)光照在某些金属上时,会使电子从金属表面逸出,逸出过程中,电子需要克服原子核对它的束缚所做的功叫作逸出功。利用图示装置可测量某种金属材料的逸出功,用该材料作K极,分别用频率为2ν和3ν的光照射K极,通过电压表示数可测得这两种光照情况下的遏止电压之比为1∶2,普朗克常量为h,则该金属材料的逸出功是(　　) A.0.5hν　　　　 B.hν　　　　C.1.5hν　　　　 D.2hν 9.(2025河北邢台三模)利用如图所示的实验装置测量遏止电压Uc与入射光频率ν的关系。则　(　　) A.电源的左端应该为正极 B.逸出的光电子初速度一样大 C.增大入射光频率,遏止电压一定增大 D.电压表示数为0时,电流表的示数也为0 10.(2025江苏盐城月考)14C发生β衰变过程中产生的原子核处于激发态,跃迁辐射出能量为2.64 eV和7.56 eV的光照射阴极K,测得这两种光照下的遏止电压之比为1∶3。求: (1)两种光照下逸出的光电子的最大初动能之比; (2)该金属的逸出功。 能力提升练 题组一　光电效应现象及规律 1.(2024陕西一模)如图所示,某种材料制成的太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时,材料吸收光子发生光电效应,自由电子向N型一侧移动,从而在两端形成电势差。已知该材料至少需要吸收波长为λ的绿光才能发生光电效应,普朗克常量为h,光速为c,则下列说法正确的是(　　) A.通过负载的电流方向从上至下 B.该材料的逸出功为 C.用光强更强的红光照射该材料,只要照射时间足够长,也能产生光电效应 D.用光强相同的紫光和蓝光照射该材料,蓝光照射时,通过负载的电流较小 2.(多选题)(2024浙江温州三模)如图为某款条形码扫描笔的工作原理图,发光二极管发出的光频率为ν0。将扫描笔笔口打开,在条形码上匀速移动,发光二极管发出的光遇到黑色线条,光几乎全部被吸收,遇到白色线条,光被大量反射到光电管中的金属表面(截止频率为0.8ν0),产生光电流,如果光电流大于某个值,会使信号处理系统导通,将条形码变成一个个脉冲电信号。下列说法正确的是　(　　) A.扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B.频率为ν0的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C.若发光二极管发出频率为1.2ν0的光,则一定无法识别条形码 D.若发光二极管发出频率为0.5ν0的光,扫描笔缓慢移动,也能正常识别条形码 题组二　爱因斯坦光电效应方程的应用 3.(2025北京丰台二模)金属板M受到紫外线照射时,会持续向各个方向发射不同速率的电子,电子最大速率为vm,质量为m,电荷量为e。正对M放置一金属网N,M与N间距为d(远小于板长)。在M、N之间加一个恒定电压U,M与电源正极相连,如图所示。下列说法正确的是(　　) A.U增大,电流表的示数将增大 B.d减小,电子由M到N的过程,动能变化量将减小 C.仅将正、负极对调,从M逸出的电子,到达N时的最大动能为m+eU D.仅将正、负极对调,电流表的示数将减小 4.(2025江苏扬州检测)如图所示,K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极,K极受到光照时能够发射电子,电子的电荷量e=1.6×10-19C。 (1)用某单色光照射光电管的K极,饱和光电流I=1.92 μA,求单位时间内K极逸出的电子数N; (2)用频率为ν的单色光照射K极,若电极K的逸出功为W0,A与K之间的电势差UAK=U,普朗克常量为h,求电子到达电极A的最大动能Ekm。 题组三　光电效应图像问题 5.(2025四川遂宁开学考试)研究光电效应规律的电路图如图甲所示,某同学分别用a、b、c三束单色光照射光电管得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。已知a、c两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是(　　) 甲　　乙 A.a、c光的光强相同 B.a、b光的频率相同 C.用b光照射时,逸出光电子的最大初动能最大 D.用a光、b光照射时,该光电管的截止频率不同 6.