《C 光电效应 光子说》（同步训练）高中物理拓展型课程I第二册-华东师大版-2024-2025学年

《C光电效应光子说》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于光电效应现象的描述，正确的是（）A.光电效应只有在入射光的频率高于金属的极限频率时才能发生。B.光电效应的强度与入射光的频率无关。C.光电效应的频率越高，光电子的最大初动能越大。D.光电效应的光电子都是来自金属表面的价电子。2、光电效应中，下列说法正确的是（）A.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光的强度无关。B.光电效应的发生只与光的频率有关，与光的强度无关。C.光电效应的光电子都来自金属表面。D.光电效应的光电子都是内层电子。3、根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν和金属的逸出功W0之间的关系是：A.Ekm=hν-W0B.Ekm=hν+W0C.Ekm=W0-hνD.Ekm=hν×W04、光电效应实验中，如果用频率为ν0的入射光照射某金属表面，恰好能发生光电效应，那么当入射光的频率增加到2ν0时，以下说法正确的是：A.光电子的最大初动能将增加到原来的4倍B.光电子的最大初动能将增加到原来的2倍C.光电子的最大初动能将不变D.光电子的最大初动能将减少到原来的一半5、在光电效应实验中，入射光的频率为ν，金属的逸出功为W0，电子的动能为Ek，则下列哪个公式正确描述了光电效应的规律？A.E_k=hν-W_0B.E_k=hν+W_0C.E_k=hν-2W_0D.E_k=2hν-W_06、某金属的逸出功为2.5eV，当入射光的频率为3×10^14Hz时，能否发生光电效应？为什么？A.能发生，因为入射光的频率大于金属的截止频率B.不能发生，因为入射光的频率小于金属的截止频率C.不能发生，因为入射光的频率等于金属的截止频率D.无法确定，因为没有给出入射光的强度7、根据爱因斯坦的光电效应理论，以下哪个选项正确描述了光电效应的现象？A.光电子的最大动能与入射光的频率成正比B.光电子的最大动能与入射光的强度成正比C.光电子的最大动能与入射光的波长成正比D.光电子的发射概率与入射光的频率无关二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于光电效应，以下说法正确的是：A.光电效应只能发生在高频电磁波照射下。B.光电效应的发生与照射光的强度有关，与光的频率无关。C.光电效应实验证明了光的粒子性。D.光电子的最大初动能与照射光的频率成正比。2、以下关于光子说的描述中，错误的是：A.光子的能量与其频率成正比，E=hf。B.光子的动量与其能量成正比，p=E/c。C.光子说解释了光电效应，但无法解释光的干涉和衍射现象。D.光子的概念是爱因斯坦在解释光电效应时首次提出的。3、在光电效应实验中，下列哪些现象符合爱因斯坦的光子说？（）A.当入射光的频率低于金属的极限频率时，无论光的强度多大，都不会发生光电效应。B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。C.光电子的发射速率与入射光的强度无关。D.光电子的发射速率与入射光的频率成正比。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一束波长为500nm的紫外线照射在金属表面上，产生了光电效应。已知金属的逸出功为2.0eV，求：（1）入射光子的能量；（2）金属表面释放出的光电子的最大动能。第二题：实验探究光电效应的发生条件题目内容：在一定频率的光照射下，某金属表面会发射出电子。为了探究光电效应的发生条件，以下实验装置和条件如下：（1）金属板A为光电材料，其逸出功为3.0eV；（2）金属板B为另一光电材料，其逸出功为2.0eV；（3）光源C发出的光频率为5.0×10^14Hz；（4）光电管D的阴极与阳极之间电压为U。请回答以下问题：（1）如果光电效应在金属板A上发生，则金属板B上是否也会发生光电效应？请说明理由。（2）若要使光电效应在金属板B上发生，光源C的频率应调整到多少Hz？请计算并说明理由。