高中物理选修三6.1光电效应及其解释练习2（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．氢原子的能级如图所示．氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是(

)A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大B．该金属的逸出功W0＝12.75eVC．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出D．该金属的截止频率为3.1×1015Hz2．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，可能形成电流。表中给出了4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）逸出光电子的最大初动能（eV）第一组124.04.0弱强29600.90.9第二组346.06.0弱强27552.92.9由表中数据得出的论断中正确的是（）A．第一组实验的入射光频率较第二组低B．第一组实验的入射光频率较第二组高C．两组实验所用的金属板逸出功相同D．两组实验所用的金属板逸出功不同3．氢原子能级如图甲所示。一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（）A．阴极K材料的逸出功为5.75eVB．a光的波长小于b光的波长C．图中M点的数值为6.34D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大4．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像。由图像可知（）A．该金属的逸出功等于2EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为D．入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为E5．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．入射光的光强一定时，频率越大，单位时间内逸出的光电子数就越多B．逸出功W0和极限频率vc之间应满足关系式W0=hvcC．用同一种单色光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子的初动能不一定相同D．用同一种单色光先后照射两种不同金属的表面都能发生光电效应，则遏止电压相同6．如图所示为研究光电效应的实验装置，闭合开关，滑片P处于滑动变阻器中央位置，当束单色光照到此装置的碱金属表面K时，电流表有示数。下列说法正确的是（）A．若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能增大，电流表示数也增大B．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，碱金属的逸出功都不变C．保持入射光频率不变，当光强减弱时，发射光电子的时间将明显增加D．若滑动变阻器滑片左移，则电压表示数减小，电流表示数增大7．实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是()A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构8．如图所示．是某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率v的关系图象．则由图象可知（

）A．遏止电压与入射光的频率无关B．该金属的逸出功等于hv0C．图象的斜率表示普朗克常量hD．入射光的频率为3v0时，产生的光电子的最大初动能为2hv09．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2．25ev的钾，下列说法正确的是（）A．这群氢原子能发出三种不同频率的光B．这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应C．金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09evD．金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84ev10．说明光具有粒子性的现象是（）A．光电效应 B．光的干涉C．光的衍射 D．康普顿效应11．下列说法正确的是（

）A．康普顿效应说明了光具有波动性B．轻核聚变反应方程为C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定D．光的波长越短，其波动性越显著；波长越长，其粒子性越显著12．下列说法正确的是（

）A．黑体辐射的实验规律可用经典的电磁学理论解释B．光电效应显示了光的粒子性C．康普顿效应显示了光的波动性D．电子的衍射实验说明了实物粒子也具有波动性二、单选题13．下列说法正确的是(

)A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构B．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象C．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多D．碘131能自发地进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个质子而少一个中子14．关于光电效应现象，下列说法中正确的是（）A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于107sD．保持入射光频率不变，发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比15．有关下列说法中正确的是（

）A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大B．汤姆生通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型C．衰变为Rn要经过4次α衰变和2次β衰变D．玻尔原子理论不仅能解释氢原子光谱，而且也能解释其它原子光谱16．关于物质波以下说法正确的是A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B．微观粒子在一定条件下能表现出波动性C．电子在任何条件下都能表现出波动性D．宏观物体不存在对应波的波长17．如图所示，某次光电效应实验中得到某金属的遏止电压Uc与入射光频率v关系图像(电子所带电荷量为e，图像中a、b为已知量)，由图像可求得(