(2025四川一模)如图1,分别用a、b两种材料作K极进行光电效应实验研究,用频率为ν的入射光照射K极,且保持入射光不变,则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系图像如图2所示,且两图线平行,已知普朗克常量h。则下列说法正确的是(　　) 图1　　图2 A.图线a、b的斜率k是普朗克常量h B.图线a、b的斜率k是电子电荷量e C.材料a的逸出功W1=hν+E0 D.材料a、b的逸出功之比为1∶2 7.(2025四川阆中中学开学检测)某实验小组利用如图(a)所示的电路研究某种金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系,描绘出如图(b)所示的图像。根据光电效应规律,结合图像分析,下列说法正确的是(　　) 图(a)　图(b) A.滑片P向右移动,电流表示数会变大 B.仅增大入射光的强度,则光电子的最大初动能增大 C.由Uc-ν图像可得出普朗克常量为(e为电子的电荷量) D.开关S断开时,若入射光的频率为ν1,则电压表的示数为U1 答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.A 2.A 3.C 4.B 5.D 6.B 7.B 8.B 9.C 1.A　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,验电器的金属片带正电,A正确,B错误;增大弧光灯的强度,逸出电子数变多,验电器的张角将增大,C错误;红外线的频率小于紫外线的频率,红外线不一定能使锌板发生光电效应,验电器的金属片不一定会带电,D错误。故选A。 2.A　在产生光电效应时,由光电效应方程Ekm=hν-W0可知,入射光频率越大,光电子最大初动能越大,A正确;产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,与光照时间和光照强度无关,B、C错误;光电效应说明了光具有粒子性,D错误。 3.C　光电效应中产生的电子称作光电子,是阴极上的电子吸收了光子的能量,从而脱离阴极板的束缚,运动到A极板,A错误;爱因斯坦的光电效应理论成功解释了实验现象,有力地支持了微粒说,B错误;将图中的滑片P由C端向D端移动过程中,正向电压逐渐增大,电流表示数可能一直在增大,也可能先增大后不变,C正确;将电源正负极调转,光电子仍然会从金属板中逸出,只不过做减速运动,有可能到达另一侧极板,也有可能到达不了另一侧极板,D错误。故选C。 4.B　当滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时,光电管两极板间所加电压为0,灵敏电流计G中有电流通过,表明发生了光电效应,此时若增大该单色光的强度,则单位时间内逸出的光电子的数目增多,灵敏电流计G示数一定随之增大,A错误;滑片P向b端移动,K极板电势高于A极板电势,极板间所加的是反向电压,则可测遏止电压Uc,B正确;滑片P向a端移动过程中,K极板电势低于A极板电势,极板间所加的是正向电压,灵敏电流计G示数先增大,当增大至饱和电流时,电流为一定值,即灵敏电流计G示数先增大后不变,C错误;根据题意,不能确定频率ν与截止频率的大小关系,则换用频率小于ν的单色光照射阴极K,当单色光的频率大于截止频率时,灵敏电流计G中仍然有电流通过,D错误。 5.D　用不同强度的红光照射时,光敏电阻的阻值不发生变化,说明电阻内没有发生光电效应,故A错误;白光中含有各种单色光,包含黄光,结合题意可知,当用不同强度的白光照射时,光敏电阻的阻值会发生变化,故B错误;根据光电效应方程Ekmax=hν-W0,黄光的光子能量一定,用不同强度的黄光照射,当用强度较大的黄光照射时,光敏电阻逸出的光电子的最大初动能不变,故C错误;紫光的光子能量大于黄光的光子能量,可知,用不同强度的紫光照射,电阻内发生了光电效应,光敏电阻的阻值一定发生变化,故D正确。 6.B　根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可得Ek=hν甲-W0,3Ek=hν乙-W0,结合ν甲∶ν乙=1∶2,联立可得W0=Ek,选B。 7.B　因紫光的频率大于黄光的频率,用黄光能发生光电效应,可知用紫光也能发生光电效应,即能观察到光电效应,A错误,B正确;根据Ekm=hν-W0,因紫光的频率大于黄光的频率,可知用紫光进行实验,光子的最大初动能增大,C、D错误。故选B。 