2022届高考物理知识点二轮复习练：光电效应（含答案）

光电效应

一、选择题（共15题）

1.下列说法正确的是（）

A.光电效应现象说明光具有波动性

B.氢原子从激发态跃迁到基态要辐射出光子

C.通过化学的方法可以改变放射性物质的半衰期

D.原子核衰变辐射出的射线在电场或磁场中都会发生偏转

2.下列有关近现代物理学的说法正确的是（）

A.铀核裂变的核反应方程为置U-曹Ba+SKr+2；）n

B.卢瑟福的光电效应实验表明光子具有能量，康普顿效应表明光子具有动量

C.按照玻尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，势能

增大，但氢原子的能量减小

D.德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性

3.小理利用如图一所示的装置研究光电效应实验，用甲、乙、丙三条可见光照射同一光电管，得到如图二

所示的三条光电流与电压的关系曲线。下列说法中正确的是（）

A.同一光电管对不同单色光的极限频率不同

B.电流表A的电流方向一定是“流向6

C.甲光对应的光电子最大初动能最大

D.如果丙光是紫光，则乙光可能是黄光

4.在光电效应实验中，用频率为廿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.增大入射光的频率，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y的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于丫的光照射，光电子的最大初动能变大

5.分光器是光纤通信设备中的重要元件，主要用来分配光纤通信中的不同链路。如图，为某一型号分光器

的原理示意图，一束由两种不同频率单色光组成的复色光，从空气射向平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表

面镀有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面射出久人两束单色光。己知两种色光由玻

璃射向空气发生全发射的临界角均小于42。，下列说法正确的是（）

玻

璃

砖

反射层

A.«光在玻璃砖中的传播时间大于匕光在玻璃砖中的传播时间

B.从玻璃砖上表面射出的外匕两束单色光不平行

C.若用4、人光分别照射某金属均能发生光电效应，则。光照射产生的光电子最大初动能小于b光照射产生

的光电子最大初动能

D.用同一双缝干涉实验装置进行干涉实验，。光干涉条纹间距大于6光干涉条纹间距

6.锌的逸出功是3.34eV。如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子在能级跃迁过程中的特征认识，正

确的是（）

n£/eV

00________________________0

4--------------------------0.85

3------------------------1.51

2------------------------3.40

1------------------------13.6

A.用能量为10.3eV的光子轰击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

B.一群处于〃=4能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光

C.一群处于〃能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动

能为6.86eV

D.用氢原子从高能级直接向基态跃迁时发射的光照射锌板一定能产生光电效应

7.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的为（）

A.电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的粒子性解释

B.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

C.康普顿效应说明光具有波动性

D.黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波

8.2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。若本

次直播通信使用电磁波的波长范围为4则该电磁波中能量子最大值为（）

hhe

A.也

B-Xc-Xc

9.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，颜色相同的“、b两束光分别照射1、2两

种材料，光电流/随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是（）

C.光电子的最大初动能4.>0,D.材料1、2的截止频率匕>咳

10.如图所示，阴极K用极限波长%=0.66pm的金属钠制成，现用绿光照射阴极K,调整两个极板电压，

当A极板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为/=0.64RA,当A极板电压比阴极低0.6V

时，光电流恰好为零，电子的电荷量e=1.60xl0Fc,以下说法正确的是（）

A.每秒钟阴极发射的光电子数6.4x1012个

B.光电子飞出阴极时的最大初动能为9.6x1020J

C.如果把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，饱和光电流仍然不变

D.现改用波长为0.74pm的红光照射，从阴极飞出的光电子的最大初动能会增大

11.某氢筑激光器发光的功率为P,发射频率为〃的单色光，真空中光速为c,下列说法正确的是（）

A.激光器每秒发射的光子数为二

hv

B.每个光子的能量为力£

C.该单色光在真空中的波长为上

C

D.单色光从空气进入水中后波长变大

12.光电管如图所示，用某频率的单色光照射密封在真空管中的左侧极板，发生光电效应，经过一段时间，

A.8端电势高于A端电势

B.若仅增大单色光的光强，A、8两端电压增大

C.若换频率更小的单色光照射，A、B两端电压可能为零

D.若换频率更大的单色光照射，A、8两端电压减小

13.下表中给出了三种金属材料的极限波长，其中两种材料发生光电效应时逸出光电子的最大初动能反与

入射光频率^的关系如图所示，则（）

材料钠铜伯

极限波长

541268196

（nm）

耳

A.这三种材料中，金属钠的逸出功最大

B.图中心。两条图线的斜率都等于普朗克常量6

C.如果图线”表示的材料是铜，则图线6表示的材料是钠

D.用波长400nm的光分别照射这三种金属，只有铜和伯会发生光电效应

14.全飞秒激光是国际上最先进的角膜屈光手术模式之一，目前仅德国蔡司的“VisuMax”全飞秒激光系统可

以应用于“全飞秒''近视矫正手术中。经查阅资料得知，飞秒激光是一种波长1053nm的激光，已知普朗克常

数为6.63x10-34J.s则下列说法正确的是（）

A.飞秒激光的传播速度有可能超过3x108向$

B.飞秒激光光子的能量是不连续的

C.飞秒激光的频率为1.053x106Hz

D.飞秒激光的光子能量约为1.2eV

15.氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从〃为3、4、5、6的能级直接向〃=2能级跃迁时产生