（3）若光电管D的阴极和阳极之间的电压U为10V，光电效应在金属板B上发生，求从金属板B表面逸出的光电子的最大动能。第三题：已知某单色光在空气中的波长为500nm，当它照射到金属表面时，观察到光电子的最大动能Ek为2eV。求：（1）该金属的逸出功W0；（2）光子的能量E；（3）若改用波长为400nm的单色光照射同一金属表面，光电子的最大动能将变为多少？第四题：一束波长为λ的单色光照射到金属表面上，产生光电效应，光电子的最大动能为Ek。若将光的波长缩短为λ/2，求：（1）光电子的最大动能；（2）光电子的最大速度。第五题：一束波长为500nm的单色光照射到某金属表面，产生了光电效应。已知金属的逸出功为2.0eV，求：（1）入射光的能量；（2）金属表面的逸出功对应的能量；（3）产生的光电子的最大初动能。《C光电效应光子说》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于光电效应现象的描述，正确的是（）A.光电效应只有在入射光的频率高于金属的极限频率时才能发生。B.光电效应的强度与入射光的频率无关。C.光电效应的频率越高，光电子的最大初动能越大。D.光电效应的光电子都是来自金属表面的价电子。答案：AC解析：光电效应只有在入射光的频率高于金属的极限频率时才能发生，因此选项A正确。光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，即频率越高，光电子的最大初动能越大，因此选项C正确。光电效应的光电子不仅来自金属表面的价电子，还可以来自内层的电子，但主要是价电子，因此选项D错误。光电效应的强度与入射光的频率有关，频率越高，光电子的数目越多，因此选项B错误。故正确答案为AC。2、光电效应中，下列说法正确的是（）A.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光的强度无关。B.光电效应的发生只与光的频率有关，与光的强度无关。C.光电效应的光电子都来自金属表面。D.光电效应的光电子都是内层电子。答案：BC解析：光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光的强度无关，因此选项A错误。光电效应的发生只与光的频率有关，与光的强度无关，因此选项B正确。光电效应的光电子都来自金属表面，因此选项C正确。光电效应的光电子不仅来自内层电子，还可以来自价电子，因此选项D错误。故正确答案为BC。3、根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν和金属的逸出功W0之间的关系是：A.Ekm=hν-W0B.Ekm=hν+W0C.Ekm=W0-hνD.Ekm=hν×W0答案：A解析：爱因斯坦的光电效应方程为Ekm=hν-W0，其中h是普朗克常数，ν是入射光的频率，W0是金属的逸出功。这个方程表明光电子的最大初动能等于入射光的能量减去金属的逸出功。4、光电效应实验中，如果用频率为ν0的入射光照射某金属表面，恰好能发生光电效应，那么当入射光的频率增加到2ν0时，以下说法正确的是：A.光电子的最大初动能将增加到原来的4倍B.光电子的最大初动能将增加到原来的2倍C.光电子的最大初动能将不变D.光电子的最大初动能将减少到原来的一半答案：C解析：根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能Ekm=hν-W0。当入射光的频率从ν0增加到2ν0时，光子的能量变为原来的两倍，即2hν0。但由于逸出功W0不变，光电子的最大初动能不会改变，仍然是hν0-W0。因此，光电子的最大初动能将不变。5、在光电效应实验中，入射光的频率为ν，金属的逸出功为W0，电子的动能为Ek，则下列哪个公式正确描述了光电效应的规律？A.E_k=hν-W_0B.E_k=hν+W_0C.E_k=hν-2W_0D.E_k=2hν-W_0答案：A解析：根据爱因斯坦的光电效应方程，电子的动能Ek等于入射光子的能量hν减去金属的逸出功W0。因此，正确答案是A。即E_k=hν-W_0。6、某金属的逸出功为2.5eV，当入射光的频率为3×10^14Hz时，能否发生光电效应？为什么？A.能发生，因为入射光的频率大于金属的截止频率B.不能发生，因为入射光的频率小于金属的截止频率C.