高中物理选修三6.1光电效应及其解释练习4（含答案）

鲁科版（2019）高中物理（选择）必修第三册6.1光电效应及其解释同步练习一、多选题1．频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm,则(

)A．若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为2EkmB．若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+hνC．若改用频率为ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+hνD．若改用频率为ν的光照射,该金属可能不发生光电效应二、单选题2．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是（）A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的波长变短，光电子的最大初动能变小D．入射光的频率变小，遏止电压不变3．如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器滑动触头P位于上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有A．加大照射光强度 B．换用波长短的光照射C．将P向B滑动 D．将电正负极对调三、解答题4．某真空光电管的金属阴极的逸出功是4.0×10－19J，某种单色光的能量恰好等于这种金属的逸出功.(1)求这种单色光的频率；(2)在光电管的阳极和阴极间加30V的加速电压，用这种单色光照射光电管的阴极，光电子到达阳极时的动能有多大？5．（1）如图甲为光电管产生的光电子进行比荷测定的原理装置图，整个装置放在真空中，电电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块水平的平行金属板分别由两种材料制成，其中N为锌板，M为铜板，两板相距为d，当仅锌板N受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关S，调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零，此时滑动变阻器Pb之间的阻值为Rpb．若切断开关S，在MN间加垂直于纸面磁感应强度为B的匀强磁场时，也恰能使电流计的电流为零，求：a．滑动变阻器Pb的阻值Rpb大小？b．光电子的比荷为多大？（2）现将装置中的部分器材拆除，如图乙所示．让频率为υ紫外线同时照射原来都不带电的锌板和铜板，已知锌板和铜板的极限频率分别为υ1和υ2，且υ1＜υ＜υ2，板面积为S，间距d保持不变．假设光电子全部到达另一极板，试导出电容器的最终所带的电荷量Q．（已知普朗克常量为h，电子的电量的绝对值为e，真空中介质的介电常数为ε0，平行板电容器的电容决定式为）6．如图所示是用光照射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．由图求出：①这种金属发生光电效应的极限频率；②普朗克常量．7．一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：(1)氢原子可能发射几种频率的光子？(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.92.73.74.1四、填空题8．光电效应是光具有粒子性的有力证据．如图所示，是测定最大初动能和阴极材料的逸出功的实验装置．当开关S断开时，用光子能量为3.11eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.21V时，电流表读数不为零；当电压表读数大于或等于1.21V时，电流表读数为零．从上述实验数据可知，此时光电子的最大初动能为____eV，该该阴极材料的逸出功为_________eV．参考答案试题解析1．BD【解析】频率为υ的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm,，根据光电效应方程知，逸出功．改用频率为2υ的光照射，则最大初动能．故A错误，B正确．若改用频率为的光照射，若能发生光电效应，则最大初动能．故C错误．若改用频率为的光照射，可能光的频率小于逸出功，不能发生光电效应．故D正确．故选BD2．A【解析】A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度有光，所以A正确；B．入射光的频率变高，光强变小时，饱和光电流变小，所以B错误；C．入射光的波长变短，则入射光的频率变大，由光电效应方程可知，光电子的最大初动能变大，所以C错误；D．入射光的频率变小，可知，光电子的最大初动能变小，根据可知，遏止电压变小，所以D错误；故选A。3．B【解析】由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高，如果K极有电子飞出，则电子受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低，这与光强、外加电压的大小及方向均无关，可见要使指针发生偏转需增大照射光频率，即缩短照射光的波长，故B正确，ACD错误。故选B。4．(1)6.0×1014Hz(2)4.8×10－18J【解析】试题分析：根据求出单色光的频率，根据动能定理求出光电子到达阳极时的动能大小．（1）该单色光的频率即为光电管阴极金属的极限频率.该单色光光子能量，所以.（2）到达阳极时电子的动能即为加速电压所做的功.5．（1）；

（2）考点：本题第（2）问难度较大，将光电效应和电容器、带电粒子在电场中的运动联系起来．关键知道光电效应的条件、掌握光电效应方程以及知道平行板电容器与什么因素有关．【解析】（1）a.由于U=E①RPb=b.设光电子的电荷量为e，质量为m，根据动能定理有：eU=mv2②具有最大初动能的光电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r为时恰好无光电子到达M板，即：r=③由牛顿第二定律得：④联立得：

（2）现用频率为υ（υ1＜υ＜υ2）的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知单色光只有照射锌板才能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能EK=hυ﹣hυ1⑤临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零，根据动能定理有：eU=EKm=hυ﹣hυ1⑥由题知平行板电容器的电容：C=⑦

而Q=CU

⑧Q=6．①②【考点】根据光电效应方程的得出最大初动能与入射光的频率关系，结合图线求出普朗克常量．根据爱因斯坦光电效应方程，图象的斜率等于h．横轴的截距大小等于截止频率，逸出功，根据数学知识进行求解【解析】根据爱因斯坦光电效应方程，图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为：．根据光电效应方程得，当入射光的频率为时，最大初动能为：．当入射光的频率为时，光电子的最大初动能为0．则：，即：，联立两式解得：．7．(1)6；(2)2.55eV；(3)铯金属，0.65eV【解析】(1)可能发射种频率的光子。(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为(3)只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光