的。四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是（）

A.红色谱线是氢原子从〃=3能级向〃=2能级跃迁时产生的

B.蓝色谱线是氢原子从〃=5能级直接向〃=2能级跃迁时产生的

C.若氢原子从〃=6能级直接向”=2能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从

〃=4能级直接向〃=2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应

D.若氢原子从〃=3能级向〃=2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从“=6能级

直接向〃=2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应

二、非选择题

16.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v。，元电荷为e,普朗克常量为鼠现将频率为v（大于vo）的光照射在阴极上，则：

（1）是阴极（填A或K）,阴极材料的逸出功等于/JVO;

（2）加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为o

17.如图“光电效应”实验，将一块擦得很亮的锌板连接在不带电的灵敏验电器上，用紫外灯照射锌板，发

现验电器指针的张角（选填“张开”、”闭合”），这说明锌板（选填啼电”、“不带电，

18.用频率均为廿但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，山图可

知，（选填“甲”或“乙”）光的强度大。已知普朗克常量为〃，被照射金属的逸出功为",电子电

量为e,则遏止电压4为。

一甲

UC

19.采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用“、〃两束单色光照射光电管，得到光电流/与光

电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示。

甲

(1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会(选填“增大”“不

变”或“减小”)。

(2)照射阴极材料时,(选填%光''或'光")使其逸出的光电子的最大初动能大。

(3)若。光的光子能量为5eV,图乙中“2:3匕则光电管的阴极材料的逸出功为

(e=1.6xl0“9c)

20.研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出/-U图像如图乙所示，图

中a、/o、/m均为已知。己知入射光的频率为火,普朗克常量为〃，电子电量为e,求:

(1)时间f内从阴极K表面射出的光电子数n；

(2)该光电管阴极K的极限频率匕。

21.光电效应实验中，用波长为4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。已知普朗

克常量为力，光速为。，电子质量为机。若用波长为刍的单色光B照射该金属板，求：

(1)光电子的最大初动能线；

(2)金属表面逸出光电子的物质波的最短波长2。

22.如图为研究光电效应的装置示意图，该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面(纸面)内，垂直纸

面的金属薄板M、N与y轴平行放置，板N中间有一小孔0。有一由x轴、y轴和以。为圆心、圆心角为90。

的半径不同的两条圆弧所围的区域I,整个区域I内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感

应强度大小恒为Bi、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域I右侧还有一左边界与y轴平行且相距

为/、下边界与x轴重合的匀强磁场区域H,其宽度为m长度足够长，其中的磁场方向垂直纸面向里，磁

感应强度大小可调。光电子从板M逸出后经极板间电压U加速（板间电场视为匀强电场），调节区域1的

电场强度和区域H的磁感应强度，使电子恰好打在坐标为（a+2/,0）的点上，被置于该处的探测器接收。

己知电子质量为小、电荷量为e,板M的逸出功为Wo,普朗克常量为从忽略电子的重力及电子间的作用

力。当频率为v的光照射板M时有光电子逸出，

（1）求逸出光电子的最大初动能Ekm,并求光电子从。点射入区域I时的速度出的大小范围；

（2）若区域I的电场强度大小E=巫，区域n的磁感应强度大小&=题口，求被探测到的电子刚

Vmea

从板M逸出时速度VM的大小及与x轴的夹角P;

（3）为了使从。点以各种大小和方向的速度射向区域I的电子都能被探测到，需要调节区域I的电场强度

E和区域H的磁感应强度&,求E的最大值和&的最大值。

MN

23.如图所示为氢原子最低的四个能级，当一群氢原子处于〃=4的能级上向低能级跃迁时:

（1）有可能放出几种能量的光子？

（2）在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？

（3）已知金属钠的截止频率为5.33xl0i4Hz,普朗克常量〃=6.63xl0-34js请通过计算判断，氢原子从第二激

发态跃迁到第一微发态过程中发出的光射金属钠板，能否发生光电效应。

nf/eV

4-0.85

3-1.51

2-3.40

1-13.6

参考答案

1.B

【详解】

A.光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；

B.氢原子从激发态跃迁到基态时要释放能量，即辐射出光子，故B正确；

C.放射性物质的半衰期由物质本身决定，与外部的状态或环境无关，所以采用化学的方法不可以改变放射

性物质的半衰期，故C错误；

D.在原子核衰变辐射出的射线中，Y射线是一种波长很短的电磁波，它在电场或磁场中均不会发生偏转，

故D错误。

故选B„

2.D

【详解】

A.铀核裂变的核反应方程为,U+：,nf/Ba+；：Kr+3；,n,故A错误；

B.光电效应实验表明光子具有能量，康普顿效应表明光子具有动量，光电效应实验不是卢瑟福的，故B错

误；

C.按照玻尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收能量，电子的动能

减小，势能增大，氢原子的能量增大，故C错误；

D.德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，故D正确；

故选D。

3.B

【详解】

A.光电管的极限频率由光电管本身决定，与入射光的颜色无关，选项A错误；

B.光电子从光电管的阴极K逸出，流过电流表A的电流方向为。到从选项B正确；

C.由图知乙光照射光电管对应的遏止电压最大，即乙光对应的光电子的最大初动能最大，选项C错误；

D.丙光对应的遏止电压比乙光小，光电子的最大初动能较小，根据光电效应方程有

E)

可知丙光的频率较小，如果丙光是紫光，则乙光不可能是黄光，选项D错误。

故选B。

4.D

【详解】

A.增大入射光的频率，光电子最大初动能变大，但是光电流不一定增大，A错误;

B.能否发生光电效应只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，B错误；

C.改用频率小于口的光照射，不一定发生光电效应，C错误；

D.根据光电效应方程可知

g机e=〃吁叫出功

改用频率大于廿的光照射，光电子的最大初动能变大，D正确。

故选De

5.A

【详解】

反射层

由图可知光从空气射入玻璃时4光的偏折程度较大，则。光的折射率较大，频率较大

A.设。光和b光的折射角分别为a、p,入射角为心玻璃砖厚度为d,可得

sin0sin0

%=——>—7=^

sinasinp

结合

〃二­c

v

a光在玻璃砖中的传播时间

d

t=----------

vacosa

联立可得

dsind2dsin6

t=­；--------=——；----

°acsinacosacsin2a

同理可得

2dsin0

csin2/?

因为

a<p

可得“光在玻璃砖中的传播时间大于6光在玻璃砖中的传播时间，故A正确；

B.因为八。两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一

定相互平行，故B错误；

C.根据爱因斯坦光电方程

可知若用。、力光分别照射某金属均能发生光电效应，贝心光照射产生的光电子最大初动能大于，光照射产

生的光电子最大初动能，故C错误；

D.根据

c="

可知〃光的波长小于6光的波长，结合

L,

Ax=­A,

d

可知用同一双缝干涉实验装置进行干涉实验，。光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距，故D错误。

故选A。

6.D

【详解】

A.10.3eV不等于基态与任何激发态的能级差，则用能量为10.3eV的光子轰击氢原子，不能使处于基态的氢

原子跃迁到激发态，A错误；

B.一群处于〃=4能级的氢原子向基态跃迁时，能放出仁=6种不同频率的光，B错误；

C.一群处于〃=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光的最大能量为

(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV

则照射锌板时锌板表面所发出的光电子的最大初动能为

=(12.09—3.34)eV=8.75eV

C错误；

D.用氢原子从高能级直接向基态跃迁时，从〃=2到”=1跃迁时发射的光子能量最小，最小为

(-3.4eV)-(-13.6eV)=10.2eV

大于锌板的逸出功，能发生光电效应，则用氢原子从高能级直接向基态跃迁时发射的光照射锌板一定能产

生光电效应，D正确。

故选D„

7.B

【详解】

A.电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的波动性解释，选项A错误；

B.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项B正确；

C.康普顿效应说明光具有粒子性，选项C错误；

D.自然界的任何物体都向外辐射电磁波，黑体是一个理想化了的物体，它能吸收各种电磁波而不反射电磁

波的物体，故D错误：

故选B。

8.C

【详解】

根据电磁波能量子公式

£=hv=h—

A

可知，波长越短，能量越大，所以该电磁波中能量子最大值为

_he

%ax】

故选C。

9.D

【详解】

A.〃、b两束光颜色相同，所以频率相同，故A错误；

B.饱和光电流越大，光照强度越大，所以“光的光照强度比b光的大，故B错误；

C.光电子的最大初动能为

纥=叫

由图可知

ucb>uca

所以

%>%

故C错误；

D.根据爱因斯坦光电效应方程可得

心=牝一力匕

%=牝一/7%

所以

匕＞匕

故D正确。

故选D。

10.B

【详解】

A.每秒钟阴极发射的光电子数〃=且=3="叱"孕=4xl0「个，故A错误；

ee1.60xl()T9

B.由题可知，遏止电压U,=0.6V,则光电子飞出阴极时的最大初动能为

l92(,

£km=^{/(=1.60x10CxO.6J=9.6xlOJ

故B正确；

C.饱和光电流随光照强度的增加而增大，则把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，饱和光电流将增

大，故C错误；

D.由光电效应方程hv=£km+W和c=Xu可得光电子的最大初动能为

hr

/=y-^,

由于红光的波长为0.74同”＞加，则当发生光电效应时，光电子的最大初动能会减小，故D错误。

故选Bo

11.A

【详解】

A.经时间/发出的光子能量为

Pt=Nhv

则激光器每秒发射的光子数为

N__P_

thv

故A正确；

B.根据爱因斯坦的光子说可知，一个光子的能量为

故B错误；

C.该单色光在真空中的波长为

故C错误；

D.单色光从空气进入水中后，频率不变，而波速减小，由丫=/1/知波长变小，故D错误；

故选A。

12.C

【详解】

A.8端电势低于A端电势，故A错误；

B.仅增大单色光的光强，A、B两端电压不变，故B错误；

C.换频率更小的单色光照射，入射光频率低于极限频率时，可能不发生光电效应，4、B两端可能电压为

零，故C正确；

D.换频率更大的单色光照射，A、B两端电压增大，故D错误。

故选C。

13.B

【详解】

A.由表可知，金属钠的极限波长最大，根据波长与频率成反比可知，其极限频率最小，根据

W„=hv

金属钠的逸出功最小，故A错误；

B.根据

线=〃-叱

图中匕两条图线的斜率都等于普朗克常量〃，故B正确；

C.如果图线。表示的材料是铜，则图线b表示的材料的极限频率比铜大则极限波长比铜小，则表示的是伯，

故C错误；

D.用波长400nm的光分别照射这三种金属，该光波长只小于钠的极限波长，只有钠会发生光电效应，故D

错误。

故选B。

14.BD

【详解】

A.根据爱因斯坦的相对论观点，飞秒激光的速度不可能超过光在真空中的速度，故A错误;

B.根据爱因斯坦光子说，可知飞秒激光的能量的变化是不连续的，故B正确;

C.飞秒激光的频率为

故c错误;

D.飞秒激光的光子能量约为

6.63x10^x2.85xlQ14

E=hv=eV=1.2eV

1.60xl0-19

故D正确。

故选BD»

15.AD

【详解】

A.红光的频率最小，光子的能量最小，故跃迁时对应的能级差最小，所以红色谱线是氢原子从〃=3能级向

〃=2能级跃迁时产生的，A正确；

B.紫光的频率最大，光子的能量最大，故紫色谱线是氢原子从〃=6能级或"=5能级向〃=2能级跃迁时产生

的，蓝色谱线是氢原子从"=4能级向片2能级跃迁时产生的，B错误；

C.氢原子从”=4能级直接向“=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从〃=6能级直接向n=2能级跃迁时产生

的光子的频率，后者不能使某金属发生光电效应，则后者的频率小于该金属的极限频率，则前者就不可能

发生光电效应，C错误；

D.氢原子从〃=3能级向〃=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从〃=6能级直接向n=2能级跃迁时产生的光

子的频率，若前者能使某金属发生光电效应，则后者一定能使该金属发生光电效应，故D正确；

故选ADo

16.Khv-hv（）+eU

【详解】

（1）图中K是阴极，阴极材料的逸出功等于7m）；

（2）从阴极飞出的光电子的最大初动能为

Ek„,=hv-hvn

则若加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为

E'bn=E^+eU=hv-hvn+eU

17.张开带电

【详解】

紫外灯照射锌板，锌板里的电子吸收光子能量后逸出来光电子，则锌板失去电子后带正电，所以发现验电

器指针的张角张开，这说明锌板带电。

18.甲史*

e

【详解】

因甲光的饱和光电流较大，可知甲光的强度大。

根据

1,

Uce=-mvm=hv-W0

解得

0=忙％

e

19.减小b光3.2X1019

【详解】

（1）当滑片P向右滑动时，正向电压增大，光电子做加速运动，若光电流达到饱和，则电流表示数不变,

若没达到饱和，则电流表示数增大。

（2）由题图乙知％光的遏止电压大，由eG二以知b光照射阴极材料时逸出的光电子的最大初动能大。

（3）由光电效应方程

Ek-hv-W（）

可知光电管的阴极材料的逸出功为5eV-3eV=2eV=3.2xlO19J„

20.（1）n=—；（2）匕=%一旦上

eh

【详解】

（1）饱和光电流为L

t

q=ne

解得时间/内光电子数

(2)光电子最大初动能为生”,

由动能定理

*=0』

设该金属逸出功为网，由光电效应方程

该金属的截止频率为匕，则

21.⑴小；⑵

【详解】

(1)依题意，用波长为4的单色光A照射某金属板时，根据光电效应方程，有