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

**基本信息** 聚焦光电效应核心概念，通过基础辨析、情境应用到综合计算的三层梯度设计，强化物理观念与科学思维的渐进培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|光电效应基本规律（截止频率、逸出功等）|单选1-8题通过概念辨析巩固物质与能量观念| |提升层|电路应用与氢原子跃迁结合|单选9-12题结合光电管电路考查科学推理| |综合层|多知识点综合与定量计算|解答题16-17题通过能级跃迁与光电流计算提升模型建构能力|

《光电效应》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A C C C C C C C D 题号 11 12 13 14 15 答案 C B ACD BD BD 1．C 【详解】A．光电效应发生与否取决于入射光频率是否超过金属的截止频率，与光照时间无关。即使时间足够长，若频率不足，仍无法发生光电效应，故A错误； B．根据逸出功 （ 为截止频率） 可知截止频率越大，逸出功越大，故B错误； C．光电效应的发生仅由入射光频率决定。只要频率大于截止频率，即使光照强度较弱，也能产生光电子，故C正确； D．根据 可知光电子的最大初动能由入射光频率决定，与光强度无关。光强度仅影响光电流大小，故D错误。 故选C。 2．A 【详解】紫外光频率高于金属的极限频率，能引发光电效应；红外光频率低于金属的极限频率，不能引发光电效应。当紫外线灯照射锌板表面，锌板中的自由电子吸收紫外线光子的能量而发生电离，锌板上的电子数量减少，验电器和锌板上的电荷量重新分布，验电器指针张开的角度逐渐减小，所以锌板初始带负电荷、照射锌板所用的灯是紫外灯。 故选A。 3．C 【详解】A．光电效应阴极K发出电子，到达电容器左极板，所以左极板带负电，故A项错误； B．当光电子到达电容器极板时，光电管上出现反向电压，当电容器两板间电压到达一定值时，即光电管间的电压达到反向截止电压时，光电子不会到达另一极，电容器不再被充电，即此时电路中将没有电流，故B项错误； C．在电容器开始充电之前，电容器上不带电。当发生光电效应时，光电管对电容器充电，回路有顺时针方向电流，即电流表有方向向下的电流，故C项正确； D．停止照射后，由于电路是断路，所以电容器不会放电，回路无电流，故D项错误。 故选C。 4．C 【详解】A．逸出功由金属材料本身决定，金属一定，逸出功一定，可知，使用蓝光照射与红光照射需要克服的逸出功相等，故A错误； B．根据光电效应方程有 可知，光电子的最大初动能由入射光的频率与逸出功共同决定，仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能不变，故B错误； C．图中电压为加速电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，加速电压逐渐增大。电流逐渐增大，当达到饱和电流后，电流保持不变，即电流表示数可能先增大后保持不变，故C正确； D．将电源正负极反接后，所加电压为减速电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流先减小，当电压达到遏止电压后，电流为0，即电流表示数先减小后不变，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】A．a、b两束光的频率相同，则a、b两束光子的能量相同，选项A错误； B．因a光的饱和光电流较大，可知a光的光照强度较大，选项B错误； CD．根据 因b光的遏止电压较大，可知光电子的最大初动能 Eka<Ekb 材料1的逸出功较大，即材料1的截止频率比材料2的大，选项C正确，D错误。 故选C。 6．C 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程有 遏止电压与最大初动能关系为 可得 可知图线的斜率 A错误； B．由 则图像在纵轴上的截距为 由图可知b的截距大于a的截距，所以 B错误； C．由爱因斯坦光电效应方程有 由于a材料的逸出功较小，则用同一种光照射发生光电效应时，a材料逸出的光电子最大初动能较大，C正确； D．图中光电管加的是反向电压，光电子在真空管中被减速，D错误。 故选C。 7．C 【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值 可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C正确，ABD错误。 故选C。 8．C 【详解】A．爱因斯坦提出了光子说理论，并成功地解释了光电效应实验，故A正确； B．由于事先使锌板带负电，验电器张开一定的角度，锌板表面的自由电子溢出后，验电器的指针张角变小，故B正确； C．当达到饱和光电流以后，继续增加光电管两端的电压，即增加光电子到达A板的速度，光电流不变，故C错误； D．当光电管两端的电压不变，即光电子到达A板的速度不变，入射光越强，光子数越多，光电流越大，则光电流的大小与入射光束的光强有关，故D正确。 本题选错误的，故选C。 9．C 【详解】AB．根据题意有 所以单位时间金属板中逸出的电子数为 故AB错误； CD．电路中的最大光电流为 故C正确，D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误； B．根据 可知不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是不同的，故B错误； C．用光子能量为12.09eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7V，根据 可得逸出功为 故C错误； D．图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确。 故选D。 11．C 【详解】A．由图可知，直线CD表示AK间电压为负值，则A电势低于K，所以滑片P应在aO之间滑动，故A错误； B．根据光电效应方程可得 所以 所以斜率的绝对值为，故B错误； C．