高中物理-专题光电效应(提高篇)

2023年高考物理100考点最模拟题千题精练〔选修3-5〕第六局部原子物理专题6.3 光电效应与量子论〔提高篇〕一．选择题〔2023年5月重庆调研测试在某次光电效应试验中得到了入射光频率v与遏止电压Uc的关系如下图。该直线的斜率为k，电子电荷量为e,则以下说法正确的选项是( )be试验所用金属材料的逸出功可表示为kke假设换另外一种金属试验，则k会发生变化D.假设换另外-种金属试验，则b不会发生变化【参考答案】Av与遏止电压U

eUE

hvW

Wv, 0v

eUc,【名师解析】

c c mk

0 h h式中W

Wb为金属的逸出功, b

，而k

e，联立求解得：W

=hb

eb，选项A正确；普朗克常量0 h h 0 k可表示为he，选项B错误；假设换另外一种金属试验，斜率k不变，选项C错误;不同金属的逸出功不k同，极限频率不同，选项D错误。λ2.〔2023湖南长沙期末〕如下图是光电管的原理图，当有波长为的光照到阴极K上时，电路中有λ0光电流，则〔 〕假设仅增大光照强度，电路中光电流肯定增大假设仅将电源极性反接，电路中肯定没有光电流假设仅换用波长为λ1〔λ1＞λ0〕的光照耀阴极K时，电路中肯定没有光电流假设仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动，电路中光电流肯定增大【参考答案】A【名师解析】图中光电管加的是正向电压，假设仅增大光照强度，电路中光电流肯定增大，故A正确。λ假设将电源极性反接，其电压值小于截止电压时仍有电流，故B错误。由题意，入射光的波长为时，能发λ0λ λ 生光电效应，假设换用波长为〔＞〕的光照耀阴极Kλ λ 1 1 0电路中可能有光电流，故C错误。假设仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动，光电管两端电压增大，假设已经到达饱和光电流，则光电流不会增大，故D错误。【关键点拨】。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，或入射光的波长小于金属的极限波长。光电子有初动能，光电管加反向电压时，仍可能有光电流。此题的解题关键是把握光电效应产生的条件、光电流强度与入射光的强度有关，知道截止电压等等光电效应的根本规律。3.〔2023河北唐山一模〕某次光电效应试验中觉察，入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，将入射3ν时，此时间电流的遏止电压为A．3hν/eB．2hν/eC．hν/2eD．hν/3eB【命题意图】 此题综合考察光电效应及其相关学问点。【解题思路】入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，由光电效应规律可知，W=hν；将入射光频率变为3ν时，由爱因斯坦光电效应方程可得Ek=h·3ν-W，解得：Ek=2hν，由动能定理，Ek=eUC，解得此时间电UC=2hν/e，选项B正确。4．(2023·上饶模拟)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为ν1、ν2的单色光照耀真空管的钠阴极(阴极K)2∶1，光电子被阳极A吸取，在电路中形成光电流，试验得到了两条光电流与电压之间的关系曲线(为甲光、乙光)，如下图，普朗克常量用h表示。则以下说法正确的选项是()A．甲光对应单色光的频率为ν2B．乙光的强度大于甲光的强度Ch(2ν2－ν1)4ν－ν3D．该金属的截止频率为2 13D【名师解析】依据eU

1＝mv2＝hν－W，入射光的频率越高，对应的截止电压U

越大，因此乙光的截 2 m 截1ν，故A错误；由图可知，甲的饱和电流大于乙的饱和112 B错误；依据mv2＝hν－W2 h的光电子最大速度之比为2∶1，则最大初动能之比为4∶1，解得该金属的逸出功为3(4ν2－ν1)，故C错误；h 1依据逸出功和截止频率的关系可知，(4ν2－ν1)＝hν ，解得：ν ＝(4ν2－ν1)，故D正确。3 截 截 35.[多项选择](2023·天津南开区三模)某同学承受如下图的试验装置来争论光电效应现象。当用某一频率的光照耀光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，电流计中有电流通过。闭合电键S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调整滑动变阻器的滑片渐渐增大电压，直至电流计中电流恰好为零，此时电压表的电压值称为反向截止电压。现用频率为ν的绿光照耀阴极，测量到反向截止电压为U，设电子电量为e，普朗克常量为h，则( )A．逸出的光电子的最大初动能为eUBKW＝hν－eUC．如改用紫光照耀，则光电子的最大初动能肯定增大DK的逸出功肯定增大ABCUeU＝E，即逸出的电子的最kkeUAhν＝W＋EkKW＝hν－EkeU＝E，则逸出功W＝hν－eU，故Bhν＝W＋EkkC改用紫光照耀，光电子的最大初动能E肯定增加，故正确；由于金属的逸出功由金属本身打算，与照耀Ck光的频率无关，所以改用紫光照耀，则阴极K的逸出功不变，故D错误。6.如下图是试验室用来争论光电效应原理的装置图，电表均为抱负电表，当入射光的能量等于9eV时，灵敏电流表检测到有电流流过，当电压表示数等于5.5V0。则以下说法正确的选项是〔〕假设增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大假设入射光的能量小于3.5eV，转变电源的正负极方向，则电流表示数可能会不等于03.5eV增大入射光的波长，在电压表示数不变的状况下，电流表示数会变大C【名师解析】EKm=hγ-W0A错误；该装置所加的电压5.5V5.5eV，依据光电效应方程EKm=hγ-W0W0=3.5eV3.5eV，则不能发生光电效应，电流表示数肯定会等于0BCEKγ-0，则光电子的最大初动能减小，在电压表示数不变的状况下，电流表示数可能会变小，故D错误．应选C.17．用不同频率的紫外线分别照耀钨和锌的外表而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射ν变化的Ek-ν图象，钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，假设将二者的图线画在同一Ek-ν图象中，如下图，用实线表示钨的Ek-νEk-ν图象，则正确反映这一过程的是()【参考答案】A【名师解析】依据光电效应方程E

＝hν－W可知，E-ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的E

-ν图线应当k 0 k kWνν＝0ν小些。综上所述，A图正确。0 0 h 0c10．(2023·湖南长沙市一模)(多项选择)如图甲所示，在光电效应试验中，某同学用一样频率的单色光，分别照耀阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电Uν()cA．由于材料不同，逸出功不同，所以遏止电压U不同AcB．光电子的最大初动能不同C．由于光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能一样，饱和光电流也可能一样DUc-ν图线的斜率可能不同【参考答案】ABC【名师解析】依据光电效应方程E

＝hν－W eU＝E

得出，一样频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，A正k 0 c kE

＝hν－W

得，一样的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，B正k 0确；虽然光的频率一样，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能一样，饱和光电流可能一样，C hν W heU＝－ec

e0知图线的斜率为ehe有关，为常数，肯定一样，D错误。11．(2023·领航高考冲刺卷)(多项选择)小宇同学参与学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器。如图，S为光源，可以发出一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠外表钠的极限频率为6.00114Hz)会产生光电子，当光电流大于108A时，便会触报警系统报警。以下说法正确的选项是( )S0.5μm4eV光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高假设射向光电管C的光子有5%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向C的钠外表的光子最少数N＝1.25×1012个【参考答案】CD【名师解析】S发出的光波最大波长λ

c 3×108＝＝ m＝5×10－7m＝0.5μm，即要使该探测器正常工作，光max ν0 6.00×1014源S0.5μm，故A6.00×1014Hz，依据W＝hν＝0 c6.63×10－34×6×10141.6×10－19

eV＝2.5eV，故BS发出的光能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管C的光越多，越简洁探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故C正确；光电流It10－8A时，每秒产生的光电子的个数n＝＝

10－8×1

个＝6.25×1010个，每秒射向C的钠外表的光子最e 1.6×10－19n 6.25×1010少数目N＝5%＝ 5% 个＝1.25×1012个，故D正确。2.5eVK，觉察电流表读数不为零。调整滑动变0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()A．1.5eV 0.6eVC．1.9eV 2.6eV【参考答案】C

B．1.7eV 1.9eVD．3.1eV 4.5eV【名师解析】由图甲，用光子能量hν＝2.5eV的光照耀阴极，电流表读数不为零，则说明能发生光电效0.60V时，电流表读数为零，则说明电子不能到达阳极12eU＝mv2知2mkE＝eU＝0.6eVkhν＝E＋WW＝1.9eVk 0 0k2VEk′＝E＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV。故C正确。kk(多项选择)在做光电效应的试验时，某金属被光照耀时发生了光电效应，试验测得光电子的最大初动能E与入射光的频率ν的关系如下图(图线上各点对应的坐标，只是未标出)，由试验图线可求出( )kA．该金属的极限频率B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间内逸出的光电子数【名师解析】依据光电效应方程E

＝hν－WE＝0时，ν＝ν，即图线的横截距在数值上等于该金属的极限频率。

k 0 k c图线的斜率k＝h，即图线的斜率在数值上等于普朗克常量。ν＝0时，E＝－W，即图线的纵截距确实定值等于该金属的逸出功。k 0【参考答案】ABC14．(多项选择)如下图，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照耀锌板时，发生的现象( )A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电【名师解析】用紫外线照耀锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸取紫外线的能量从锌板外表逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板与验电器相连，带有一样电性的电荷，锌板失去电子应当带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确、D错误。【参考答案】BC15．(多项选择)光电效应的试验结论是：对某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大ν 【名师解析】每种金属都有它的极限频率ν 0 0应，选项A正确、B错误；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大，选项D正确、C错误。【参考答案】AD爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属Ekm与入射光频率νν0为极限频率。从图中可以确定的是()Aν有关B．E 与入射光强度成正比BkmC．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关【名师解析】由爱因斯坦光电效应方程E

＝hν－WW＝hν(W为金属的逸出功)可得，E＝hν－hν，k 0 0 0 0 k 0D正确；只有0C的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错。【参考答案】D钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照耀下两种金属均发生光电效应，比较它们外表逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大( )波长C．能量【参考答案】A

频率D．动量1 1【名师解析】由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2W＝hν，可得光电子的最大初动能mv2＝0 2 m 0 0 2 m0hν－hν，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B、C、Dc＝λf可知光电子频率较小时，波长较大，A对。018．(多项选择)如下图是用光照耀某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)。由图可知( )A4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D0.5eV【参考答案】AC【名师解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，BE＝hν－W

可知图线k 06.63×10－34×4.27×1014的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W＝hν＝ eV＝1.77eV，D错误。0 0 1.6×10－19如下图，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该试验( )只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性【参考答案】D【名师解析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明白光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明白光具有粒子性，所以该试验证明白光具有波粒二象性，D正确。频率为ν的光照耀某金属时，产生光电子的最大初动能为E产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)( )

2ν2νkmA．EC．E

－hνkmhν＋hν2ED．E

km＋2hνkm km【参考答案】C【名师解析】依据爱因斯坦光电效应方程得：E

＝hν－W

，假设入射光频率变为2ν，则E

′＝h·2ν－W＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋E

C，应选。Ckm

km 0

km 0用如图甲所示的电路争论光电效应中光电流强度与照耀光的强弱、频率等物理量的关系．图中A，K两极间的电压大小可调电源的正负极也可以对调分别用a，b，c三束单色光照耀调整A，K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示．由图可知( )aca的光强更强些aca的光强更弱些ba的频率转变电源的极性不行能有光电流产生【参考答案】.A【名师解析】光电流恰为零，此时间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，1ac光对应的截止频率小于b光的截止频率，依据eU = mv2=hγ-W，入射光的频率越高，对应的截止电截 2 m压U 越大．a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等；当a、c光照耀该光电管，因频率相截同，则a光对应的光电流大，因此a光子数多，那么a光的强度较强，故A正确，BC错误；假设转变电源的极性，仍可能有光电流产生，但电流大小会发生变化，故D错误；应选A．22.〔2023·5月联考，多项选择〕A、BA得到光电子的最大初动B得到光电子的最大初动能大.则假设增大光照强度，则光电子的最大初动能增大AB逸出功大AB的截止频率低得到的光电子在真空中运动的速度为光速【思路点拨】准确理解爱因斯坦光电效应方程是解决此题的关键。.【参考答案】CD【名师解析】光电子的最大初动能与入射光的频率有关和光照强度无关，故A错误；对于同一种单色光，最大初动能越大，说明这种金属的逸出功就越小，所以金属A的逸出功比金属B的逸出功小，故B错误；逸出功越大，截止频率也越大，所以金属A的截止频率比金属B的截止频率低，故C正确；光电子在真空中运动的速度等于光速，故D正确.答案：CD【提示】此题属于规律一样的两个情景即Ek

hW0

，比较A、B两种金属的不同物理量即可。23．(2023·山东青岛二中模拟)用如图甲所示的装置争论光电效应现象．闭合开关S，用频率为ν的光照耀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间电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，以下说法中正确的选项是()AaAh＝bB．断开开关S后，电流表的示数不为零C．仅增加照耀光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照耀光强度不变，仅提高照耀光频率，电流表的示数保持不变【参考答案】BE

＝hν－W

得，纵轴截距确实定值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零km 00时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为ν0

b AS＝ah＝，故a断开后，因光电子有初动能，因此电流表G的示数不为零，故B正确．依据光电效应方程可知，最大初动能与入射光频率有关，与光的强度无关，故C错误．假设保持照耀光强度不变，仅提高照耀光频率，则光子数目削减，电流表的示数减小，故D错误．24.小宇同学参与学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器，如图，S为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠外表〔钠的极限频率为6.001014H会产生光电子当光电流大于10-A时便会触发报警系统报警以下说法正确的选项是〔 〕要使该探测器正常工作，光源S0.5μm光源S发出的光