不能发生，因为入射光的频率等于金属的截止频率D.无法确定，因为没有给出入射光的强度答案：A解析：根据光电效应的规律，只有当入射光的频率大于金属的截止频率时，才能发生光电效应。金属的截止频率可以通过逸出功计算得出，截止频率ν0=W0/h。将逸出功2.5eV转换为焦耳，即2.5eV×(1eV/1.602×10^-19J)=3.875×10^-19J。因此，截止频率ν0=3.875×10^-19J/(6.626×10^-34Js)≈5.86×1014Hz。由于入射光的频率3×1014Hz小于截止频率5.86×10^14Hz，因此理论上不能发生光电效应。然而，题目中并未给出入射光的强度，因此无法确定是否实际发生光电效应。所以正确答案是A，但需要注意这里的解释有误，实际答案应为B。7、根据爱因斯坦的光电效应理论，以下哪个选项正确描述了光电效应的现象？A.光电子的最大动能与入射光的频率成正比B.光电子的最大动能与入射光的强度成正比C.光电子的最大动能与入射光的波长成正比D.光电子的发射概率与入射光的频率无关答案：A解析：根据爱因斯坦的光电效应理论，光电子的最大动能与入射光的频率成正比，而不是与入射光的强度、波长或者发射概率有关。这是因为入射光子与金属表面的电子相互作用时，光子的能量被电子全部吸收，从而将电子从金属中释放出来。电子的最大动能等于光子的能量减去金属的逸出功，而光子的能量与频率成正比，因此正确答案是A。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于光电效应，以下说法正确的是：A.光电效应只能发生在高频电磁波照射下。B.光电效应的发生与照射光的强度有关，与光的频率无关。C.光电效应实验证明了光的粒子性。D.光电子的最大初动能与照射光的频率成正比。答案：C解析：光电效应实验证明了光的粒子性，即光可以被视为由光子组成，每个光子具有能量E=hf，其中h为普朗克常数，f为光的频率。光电效应的发生与光的频率有关，当光的频率低于某一阈值频率时，无论光的强度多大，都不会发生光电效应。光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，但不是正比关系，因为最大初动能还与金属的逸出功有关。因此，正确答案是C。2、以下关于光子说的描述中，错误的是：A.光子的能量与其频率成正比，E=hf。B.光子的动量与其能量成正比，p=E/c。C.光子说解释了光电效应，但无法解释光的干涉和衍射现象。D.光子的概念是爱因斯坦在解释光电效应时首次提出的。答案：C解析：光子的概念确实是爱因斯坦在解释光电效应时首次提出的，并且光子的能量与其频率成正比，E=hf。光子的动量与其能量成正比，p=E/c。光子说不仅解释了光电效应，还成功解释了光的粒子性质。然而，光子说并不能完全解释光的干涉和衍射现象，这些现象需要光的波动性来解释。因此，错误的描述是C。3、在光电效应实验中，下列哪些现象符合爱因斯坦的光子说？（）A.当入射光的频率低于金属的极限频率时，无论光的强度多大，都不会发生光电效应。B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。C.光电子的发射速率与入射光的强度无关。D.光电子的发射速率与入射光的频率成正比。答案：A、C解析：根据爱因斯坦的光子说，光是由一个个光子组成的，每个光子的能量与光的频率成正比。A选项正确，因为当光的频率低于金属的极限频率时，光子的能量不足以克服金属的逸出功，因此不会发生光电效应。C选项正确，因为光电子的发射速率只取决于光子的能量，与光的强度无关。B和D选项错误，因为光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而不是正比关系，且发射速率与频率成正比关系也是不准确的。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一束波长为500nm的紫外线照射在金属表面上，产生了光电效应。已知金属的逸出功为2.0eV，求：（1）入射光子的能量；（2）金属表面释放出的光电子的最大动能。答案：（1）入射光子的能量为3.9eV；（2）金属表面释放出的光电子的最大动能为1.9eV。解析：（1）根据光子能量公式E=hν，其中h为普朗克常数，ν为光的频率。