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

4.2光电效应同步练习 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．物理学家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，部分波长发生改变，这个现象称为康普顿效应，我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一个方向散射出去，下列说法正确的是（　　） A．散射光子的速度变小 B．散射光子的速度可能变大 C．散射光子的频率变小 D．散射光子的波长变短 2．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（　　） A．频率变大 B．速度变小 C．光子能量变大 D．波长变长 3．太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达结区域，光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在结内建电场作用下被推向N型硅区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为，普朗克常量为h，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．增大入射光的频率，太阳能电池的光电流变小 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A到B C．入射光的波长小于时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为时，逸出电子的最大初动能为 4．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光照射光电管阴极，电流计的指针发生偏转而用另一频率的单色光照射光电管阴极时，电流计的指针不发生偏转，那么下列说法正确的是（　　） A．光的频率小于光的频率 B．增加光的强度可能使电流计的指针发生偏转 C．用光照射光电管阴极时通过电流计的电流是由到 D．只增加光的强度可使通过电流计的电流增大 5．激光育种技术中，用频率的激光照射作物种子表面的金属涂层，该金属的逸出功，如图所示。已知，普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A．该激光1个光子的能量为 B．辐射出的光电子的最大初动能为 C．增大激光强度，光电子最大初动能会增大 D．若激光频率减小为，将无法产生光电子 6．如图甲所示，a、b、c三种单色光照射阴极K时发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，三种光的频率分别为、、，光子的动量大小分别为、、，下列关系正确的是（   ） A． B． C． D． 7．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压与入射光的波长的关系如图所示。已知电子的电荷量大小为，光在真空中的传播速度大小为，则普朗克常量可表示为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（　　） A．该金属逸出功增大 B．X光的光子能量不变 C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多 9．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粒子性 B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释 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 10．X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光，若只考虑电子被阳极材料吸收后产生的光，其中光的能量最大值等于阴极发射电子的动能。则（　　）（已知阳极与阴极之间的电势差为U、普朗克常量为h、电子电量为e和光速为c） A．X光的最大波长为 B．X光频率是不连续的 C．用X射线管发出的光入射钠金属能产生光电效应，则产生光电子的最大初动能为 D．用波长为的X光照射钠金属，在散射光中有频率比小的成分 三、实验题 11．如图甲所示，一验电器与锌板相连，在处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。 (1)验电器带______（选填“负电荷”或“正电荷”）。 (2)某同学利用光电管观测光电效应现象，实验装置如图2所示。图乙中为光电管的______（选填“阴极”或“阳极”）。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极，电流计中有示数；保持光照条件一定，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，电流计的示数______（选填“逐渐增大到某值不变”或“逐渐减小到零”）。 12．物理学家密立根准确测出元电荷的数值后，从1907年起，他开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要物理量，他的目的是测量金属的遏止电压与入射光的频率，作出图像，由此算出普朗克常量。他在实验中得到的某金属遏止电压与入射光频率的关系图线如图所示。 (1)根据如图所示的数据和爱因斯坦光电效应方程，可以得到普朗克常量_____J・s。（结果保留三位有效数字） (2)普朗克根据黑体辐射的数据通过拟合得到，以此值为参考，普朗克常量测量值的相对误差（相对误差）为_____。（结果保留两位有效数字） (3)该实验结果证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性。若换用逸出功更大的金属重复上述实验，得到的图线斜率将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 四、解答题 13．某种金属板受到一束频率为的紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在右侧放置一个金属网。如果用导线将连起来，从射出的电子落到上便会沿导线返回，从而形成电流。现在不把直接相连，而按图示那样在之间加某一电压，当该电压大于时电流表中就没有电流。（已知普朗克常量为，电子电量为，质量为）则： (1)被这束紫外线照射出的电子，最大速度是多少？ (2)金属板的逸出功多大？ 14． 激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光被称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为，所发射的每个光脉冲持续的时间，波长（），则每列光脉冲的长度L是多少？其中含有的光子数是多少？ 15．在研究光电效应实验中，光电管的阴极材料为铯（Cs），用某一频率的光照射，实验测得光电流随电压变化的图像如图所示。已知铯的逸出功为。 (1)铯发生光电效应的极限频率是多少； (2)本次实验的入射光频率是多少。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D C D A D C BD AC BD 11．(1)正电荷 (2) 阳极 逐渐减小到零 12．(1) (2)3.7% (3)不变 13．(1) (2) 【详解】（1）根据题意，由动能定理有 解得 （2）根据题意，由光电效应方程有 解得 14．3×10-3m，4.0×1017个 【详解】每列光脉冲的长度 L=c△t=3×108×1.0×10-11 m=3×10-3m 由光速公式 c=λν 能量子公式 ε=hν 及能量关系 P△t=Nε 可得 N=4.0×1017个 15．(1)；(2) 【详解】(1)已知铯的逸出功 从图像可知遏止电压 设铯材料的极限频率为，有 解得 (2)当光电管加反向遏止电压时，光电流为零，有 设入射光频率为，根据爱因斯坦光电效应方程，有 解得 学科网（北京）股份有限公司 $