)A．图线斜率表示普朗克常量B．普朗克常量C．纵轴截距的绝对值表示逸出功D．该金属的逸出功18．下列说法中正确的是(

)A．爱因斯坦把物理学带进了量子世界B．光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论C．光波与宏观现象中的连续波相同D．光波是表示大量光子运动规律的一种概率波19．下列说法正确的是（）A．若要准确地测量宏观物体的动量，由不确定关系可知其位置无法确定B．在康普顿效应中入射光子与晶体中的电子发生碰撞，光子散射后频率变低C．用电子流工作的显微镜比用相同大小加速电压下的质子流工作的显微镜放大倍数更好D．只要空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场就能产生电磁波三、解答题20．一平行板电容器的电容为C，A极板材料发生光电效应的极限波长为λ0，整个装置处于真空中，如图所示。现用一波长为λ（λ<λ0）的单色光持续照射电容器的A极板，B极板接地。若产生的光电子均不会飞出两极板间，已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，光电子的电荷量为e，求：（1）光电子的最大初动能；（2）平行板电容器可带的电荷量的最大值。参考答案试题解析1．BD【考点】解决本题的关键知道能级间跃迁满足的规律，即EmEn=hv．理解逸出功的含义，注意光电效应的产生条件．【解析】氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A错误．根据恰能使某金属产生光电效应，由n＝4跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，ΔE＝13.6－0.85eV＝12.75eV.则逸出功W0＝12.75eV，故B正确．一群处于n＝3的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子能量，则不会发生光电效应，故C错误．由W0＝hνc，可得知，D正确；故选BD．2．AC【解析】AB．第一组实验时，光子能量为，第二组实验时，光子能量为，根据第一组实验的入射光频率较第二组低，故A正确，B错误；CD．由爱因斯坦质能方程可得，第一组实验第二组实验解得即两种材料的逸出功相同，故C正确，D错误。故选AC。3．ABC【解析】AC．从跃迁回基态过程中，共能辐射出6种频率的光，其中频率最高的三条为能极差最大的三条，分别为41、31，21，由遏制电压与最大初动能关系可得由丙图可知，a光的遏制电压最大，b光的遏制电压略小，故a光是从跃迁至发出的光，b光是从跃迁至发出的光，a光对应的遏制电压为a光子的能量为阴极K材料的逸出功为b光子的能量分别为可得即b光对应的遏制电压为图中M点的数值为6.34，AC正确；B．由丙图可知，a光的遏制电压大于b光的遏制电压，故a光的频率大于b光的频率，由可得，a光的波长小于b光的波长，B正确；D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，光电管两端电压增大，会有更多光电子到达阳极，电流表的示数逐渐增大，当达到饱和光电流后，电流表示数不再增大，D错误。故选ABC。4．BD【解析】AB．根据光电效应方程，由题图可知，当ν=0时，有W逸=E；当Ekm=0时，有，故A错误，B正确；C．如果入射光的频率为时，因为小于其极限频率，不能发生光电效应，故C错误；D．入射光的频率为2v0时，代入方程可知，产生的光电子的最大初动能为E，故D正确。故选BD。5．BC【解析】A．光的强度等于单位时间发出光电子数目与光子能量的乘积，入射光光强一定时，频率越高，光子能量越大，则单位时间内逸出的光电子数就越少，故A错误。B．逸出功W0和极限频率vc之间应满足关系式W0=hvc．故B正确。C．根据光电效应方程EKm=hγW0，可知，用同一种单色光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子的最大初动能一定相同，但逸出的所有光电子的初动能不一定相同，故C正确。D．设遏止电压为Uc，由动能定理得eUc=0EKm结合EKm=hγW0，得不同金属逸出功W0不同，则遏止电压不同，故D错误。故选BC。6．BD【解析】A．若仅增大该单色光入射的强度，由于每个光子的能量不变，因此光电子的最大初动能不变，但单位时间内射出的光电子数增多，因此光电流增大，选项A错误；B．逸出功由金属材料自身决定，与是否有光照无关，选项B正确；C．发生光电效应不需要时间积累，只要入射光的频率大于极限频率即可，选项C错误；D．若滑动变阻器滑片左移，则电压表所分配的电压减小，因电压是反向电压，因此电压减小时，光电子更容易到达A极形成电流，电流表示数将增大，选项D正确。故选BD。7．ACD【解析】A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确.8．BD【解析】根据光电效应方程Ekm=hvW和eUc=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式，从而进行判断【详解】A、根据光电效应方程Ekm=hW，对照图象可知，该金属的逸出功W=h0，由于eUc=EKm，所以遏止电压Uc=，当入射光的频率大于极限频率0时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，故A错误，B正确．C、因为Uc=，知图线的斜率等于，故C错误．D、从图上可知，逸出功W=h0，根据光电效应方程，Ekm=hvh0可知，入射光的频率为3v0时，产生的光电子的最大初动能为2hv0，故D正确．故选：B、D9．ACD【解析】根据=3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，故A正确．只有从n=3跃迁到n=1，以及从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种，故B错误．从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.61.51eV=12.09eV，根据光电效应方程得，Ekm=hvW0=12.092.25eV=9.84eV．故CD正确．10．AD【解析】AD．光电效应、康普顿效应体现了光的粒子性，故AD符合题意；BC．光的干涉、衍射说明光具有波动性，故BC不符合题意。故选AD。11．BC【解析】A．康普顿效应说明了光具有粒子性，A错误；B．轻核聚变反应方程为，B正确；C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，C正确；D．光的波长越短，其粒子性越显著；波长越长，其波动性越显著，D错误。故选BC。12．BD【解析】A．黑体辐射的实验规律不能用经典的电磁学理论解释，可用量子理论来解释，故A错误；BC．光电效应和康普顿效应都说明了光具有粒子性，故B正确，C错误；D．利用晶体做电子衍射实验，得到了电子的衍射图谱，证实了实物粒子具有波动性，故D正确。故选BD。13．D【解析】A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子的核式结构模型，故A错误；B、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象，故B错误；C、发生光电效应时，入射光的频率影响的是光电子的最初动能，光强度影响单位时间内发出光电子的数目，故C错误；D、任何原子发生的行β衰变后，与原来原子核相比都是多一个质子而少一个中子，故D正确；故选D．14．D【解析】A．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，即入射光的波长小于极限波长，才能发生光电效应，故A错误；B．根据光电效应方程可知光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，与光的强度无关，故B错误；C．光电子的发射时间不超过109s，具有瞬时性，故C错误；D．入射光的强度越强，单位时间内射到金属上的光子数就越多，发射出光电子数就越多，形成的光电流越大，所以光电流强度与入射光的强度成正比，故D正确。故选D。15．C【解析】在光电效应现象中，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，选项A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，选项B错误；衰变为Rn要经过（238222）÷4=4次α衰变和4×2（9286）=2次β衰变，选项C正确；玻尔原子理论仅能解释氢原子光谱，不能解释其它原子光谱，选项D错误.16．B【解析】任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波所以要物体运动时才有物质波．故选项AD错误，B正确；电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来．电子的衍射，是把电子束照到晶体上才发生的．晶格的很小只有数千埃甚至数百埃，跟电子的物质波波长差不多，这时衍射才表现出来．故