由选项B得， C点的横坐标 能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为，故C正确； D．氢原子能级跃迁时发出的可见光都是从高能级向能级跃迁发出的，当在向低能级跃迁时只能放出1种可见光，可知是从能级向跃迁，列式得 又， 联立解得，故D错误。 故选C。 12．B 【详解】A．由图丙可知，a光的遏止电压最大，根据可知即a光的频率最大，则a光照射光电管产生的光电子最大初动能比c光大，但动能不一定比c光大，故A错误； B．a光是由能级4跃迁到能级1产生的光 根据光电效应方程 a光对应的遏止电压为7V，可得阴极K材料的逸出功为 c光是由能级2跃迁到能级1产生的光 根据可得c光的遏止电压为4.45V，即M点的数值为－4.45，故B正确； C．当加速电压为零时，由于光电子有动能，仍能进入电路，电流表示数不一定为0，故C错误； D．发出光的频率个数为，可知该氢原子共发出6种频率的光，故D错误。 故选B。 13．ACD 【详解】A．根据 因Q的遏止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，故A正确； B．同理可知，P、Q产生的光电子在K处时Q的最大初动能比P的大，根据 可知对应的最小德布罗意波长，P大于Q，故B错误； C．对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，故C正确； D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的实验规律，故D正确。 故选ACD。 14．BD 【详解】A．光电管加的是反向电压，当滑片向移动时，反向电压减小，电子从光电管逸出后，由动能定理 减小，增大，则灵敏电流计G所在的支路中光电流不可能减小为零，故A错误； BC．由图乙可知，当时，，由光电效应方程 逸出功公式 可知，我们的截止频率对应的波长，当时，光子能量 此时 而由图乙中水平虚线为曲线的渐近线为，可知，故，故B正确，C错误。 D．由光电效应方程，当电压表示数，所以 而，可解得入射光的能量， 而此入射光最大可使5能级的氢原子发生跃迁，因此大量处于能级的氢原子向低能级发生跃迁时，最多产生种不同频率的光，故D正确。 故选BD。 15．BD 【详解】A．大量处于的高能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射的光谱线总数为，故A错误； B．根据题意可知，氢原子从能级6跃迁到能级2时，辐射出的光子能量较大，即与可见光Ⅱ相比可见光I的频率大，波长小。根据双缝干涉条纹间距公式可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，而图3中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ，故B正确； C．光电效应实验中，当滑动变阻器滑片向滑动时，若未达到饱和光电流，则电流表示数会增大；若已经达到饱和光电流，电流表示数会不变。故C错误； D．根据光电效应方程有 光电子的动量与动能的关系式为 所以德布罗意波长计算公式为 由于可见光I的频率高，能量较大，产生光电子的最大初动能较大，所以德布罗意波长较短；而可见光Ⅱ频率较低，对应光电子的最大初动能较小，所以德布罗意波长较长，故D正确。 故选BD。 16．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由图乙可得光照射金属时的遏止电压 逸出光电子的最大初动能为 （2）由图乙可知光的遏止电压最大，则可知光光子能量最大，则光光子是由第能级跃迁到基态所辐射的光子，则光的光子能量为 根据光电效应方程有 解得 （3）时间内发射的电子数为 则每秒钟照射到阴极的光子总能量 17．(1) (2) 【详解】（1）根据光电效应方程，光电子离开K极的最大动能 光电子从K极到A极，由动能定理得 联立得 （2）时间内，激光器发光的总功 到达K极的光子总数 逸出的电子总数 回路的电流强度 联立解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 光电效应 一、单选题 1．下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应 B．截止频率越大的金属材料逸出功越小 C．只要频率足够大，光照强度较弱的光也可以引起光电效应 D．入射光强度越大，产生光电子的最大初动能就越大 2．一块带电锌板连接在验电器上，验电器指针张开，用灯照射锌板后验电器指针张角变小，则锌板初始所带电荷的性质以及照射锌板所用的灯分别是（　　） A．负电，紫外灯 B．负电，红外灯 C．正电，紫外灯 D．正电，红外灯 3．如图所示，光电管通过电流表连接平行板电容器C，当光电管阴极K受到光的照射产生光电效应，关于此电路下列说法正确的是（　　） A．当光照射光电管时电容器左极板带正电 B．光电管受到光的照射电流表有持续的电流 C．电容器原来不带电，光电管受到光照射时，电流表有方向向下的电流 D．光停止照射后，电流表有方向向上的电流 4．某科技小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象，现用频率为v的红光照射光电管，有光电子从K极逸出。下列说法正确的是（　　） A．使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大 B．仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能可能增大 C．当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数可能先增大后保持不变 D．将电源正负极反接后当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数不变 5．如图甲所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，频率相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，产生光电子的最大初动能分别为、，直流电源的正负极可以调节，光电流I随电压U变化关系如图乙所示，则（　　） A．a光子的能量比b光子的大 B．