4.2　光电效应 课后练习 -2026-2027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 A组 必备知识基础练 1.某金属在黄光照射下不能发生光电效应,以下可能使它发生光电效应的是(　　) A.增加黄光的照射时间 B.增大黄光的照射强度 C.改用红光照射 D.改用紫光照射 2.(多选)下列对光电效应的理解正确的是(　　) A.金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子,当它积累的动能足够大时,就能从金属中逸出 B.在光电效应中,一个电子只能吸收一个光子 C.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功,便不能发生光电效应 D.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大 3.(2025山东卷)在光电效应实验中,用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属,所得遏止电压如图所示,关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是(　　) A.Ek1>Ek2>Ek3 B.Ek2>Ek3>Ek1 C.Ek3>Ek2>Ek1 D.Ek3>Ek1>Ek2 4.如图所示,美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现散射后有的射线波长发生了改变。康普顿的学生测试了多种物质对X射线的散射,证实了该效应的普遍性。下列说法正确的是(　　) A.散射后,射线的频率变大,光子的能量也变大 B.光子与电子碰撞时,不遵守动量守恒定律 C.如果两个光子的动量相等,则这两个光子的能量也相等 D.康普顿效应否定了光是电磁波 5.“研究影响饱和电流的因素”的实验电路如图所示,用某频率的光照射光电管,发生了光电效应,下列说法正确的是(　　) A.电源的左端为负极 B.滑动变阻器的滑片移至最左端,电流表示数为零 C.用频率更高的光照射光电管时,电流表示数一定增大 D.当光的频率不变,光增强时,饱和电流值一定增大 6.如图甲所示,用强度不变的单色光照射阴极K,改变滑动变阻器的滑片位置,得到流过电流表的光电流I与电压表两端电压U的关系图像如图乙所示。当电压表示数分别为2U0、3U0时,到达阳极A的光电子最大动能的比值为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.3∶4 7.在光电效应实验中,用不同频率的单色光照射A、B两种金属表面,均有光电子逸出,其最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示。已知普朗克常量为h,则(　　) A.A的逸出功小于B的逸出功 B.图中直线的斜率为 C.由图可知两入射光的光照强度相同 D.若两金属产生光电子的最大初动能相等,则照射到A金属表面的光频率较高 8.光伏发电是提供清洁能源的方式之一,光伏发电的原理是光电效应,某同学利用如图甲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,描绘出如图乙所示的图像,根据光电效应规律,结合图像分析,下列说法正确的是(　　) A.滑片向右移动,电流表示数会变大 B.仅增大入射光的强度,光电子的最大初动能会增大 C.由Uc-ν图像可知,该光电管的截止频率为ν0 D.开关断开时,若入射光的频率为ν1,则电压表的示数为U1 B组 关键能力提升练 9.(多选)爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象。如图所示,①、②两直线分别是金属A、B发生光电效应时的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线,则下列说法错误的是(　　) A.金属B的逸出功比金属A的小 B.①、②两直线的斜率均为 C.当用频率为9×1014 Hz的光分别照射两金属A、B时,A中逸出光电子的最大初动能较小 D.当入射光频率ν不变时,增大入射光的光强,则遏止电压Uc增大 10.(多选)如图所示,甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图像,下列关于四个图像的说法正确的是(　　) A.图甲是遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像,由图像可求得普朗克常量h= B.图乙是光电子最大初动能与入射光频率的关系图像,由图像可知实线对应金属的逸出功比虚线的小 C.图丙是光电流与电压的关系图像,由图像可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大 D.图丁是光电流与电压的关系图像,由图像可知电压越高,则光电流越大 11.一测量发生光电效应时的遏止电压的装置如图甲所示。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极,发生光电效应时分别测得对应的遏止电压,所测遏止电压Uc与金属材料逸出功W0的关系如图乙所示。已知普朗克常量为h,则入射光的频率为(　　) A. B. C. D. 12.(多选)如图所示,A、K为光电管的两个电极,阴极K由截止频率为ν0的钾制成,电压表V、电流表G均为理想电表。现用波长为λ的光照射阴极K发生光电效应,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,电子的电荷量为e。则下列说法正确的是(　　) A.阴极K能发生光电效应,说明光具有粒子性 B.若电源N端为正极,将滑动变阻器的滑片缓慢向右滑动,从阴极K逸出的光电子最大初动能一定增大 C.若电源M端为正极,电压表示数为时,电流表的示数恰好为0 D.若光电管两端的正向电压为U,则光电子到达阳极A的最大动能为-hν0 13.(多选)研究光电效应的实验装置如图所示,当用能量为E=3.1 eV的光照射涂有某种金属的阴极K时,电流表有示数。若阴极K与阳极A间的电势差UKA=0.9 V,电流表示数刚好为零,电子的电荷量为e。下列说法正确的是(　　) A.从金属表面逸出的光电子的最大初动能为0.9 eV B.此金属的逸出功为0.9 eV C.将P从图中位置向右移动,电流表的示数可能先增大后不变 D.将P从图中位置向右移动,从金属表面逸出的光电子的最大初动能增加 14.(多选)一研究光电效应的实验装置如图所示,光电管阴极K接在滑动变阻器的中点O处,初始时滑动变阻器滑片P也位于滑动变阻器的中点处。现用频率ν1的光照射光电管,此时电流表的示数为I0;闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数恰好为0,此时电压表的示数为U1。若改用频率ν2的光照射光电管,调节滑动变阻器滑片P,使电流表的示数恰好为0,此时电压表的示数为U2。电压表和电流表均为理想电表,已知电子的电荷量为-e。下列说法正确的是(　　) A.用频率为ν1的入射光照射光电管时,单位时间内从阴极K激发出的光电子数为 B.为了使电流表的示数为0,实验中滑动变阻器的滑片P应向a端移动 C.若ν1<ν2,则U1>U2 D.该光电管中金属材料的截止频率为νc= C组 核心素养拔高练 15.(多选)某款条形码扫描笔的工作原理如图所示,将扫描笔在条形码上匀速移动,发光二极管发出的光遇到黑色线条几乎全部被吸收;遇到白色线条被大量反射到光电管中的金属表面(截止频率ν0),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.若快速移动扫描笔,有可能不产生光电流 B.条形码扫描笔的工作原理说明光是一种具有能量的粒子 C.若发光二极管发出频率为1.2ν0的光,则光电子最大初动能为0.2hν0 D.若发光二极管发出频率为0.7ν0的光,则可以通过增加光强,使其正常识别条形码 参考答案 1.D　解析 要使该金属发生光电效应,可以增大入射光的频率(或减短入射光的波长)。延长作用时间、增大光的强度都不会使金属发生光电效应,所以可能使它发生光电效应的是改用频率更大的紫光照射,故选D。 2.BC　解析 要使电子从金属中逸出,电子必须具有足够大的动能,而电子增加的动能只能来源于入射光的光子能量,且一个电子只能吸收一个光子,不能同时吸收多个光子,这种能量不能积累,所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象,A错误,B正确;电子从金属表面逸出时电子克服原子核的引力所需做的功最小,如果入射光子的能量小于这个功,就不能发生光电效应,C正确;按照爱因斯坦的光子说,光子的能量由光的频率决定,与光的强弱无关,入射光的频率越大,发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大,D错误。 3.B　解析 由光子最大初动能Ek=qUc可知,Ek2>Ek3>Ek1,故选B。 4.C　解析 散射后,射线的频率变小,光子的能量也变小,A错误;光子与电子碰撞时,动量守恒,能量守恒,B错误;由p=,E=hν=h,得E=pc,则光子动量相等,能量也相等,C正确;康普顿效应揭示了光的粒子性,并没有否定光是电磁波,D错误。 5.D　解析 电源的左端为正极,故A错误;滑动变阻器的滑片移至最左端,电源提供的电压为零,光电子可以到达阳极形成光电流,电流表示数不为零,故B错误;用频率更高的光照射时,若光减弱,则光电子数目减少,电流表示数一定减小,故C错误;当光的频率不变,光增强时,则光电子数目增多,饱和电流值一定增大,故D正确。 6.D　解析 根据题意可知,光电子从金属表面逸出后的最大初动能为Ekm=eU0,根据动能定理可得当电压表示数分别为2U0、3U0时,到达阳极A的光电子的最大动能分别为Ek1=Ekm+2eU0,Ek2=Ekm+3eU0,联立可得,故选D。 7.A　解析 由光电效应方程Ekm=hν-W0,结合图像可知A金属对应的图线在纵轴上的截距绝对值较小,所以金属A的逸出功小于金属B的逸出功,故A正确;由Ekm=hν-W0知,图中直线的斜率为普朗克常量h,故B错误;这两条直线与入射光的强度无关,无法通过此图比较光照强度,故C错误;由图可知,若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能,则照射到A金属的光频率较低,故D错误。 8.C　解析 滑动变阻器的滑片向右移动过程中,A、K两极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;根据光电效应方程可知hν1-W0=Ek,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,因此增大入射光的强度,光电子的最大初动能不变,故B错误;根据Ekm=hν-W0=eUc,解得Uc=,当遏止电压为零时ν=ν0,故C正确;开关断开时,光电管是电源,发生光电效应后,其电流与光照强度有关,无法判断电压表的示数大小,故D错误。 9.ACD　解析 根据光电效应方程Ek=hν-W0和Ek=eUc,所以Uc=ν-,结合图像可知,②对应的逸出功较大,即金属B的逸出功大,故A错误;①、②两直线的斜率均为,故B正确;当用频率为9×1014 Hz的光分别照射两金属A、B时,图像①对应的遏止电压大,则A中逸出光电子的最大初动能较大,故C错误。当入射光频率不变时,增大入射光的光强,遏止电压不变,饱和电流增大,故D错误。本题选错误的,故选A、C、D。 10.AC　解析 根据Ekm=hν-W0=eUc,整理得Uc=,图线的斜率k=,则h=,故A正确;根据爱因斯坦光电效应方程可知Ek=hν-W0,纵轴截距的绝对值表示逸出功,则实线对应金属的逸出功比虚线的大,故B错误;图丙中,从光电流与电压的关系图像中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,因此光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大,故C正确;图丁是光电流与电压的关系图像,由图像可知当电压高到一定值时,光电流不变,故D错误。 11.B　解析 根据光电效应方程与遏止电压的规律有Ekm=hν-W0,且Ekm=eUc,解得Uc=,结合图像有=a,,解得ν=,故选B。 12.AC　解析 阴极K能发生光电效应,说明光具有粒子性,故A正确;若电源N端为正极,光电管两端电压为正向电压,根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0=-hν0可知最大初动能由入射光的频率决定,与光电管两端的电压无关,故B、D错误;若电源M端为正极,所加电压为反向电压,根据动能定理可知-eUc=0-Ekm,解得Uc=,可知电压表示数为时,电流表的示数恰好为0,故C正确。 13.AC　解析 根据题意,若阴极K与阳极A间的电势差UKA=0.9 V,电流表示数刚好为零,则可知阴极K逸出的光电子的动能完全克服了电场力做功,则有eUKA=Ek=hν-W0,可得电子的最大初动能Ek=0.9 eV,故A正确;根据以上分析可得该金属的逸出功W0=hν-0.9 eV,而光的能量hν=E=3.1 eV,得W0=2.2 eV,故B错误;若光电流已经饱和,则将P向右移动时,电流表的示数不变,若光电流未饱和,则将P向右移动时正向电压增大,则光电子的移动速率增大,而根据I=nqSv可知,光电流将增大,若在移动的过程中光电流达到饱和,则继续移动P,光电流将不再变化,因此,将P向右移动,电流表的示数可能先增大后不变,故C正确;根据爱因斯坦的光电效应方程Ek=hν-W0,且同种金属的逸出功一定,因此,当照射到阴极K的光的能量一定时,将P向右移动,其逸出的光电子的最大初动能不变,即光电子的最大初动能只与照射光的频率有关,故D错误。 14.BD　解析 用频率为ν1的入射光照射光电管时,从阴极K逸出的光电子并不一定都能到达阳极A,则单位时间内从阴极K激发出的光电子数不一定为,选项A错误;为了使电流表的示数为0,应该给光电管加反向电压,即实验中滑动变阻器的滑片P应向a端移动,选项B正确;根据Ue=Ekm=hν-W0,若ν1<ν2,则U1<U2,选项C错误;根据U1e=Ekm1=hν1-hνc,U2e=Ekm2=hν2-hνc,该光电管中金属材料的截止频率为νc=,选项D正确。 15.BC　解析 光照到光电管发生光电效应是瞬间的,即立刻产生光电子,若快速移动扫描笔,会使相邻脉冲电信号的时间间隔变短,但不会影响光电流的产生,故A错误;条形码扫描笔的工作原理说明光是一种具有能量的粒子,故B正确;光电管中的金属表面的截止频率为ν0,若发光二极管发出频率为1.2ν0的光,根据爱因斯坦光电效应方程,可得光电子最大初动能为Ekm=1.2hν0-hν0=0.2hν0,故C正确;若发光二极管发出频率为0.7ν0的光,小于光电管中的金属表面的截止频率ν0,则不能发生光电效应现象,通过增加光强,也不会产生光电子,所以不能正常识别条形码,故D错误。 11 学科网（北京）股份有限公司 $