8.B　根据eUc=Ekm,Ekm=hν-W0,可得eUc=hν-W0,由题意可知==,解得W0=hν,故选B。 9.C　实验是测量遏止电压Uc与入射光频率ν的关系,所以光电管应加反向电压,电源右端应为正极,A错误;从K极逸出的光电子速度有大有小,初速度不是一样大,B错误;由hν-W0=Ekm、eUc=Ekm,可知增大入射光频率,遏止电压Uc增大,C正确;A、K之间不加电压,K极仍然有光电子逸出,到达A极,电流表的示数不为0,D错误。故选C。 10.答案　(1)1∶3　(2)0.18 eV 解析　(1)由题意,根据Ekm=eUc 可得两种光照下逸出的光电子的最大初动能之比Ekm1∶Ekm2=Uc1∶Uc2=1∶3 (2)根据hν-W0=Ekm可得== 解得该金属的逸出功W0=0.18 eV。 能力提升练 1.B 2.AB 3.C 5.C 6.B 7.C 1.B　自由电子向N型一侧移动,N型半导体聚集负电荷,电势更低,则通过负载的电流方向从下至上,故A错误;发生光电效应时极限波长与逸出功需满足W0=h,故B正确;能否发生光电效应与入射光的频率有关,与光照时间和光照强度无关,红光的频率比绿光的小,故不能发生光电效应,故C错误;用光强相同的紫光和蓝光照射该材料,因为蓝光频率较小,光子能量较小,故单位时间内到达该材料的光子数目较多,产生的光电子较多,通过负载的电流较大,故D错误。 2.AB　根据题意,扫描笔在条形码上移动的速度越快,相邻脉冲电信号的时间间隔越短,A正确;频率为ν0的光照到光电管发生光电效应是瞬间的,即立刻产生光电子,B正确;若发光二极管发出频率为1.2ν0的光,大于截止频率,可以产生光电流,可以正常识别条形码,C错误;若发光二极管发出频率为0.5ν0的光,小于截止频率,无法产生光电流,即无法正常识别条形码,D错误。故选A、B。 3.C　由于M与电源正极相连,可知所加电压为反向电压,电场力对电子做负功,则U增大,电流表的示数将减小,故A错误;电子由M到N的过程,根据动能定理可得ΔEk=-eU,可知d减小,由于电压U不变,则动能变化量不变,故B错误;仅将正、负极对调,则电场力对电子做正功,从M逸出的电子,根据动能定理可得eU=Ekm-m,可得到达N时的最大动能为Ekm=m+eU,故C正确;仅将正、负极对调,所加电压为正向电压,电场力对电子做正功,电流表的示数将增大,故D错误。故选C。 4.答案　(1)1.2×1013　(2)eU+hν-W0 解析　(1)单位时间内K极逸出的电子数N= 其中Q=It,可得N=1.2×1013(个) (2)根据爱因斯坦光电效应方程,电子逸出的最大初动能为Ek=hν-W0 电子到达A极的最大动能满足eU=Ekm-Ek 可得Ekm=eU+hν-W0 5.C　由图可知a光的饱和光电流大于c光的饱和光电流,则a光的光强大于c光的光强,A错误;根据爱因斯坦光电效应方程以及动能定理可得Ek=hν-W0=eUc,由于b光照射时对应的遏止电压大于a光照射时对应的遏止电压,则b光的频率大于a光的频率,B错误;根据动能定理Ek=eUc,由于b光照射时对应的遏止电压最大,所以用b光照射时,逸出光电子的最大初动能最大,C正确;截止频率只由光电管(金属)自身决定,所以用a光、b光照射时截止频率相同,D错误。故选C。 6.B　根据光电效应方程可得光电子逸出时的动能Ek=hν-W0,根据动能定理可得eU=Ekm-Ek,联立可得Ekm=eU+hν-W0,可知图线a、b的斜率k是电子电荷量e,故A错误,B正确;根据Ekm=eU+hν-W0,设材料a、b的逸出功分别为W1、W2,根据图2可知E0=hν-W1,2E0=hν-W2,可得W1=hν-E0,W2=hν-2E0,则材料a、b的逸出功之比为=≠,故C、D错误。故选B。 7.C　滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,两极板间反向电压逐渐增大,反向电压越大,流过电流表的电流就越小,故A错误;根据光电效应方程hν-W=Ek可知,光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,因此仅增大入射光的强度,光电子的最大初动能不变,故B错误;根据动能定理有Ek=eU1,而逸出功W=hν0,结合光电效应方程可得h=,故C正确;开关S断开时,电压表的示数为0,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $