“四翼”检测评价（十七） 光电效应及其解释

“四翼”检测评价（十七）光电效应及其解释A组—重基础·体现综合1．(多选)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，就能逸出金属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解析：选BC按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，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；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，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；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小。综上所述，选项B、C正确。2．(多选)某半导体激光器发射波长为1.5×10－6m、功率为5.0×10－3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，该激光器发出的()A．是紫外线B．是红外线C．光子能量约为1.3×10－18JD．光子数约为每秒3.8×1016个解析：选BD半导体激光器发射的激光的波长大于可见光的波长，因此是红外线，故选项A错误，B正确；根据光子能量的公式E＝hν＝heq\f(c,λ)＝1.326×10－19J，故C错误；激光的功率指的是单位时间内发射的能量，则每秒钟发射的光子数约为n＝eq\f(P,h\f(c,λ))＝eq\f(P,E)≈3.8×1016个，故D正确。3．用一束单色光照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则()A．若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大B．金属A的逸出功比金属B的逸出功大C．金属A的截止频率比金属B的截止频率低D．得到的光电子在真空中运动的速度为光速解析：选C根据光电效应方程eq\f(1,2)mv2＝hν－W＝hν－hν0，由题意可知金属A的逸出功比金属B的逸出功小，金属A的极限频率比金属B的极限频率低，增大光照强度，单色光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中运动的速度小于光速，故C正确，A、B、D错误。4．某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为Ek，已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率ν为()A.eq\f(Ek,h) B.eq\f(W0,h)C.eq\f(Ek－W0,h) D.eq\f(Ek＋W0,h)解析：选D根据爱因斯坦的光电效应方程可知hν＝W0＋Ek，解得该单色光的频率为ν＝eq\f(Ek＋W0,h)。5.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ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是()解析：选C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Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm­U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ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误。6．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ekν图像，已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV。若将两者的图线画在同一个Ekν坐标中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是()解析：选A根据光电效应方程可得Ek＝hν－W，其中W为金属的逸出功，W＝hν0，ν0是金属的极限频率。因此，在Ekν图像中，斜率表示普朗克常数h，横截距表示该金属的极限频率，所以两图线应平行。由题意可知锌的逸出功大于钨的逸出功，故由ν0＝eq\f(W,h)可知，锌的极限频率大于钨的极限频率，故A正确，B、C、D错误。7．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱290.9中430.9强600.9第二组46.0弱272.956.0中402.966.0强552.9由表中数据得出的论断中不正确的是()A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eVD．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大解析：选B由光子的能量E＝hν可知，若入射光子的能量不同，则入射光子的频率不同，A正确。由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek可求出两组实验的逸出功W均为3.1eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误。由hν＝W＋Ek，W＝3.1eV，当hν＝5.0eV时，Ek＝1.9eV，C正确。相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。8．紫光在真空中的波长为4.5×10－7m，问：(1)紫光光子的能量是________J。(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014Hz的金属钾时产生光电子的最大初动能为________J。(h＝6.63×10－34J·s)解析：(1)紫光光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝4.42×10－19J。(2)紫光频率ν＝eq\f(c,λ)≈6.67×1014Hz，因为ν＞ν0，所以能产生光电效应。光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)≈1.36×10－19J。答案：(1)4.42×10－19(2)1.36×10－19eq\a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新9.(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)))的关系图像，由图像可知()A．图像中的λ0是产生光电效应的最小波长B．普朗克常量和光速的乘积hc＝Eλ0C．该金属的逸出功等于－ED．若入射光的波长为eq\f(λ0,3)，产生的光电子的最大初动能为2E解析：选BD图像中的λ0是产生光电效应的最大波长，选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数eq\f(1,λ)的关系图像对应的函数关系式为Ek＝hceq\f(1,λ)－W，由题图可知Ek＝0时，hc＝Eλ0，选项B正确；由Ek＝hceq\f(1,λ)－W，并结合关系图像可得该金属的逸出功W＝E，选项C错误；若入射光的波长为eq\f(λ0,3)，由Ek＝hceq\f(1,λ)－W，解得Ek＝hceq\f(3,λ0)－W＝3E－E＝2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D正确。10.研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为遏止电压Uc。在下列表示光电效应实验规律的图像中，错误的是()解析：选B当反向电压U与频率ν一定时，光电流与入射光强度成正比，A正确。遏止电压Uc与入射光频率的关系图像应为一条不过坐标原点的倾斜直线，B错误。当光强I和频率ν一定时，反向电压增大，光电流减小，若反向电压超过遏止电压Uc，则光电流为零，C正确。光电效应发生所需的时间小于10－9s，D正确。11．真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限频率对应的光波波长分别为λ1和λ2)制成，板面积为S，间距为d。现用波长为λ(λ1＜λ＜λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于()A.eq\f(d,S)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ－λ1,λλ1))) B.eq\f(d,S)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ2－λ,λλ2)))C.eq\f(S,d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ－λ1,λλ1))) D.eq\f(S,d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ2－λ,λλ2)))解析：选D当电容器极板所带电荷量为最终电荷量时，两板间电压为遏止电压，即此时最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为0。则有hν－hν2＝eU，又ν＝eq\f(c,λ)，C＝eq\f(εrS,4πkd)，U＝eq\f(Q,C)，解得Q＝eq\f(Chc,e)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ2)))＝eq\f(εrhc,4πke)·eq\f(S,d)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(λ2－λ,λλ2)))由于eq\f(εrhc,4πke)为常数，故D项正确。12．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出Uc­ν的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。图乙中频率ν1、ν2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率ν0。解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W及动能定