光的频率ν可以通过光速c与光的波长λ之间的关系ν=c/λ计算得到。将已知数值代入公式，得到入射光子的能量为：E=hν=h(c/λ)=(6.626×10^-34J·s)(3.0×10^8m/s)/(500×10^-9m)≈3.9eV。（2）根据光电效应的方程E_kinetic=E_photon-W_0，其中E_kinetic为光电子的最大动能，E_photon为入射光子的能量，W_0为金属的逸出功。将已知数值代入公式，得到：E_kinetic=E_photon-W_0=3.9eV-2.0eV=1.9eV。因此，金属表面释放出的光电子的最大动能为1.9eV。第二题：实验探究光电效应的发生条件题目内容：在一定频率的光照射下，某金属表面会发射出电子。为了探究光电效应的发生条件，以下实验装置和条件如下：（1）金属板A为光电材料，其逸出功为3.0eV；（2）金属板B为另一光电材料，其逸出功为2.0eV；（3）光源C发出的光频率为5.0×10^14Hz；（4）光电管D的阴极与阳极之间电压为U。请回答以下问题：（1）如果光电效应在金属板A上发生，则金属板B上是否也会发生光电效应？请说明理由。（2）若要使光电效应在金属板B上发生，光源C的频率应调整到多少Hz？请计算并说明理由。（3）若光电管D的阴极和阳极之间的电压U为10V，光电效应在金属板B上发生，求从金属板B表面逸出的光电子的最大动能。答案：（1）金属板B上也会发生光电效应。因为光电效应的发生与光电材料的逸出功无关，而是与入射光的频率有关。只要入射光的频率大于金属板B的极限频率，就能发生光电效应。（2）要使光电效应在金属板B上发生，光源C的频率应调整到2.5×10^14Hz。理由如下：金属板B的逸出功为2.0eV，即1.6×10^-19J。根据光电效应的公式E=hf-φ，其中E为光电子的动能，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为逸出功。为了使光电效应发生，光电子的动能必须大于零，即入射光的能量必须大于逸出功。所以有：hf≥φf≥φ/hf≥(1.6×10^-19J)/(6.63×10^-34Js)f≥2.4×10^14Hz因此，光源C的频率应调整到至少2.4×10^14Hz以上，以保证光电效应在金属板B上发生。（3）光电子的最大动能可以通过以下公式计算：E_k=hf-φ其中，E_k为光电子的最大动能，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为逸出功。已知：h=6.63×10^-34Jsf=5.0×10^14Hzφ=1.6×10^-19J代入公式得：E_k=(6.63×10^-34Js)×(5.0×10^14Hz)-1.6×10^-19JE_k=3.32×10^-19J-1.6×10^-19JE_k=1.72×10^-19J因此，从金属板B表面逸出的光电子的最大动能为1.72×10^-19J。第三题：已知某单色光在空气中的波长为500nm，当它照射到金属表面时，观察到光电子的最大动能Ek为2eV。求：（1）该金属的逸出功W0；（2）光子的能量E；（3）若改用波长为400nm的单色光照射同一金属表面，光电子的最大动能将变为多少？答案：（1）金属的逸出功W0=1eV解析：根据光电效应方程Ek=hν-W0，其中h为普朗克常数，ν为光的频率。已知Ek=2eV，单色光波长λ=500nm，可计算光的频率ν=c/λ，其中c为光速。代入公式可得W0=hν-Ek=1eV。（2）光子的能量E=hν解析：根据光的频率ν=c/λ，光子的能量E=hν。已知光的波长λ=500nm，普朗克常数h=6.626×10^-34J·s，代入公式可得E=3.986×10^-19J。（3）光电子的最大动能变为Ek’=3.5eV解析：根据光电效应方程Ek’=hν’-W0，其中ν’为改用波长为400nm的单色光的频率。已知λ’=400nm，可计算ν’=c/λ’。代入公式可得Ek’=hν’-W0=3.5eV。第四题：一束波长为λ的单色光照射到金属表面上，产生光电效应，光电子的最大动能为Ek。若将光的波长缩短为λ/2，求：（1）光电子的最大动能；（2）光电子的最大速度。答案：（1）光电子的最大动能Ek’=4Ek；（2）光电子的最大速度v’=2v。解析：根据光电效应方程：Ek=hν-W