a光的光照强度比b光的小 C．光电子的最大初动能 D．材料1的截止频率比材料2的小 6．用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v的图线如图乙中1和2所示，则下列有关说法中正确的是（　　） A．图线的斜率表示普朗克常量h B．金属材料a的逸出功较大 C．用同一种光照射发生光电效应时，a材料逸出的光电子最大初动能较大 D．光电子在真空管中被加速 7．如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 8．下列有关光电效应的说法错误的是（　　） A．爱因斯坦提出了光电效应理论 B．甲图实验中让锌板带负电，光照后，验电器张角会变小 C．乙图中光电子到达A板的速度越大，则光电流越大 D．乙图光电流的大小与入射光束的光强有关 9．在如图所示的真空管中，用强度为E（单位时间单位面积发出的能量）、波长为λ的光照射下面的金属靶，可以使电子从金属靶中逸出并打到上面的金属板收集器上。假设一个光子可以打出一个电子，金属靶的面积是S，电子的电荷量为e，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．单位时间金属板中逸出的电子数 B．单位时间金属板中逸出的电子数 C．电路中的最大光电流 D．电路中的最大光电流 10．如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（　　） A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动 B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的 C．电极K处金属的逸出功是7eV D．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变 11．如图甲为研究光电效应的实验电路，图乙纵坐标为实验中AK间的电压U（A电势高于K时U为正值），横坐标为入射光的频率v，图乙中BC为平行于U轴的直线，CD是一条斜率绝对值为k的直线，C点的坐标为，图中阴影部分表示能产生光电流的区域。现有大量氢原子处于某激发态，在向低能级跃迁时只能放出1种可见光，且该可见光恰好能使实验所用的金属材料发生光电效应，已知氢原子各能级关系为，其中为基态能级值，量子数，电子电荷量大小为e，光速为c，则（　　） A．直线CD是滑片P在Ob之间滑动所收集的数据绘制而成 B．直线CD斜率绝对值k等于普朗克常量数值 C．能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为 D．根据实验结果，氢原子基态的能级值为 12．如图甲所示，大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时会发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路中的阴极K，只能得到3条光电流随电压变化的关系曲线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．a光照射光电管产生的光电子动能一定比c光小 B．图中M点的数值为－4.45 C．滑动变阻器滑片滑到最左端时，电流表示数一定为0 D．该氢原子共发出4种频率的光 二、多选题 13．如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．Q的频率大于R的频率 B．P、Q产生的光电子在K处对应的最小德布罗意波长，P小于Q C．对应于图2中的交点M，单位时间到达阳极A的光电子数目，P等于Q D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律 14．图甲是研究光电效应的实验电路图。实验得到光电子的最大初动能与入射光波长的关系如图乙所示，图中水平虚线为曲线的渐近线。现用大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射出的光照射光电管，发现当电压表的示数为时，灵敏电流计的示数恰好为0。氢原子能级图如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片向端移动时，灵敏电流计示数可能减小为0 B．当时，光电子的最大初动能为 C．当时，光电管的遏止电压为 D．大量处于该激发态的氢原子向低能级跃迁时最多可放出10种频率的光子 15．大量处于的高能级的氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到的能级时产生的四条可见光光谱线如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．该跃迁能产生的光谱线总数为4条 B．图3中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ C．图4中用可见光I照射时，向滑动，电流表示数一定逐渐增大 D．固定，可见光I和可见光Ⅱ照射K极，其产生最大动能的光电子的德布罗意波长分别为、，则一定小于 三、解答题 16．一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为。 （1）求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能； （2）求该金属逸出功W； （3）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流，若入射的光子全部引发了光电效应，求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。 17．我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换成电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。 (1)求光电子到达A时的最大动能Ekm； (2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $