4.2 光电效应期 练习题

光电效应练习一、单选题1.在进行光电效应实验时，用黄光照射某金属表面时发生光电效应现象，并产生了光电流，则( )A.若增大黄光的照射强度，光电子的最大初动能将增大B.若增大黄光的照射强度，单位时间内出射的电子数目将增多C.若改用红光照射该金属，一定能产生电效应现象D.若改用蓝光照射该金属，饱和光电流一定增大2.爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得了1921年的诺贝尔物理学奖．光子像其他粒子一样，也具有能量．下列说法正确的是A.电子要从金属中挣脱出来，必须克服金属表面层内的阻碍所做的功叫逸出功B.如果入射光很弱，电子需要几分钟甚至几十分钟才能获得逸出表面所需的能量C.对于同种颜色的光产生光电效应时，光越强，饱和电流也越大D.电子吸收光子能量后形成光电子，光电子逸出时的初动能是相同的3.某同学研究光电效应的实验电路如图所示，用不同的光分别照射密封真空管的钠阴极(阴极K)，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(为甲光、乙光、丙光)，如图所示，则以下说法正确的是(    )A.无论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应B.乙光的频率小于丙光的频率C.甲光的强度小于乙光的强度D.甲光对应的光电子最大初动能大于乙光的光电子的最大初动能4.硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，下列说法正确的是 A.任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流B.只要吸收了光子能量，电子一定能从金属表面逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关D.超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大1.下列说法正确的是A.康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射光的波长比入射光的波长略长B.康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C.光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性D.光电效应实验中，遏止电压与入射光的光照强度有关2.用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时，发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0,−b)。下列说法中正确的是(    )A.普朗克常量为ℎ=abB.断开开关S后，电流表G的示数不为零C.仅增大照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D.保持照射光强度不变，仅提高照射光的频率，电流表G的示数保持不变3.在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为ν、2ν的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为1：2，普朗克常量用h表示，则(  )A.光电子的最大初动能之比为1：2B.该金属的逸出功为当2hν3C.该金属的截止频率为ν3D.用频率为ν2的单色光照射该金属时能发生光电效应4.关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是(    )A.爱因斯坦提出“光子说“并成功解释了光电效应现象B.入射光的频率必须小于极限频率，才能产生光电效应 C.光电效应说明光具有波动性D.发生光电效应时，若入射光频率增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍1.分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为(    )A.ℎc2λB.3ℎc2λC.3ℎc4λD.2ℎλc2.某种金属材料，当用绿光照射时，有光电子从金属表面逸出，如果换用紫光照射该金属，光的强度减弱，则(  )A.单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小B.单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能增大C.单位时间内逸出的光电子数增大，光电子的最大初动能减小D.单位时间内逸出的光电子数增大，光电子的最大初动能增大3.某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P也恰好位于滑动变阻器的中点。实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是(    )A.若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大B.若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大C.若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大D.若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为0二、多选题4.如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过。其原因可能是(    )A.入射光太弱B.入射光波长太长C.光照时间太短D.电源正、负极接反5.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.改变频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D.改变频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大1.四种金属的逸出功如表所示，下列说法正确的是(    )金属钙钠钾铷W0/eV3.202.292.252.13A.四种金属中，钙的截止频率最低B.逸出功就是使电子脱离金属所做功的最小值C.若某种光照射四种金属时均发生光电效应，则阴极金属为铷时对应的遏止电压最大D.若某种光照射钠时有光电子逸出，则增加入射光强度，从钠表面逸出的电子最大初动能变大2.下列说法中正确的是( )A.两个轻核发生聚变反应，产生的新核的质量一定等于两个轻核的质量和B.在核反应中，比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核时，会释放核能C.当用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光照射某金属时有光电子逸出，则用从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光照射该金属也一定会有光电子逸出D.氢原子从n=2跃迁到n=1能级辐射的光的能量为10.2 eV，只要是能量大于10.2 eV的光子都能使处于基态的氢原子跃迁到激发态3.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，饱和光电流增大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三、填空题4.图甲为观测光电效应的实验装置示意图，已知实验中测得某种金属的遏止电压UC与入射频率ν之间的关系如图乙所示，则根据图像可知，普朗克常量ℎ=__________，该金属的逸出功W0=__________；如果实验中入射光的频率为ν2(ν2>ν1)，则产生的光电子的最大初动能Ek=__________(已知电子的电荷量为e，U1、ν1均为已知量)。 1.光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为λ02的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为________，A、B两种光子的动量之比为________.(已知普朗克常量为h、光速为c)2.(1)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则a光光子的频率____b光光子的频率(选填“大于”“小于”或“等于”);且a光的强度____b光的强度(选填“大于”“小于”或“等于”)。(2)一个静止的原子核，衰变时放出一个质量为m1、速率为v1的粒子，同时产生一个质量为m2的反冲新核和一个光子，测得新核的速率为v2、光子与新核运动方向相同。已知普朗克常量为h，写出该衰变的方程并_______求出光子的波长λ=____。四、实验题 1.如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：(1)阴极材料的逸出功等于________。(2)将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_______________。(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反=________的反向电压。(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是(    )A.照射光频率不变，增加光强       B.照射光强度不变，增加光的频率C.增加A、K电极间的电压          D.减小A、K电极间的电压2.为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光子”的概念，并给出了光电效应方程，但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性，实验电路如图1所示。(1)为了测量遏止电压U0与入射光频率的关系，实验中双刀双掷开关应向__________闭合。(选填“上”或“下”) (2)如果实验所得U0−v图象如图2所示，其中U1、v1、v0为已知量，元电荷带电荷量为e，那么：①只需将__________与普朗克常量h进行比较，若在误差许可的范围内二者相等，则证明“光电效应方程”是正确的。②该实验所用光电管的K极材料的逸出功为__________。 答案和解析1.【答案】B【解答】A、根据爱因斯坦光电效应方程，增大黄光的照射强度，不能改变光电子的最大初动能，A错误；B、增大黄光的照射强度，入射光子数增多，则单位时间内出射的光电子数目将增多，B正确；C、红光频率低于黄光频率，不一定能产生光电效应，C错误；D、改用蓝光照射，入射光子数不一定增多，饱和光电流不一定增大，D错误。2.【答案】C【解答】A、电子要从金属中挣脱出来，需要克服金属内正电荷对电子的吸引，而不是金属表面层内的阻碍，故A错误；B、通常认为一个电子只能吸收一个光子，如果入射光很弱，光子的能量不足以克服电子的逸出功，则无论照射多长时间都没有电子逸出，故B错误；C、对于同种颜色的光产生光电效应时，光越强，光子越多，则逸出的光电子越多，饱和电流也越大，故C正确；D、电子吸收光子能量后形成光电子，根据广电效应方程可知光电子逸出时的初动能，因为入射光频率不同，故光电子逸出时的初动能12mvm2可能不同，故D错误。3.【答案】B【解答】A.发生光电效应的条件时入射光的频率大于极限频率与光强无关，A错误；C.由图可知，甲的饱和电流大于乙的饱和电流，而光的频率相等，所以甲光的光强大于乙光的光强，C错误；BD.根据eU截=12mvm2=ℎν−W，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大，因此乙光的频率小于丙光的频率，故光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，乙光对应的截止频率小于丙光的截止频率，根据eU截=12mvm2=ℎν−W，乙光的截止电压等于甲光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能等于乙光的光电子最大初动能，故B正确，D错误。故选B。4.【答案】C【解答】 A.对于任何一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率必须大于这个频率，才能发生光电效应，故A错误；B.根据发生光电效应的条件，任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能使它发生光电效应，故B错误；C.入射光频率越高，逸出光电子的最大初动能越大，故C正确；D.入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，故D错误。5.【答案】A【解答】A.康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射光的波长比入射光的波长略长，故A正确；B.康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量，故B错误；C.光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故C错误；D.根据光电效应方程Ekm=eUc=ℎν−W0，知遏止电压与入射光的频率、逸出功有关，与入射光的光照强度无关，故D错误；6.【答案】B7.【答案】B【解答】A.因逸出的光电子最大速度之比为1：2，由：Ek=12mv2可知，Ek1：EK2=1：4，故A错误；B.根据爱因斯坦光电效应方程可知EK1=ℎν−W，EK2=ℎ·2ν−W，解得：W=2ℎν3，故B正确；C.根据爱因斯坦光电效应方程可知0=ℎνc−W，解得该金属的截止频率νc=2ν3，故C错误；D.用频率为ν2的单色光照射该金属时，因ν2<νc，所以不能满足光电效应发生条件，因此不能发生光电效应，故D错误。8.【答案】A【解析】解：A、因斯坦用光子说成功解释了光电效应，故A正确；B 、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度与照射的时间无关，故B错误；C、光电效应说明光具有粒子性，并不是波动性，故C错误；D、根据光电效应方程EKm=ℎν−W0知，最大初动能与光子频率成一次函数关系，随照射光的频率增大而增大，不是成正比关系，故D错误；9.【答案】A【解答】光子能量为：E=ℎcλ①根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ekm=ℎcλ−W  ②根据题意：λ1=λ，λ2=23λ，Ekm1：Ekm2=1：2    ③联立①②③可得逸出W=ℎc2λ，故BCD错误，A正确。10.【答案】B【解答】根据光电效应方程Ekm=ℎν−W0得，光的强度不影响光电子的最大初动能，对某种特定的金属，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。紫光的频率较大，所以光电子的最大初动能增大；光的强度减弱，单位时间内逸出的光电子数目减少，故ACD错误，B正确。11.【答案】B【解析】解：A、光的强弱才影响单位时间内发出光电子的数目，所以换用紫光照射光电管，则电流计的示数不一定增大。故A错误；B、增大入射光强度则单位时间内产生的光电子增加，所以发生了光电效应时，保持滑动变阻器触头位置不变，若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大。故B正确；C、将滑动触头P向右滑动，光电管两侧接入的是正向电压，当滑动到某一位置时，若电路中的光电子已经达到了最大饱和光电流，则滑动变阻器的触头继续向右滑动，电流表的示数可能不发生变化。故C错误；D、将滑动触头P向左滑动，光电管两侧接入的是反向电压，则电流计的示数一定能减小，但只有当反向电压大于截止电压时，电流才能减小到0.故D错误。12.【答案】BD 13.【答案】AD【解答】A.根据爱因斯坦光电效应分析得，增大光强，射出的光电子数目增多，则光电流增大，故A正确；B.是否发生光电效应与光强无关，故B错误；C.根据光电效应方程：ℎν−W0=Ek，只要照射光的频率超过了截止频率都会发生光电效应，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，现改变频率小于ν的光照射，有可能仍大于截止频率而发生光电效应，故C错误；D.根据光电效应方程：ℎν−W0=Ek，增大频率，光电子的最大初动能增大，D正确。14.【答案】BC【解答】A.依据W0=ℎν0，可知，四种金属中，铷的极限频率最小，故A错误；B.由逸出功的定义可知，逸出功就是使电子脱离金属所做功的最小值，故B正确；C.依据光电效应方程eU=Ekm=ℎν−W0，若某种光照射四种金属时均发生光电效应，由于铷的逸出功最小，则铷逸出电子的最大初动能最大，则遏止电压也最大，故C正确；D.光电效应方程Ekm=ℎν−W0，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故D错误。15.【答案】BC【解答】A.两个轻核发生聚变反应，释放能量，根据爱因斯坦质能方程知，质量亏损，故A错误；B.在核反应中，由比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核会释放核能，故B正确； C.当用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光照射某金属时有光电子逸出，用从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光的能量大于氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光的能量，所以用从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光照射该金属也一定会有光电子逸出，故C正确；D.由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量需等于两能级间能量差，所以能量大于10.2 eV的光子不一定能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故D错误。16.【答案】AD 【解答】A.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正确;B.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错误;C.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错误;D.由爱因斯坦光电效应方程ℎν−W逸=12mv2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正确。17.【答案】eU1ν1；eU1；eU1v1(ν2−ν1)【解答】由图象可知，Uc=ℎνe−W0e知图线的斜率U1ν=ℎe，那么普朗克常量ℎ=eU1ν1.当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0=ℎν0=eU1;如果实验中入射光的频率为ν2(ν2>ν1)，根据光电效应方程Ekm=ℎν−W0=ℎν2−eU1=eU1v1(ν2−ν1)18.【答案】　ℎcλ01∶2【解析】[解析]由题意可知，ℎcλ0=W，Ek=2ℎcλ0−W=ℎcλ0；光子的动量与其波长成反比，所以两种光子动量之比为1∶2．[答案]ℎcλ01∶219.【答案】(1)大于；大于；；ℎm1v1−m2v2求得波长。【解答】(1)由题意可得a光照射光电管时遏止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以a光光子的频率大；由图可知，a光的饱和光电流较大，因此a光的光强大于b光；(2)在衰变和核反应方程中遵循质量数守恒、电荷数守恒，所以生成物中粒子的质量数为4 ，电荷数为2，即α粒子，该衰变方程为在衰变和核反应中另外遵循动量守恒，根据动量守恒(以v1的方向为正方向)0=m1v1−m2v2−ℎλ，得λ=ℎm1v1−m2v2。故答案为：(1)大于；大于；；ℎm1v1−m2v2。20.【答案】(1)ℎν0； (2)逐渐增大，直至保持不变； (3)ℎν−ℎν0e；(4)A【解答】(1)由图可知，K是阴极，A是阳极，依据光电效应方程：Ekm=ℎν−W0，当Ekm=0时，入射光的能量等于阴极材料的逸出功，则有：阴极材料的逸出功等于ℎν0；(2)将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是先渐渐增大，当达到饱和电流时，则不变；(3)由动能定理得−eU反=0−EK所以U反=ℎν−ℎν0e；(4)A.照射光频率不变，增加光强，则入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，故A正确；B.照射光强度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目减少，导致光电流的饱和值减小，故B错误；C.增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误；D.减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，故D错误；故选：A。故答案为：(1)ℎν0； (2)逐渐增大，直至保持不变； (3)ℎν−ℎν0e；(4)A。21.【答案】(1)下 (2)①eU1v1−v0 ；②eU1v1−v0⋅v0【解答】(1)测量遏止电压需要将阴极K接电源的正极，可知实验中双刀双掷开关应向下闭合。(2)①根据爱因斯坦光电效应方程：Ek=ℎv−W0由动能定理：eU=Ek得：U1=ℎev1−ℎev0，结合图象知：k=ℎe=U1v1−v0；解得，普朗克常量：ℎ=eU1v1−v0；②截止频率为v0 ，则该金属的逸出功：W0=ℎv0=eU1v1−v0⋅v0。