人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业5：4 2 光电效应练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE12光电效应第1课时光电效应考点一光电效应现象及实验规律1.不带电的锌板和验电器用导线相连．若用甲灯照射锌板，验电器的金属箔片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，如图1所示，则与甲灯相比，乙灯发出的光()图1A．频率更高 B．波长更大C．光强更强 D．速度更大〖答案〗A〖解析〗由题图可知，甲灯没有使锌板产生光电效应，但乙灯使锌板发生了光电效应，故乙灯发出的光频率更高，波长更短，光电效应发生与否与光强无关，同种介质中光的传播速度相同，故A正确，B、C、D错误．2．(2021·吉林江城中学高二期中)某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中，可能使该金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用频率较高的光照射D．换用波长较长的光照射〖答案〗C〖解析〗某单色光照射某金属时不能产生光电效应，说明该单色光的频率较低，光子能量较小；通过延长光照时间、增大光的强度，都不能产生光电效应；只有换用频率较高(或者波长较短)的光照射，才有可能使该金属产生光电效应．故选C.3．(2020·东北师大附中高二月考)下列关于光电效应现象的叙述中错误的是()A．光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象B．光电效应存在截止频率C．照射光光强太小时不可能发生光电效应D．光电效应几乎是瞬时发生的〖答案〗C〖解析〗光电效应是指照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，选项A正确；光电效应存在截止频率，当入射光的频率大于等于截止频率时才能发生光电效应，选项B正确；能否发生光电效应与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，选项C错误；光电效应几乎是瞬时发生的，不需要时间积累，选项D正确．4.利用光电管研究光电效应的实验电路如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图2A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红外线照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑动触头P移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑动触头P向B端滑动时，电流表示数可能不变〖答案〗D〖解析〗因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红外线照射时，也可能发生光电效应，可能有电流通过，选项B错误；即使UAK＝0，电流表中也可能有电流通过，选项C错误；当滑动触头P向B端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，光电流达到最大，即饱和电流；若在滑动前，光电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，选项D正确．考点二爱因斯坦的光电效应理论5．2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm(1nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s)()A．10－21JB．10－18JC．10－15JD．10－12J〖答案〗B〖解析〗根据ε＝hν及c＝λν，得ε＝heq\f(c,λ)＝6.6×10－34×eq\f(3×108,100×10－9)J≈2×10－18J，故选项B正确．6．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz〖答案〗B〖解析〗设单色光的最低频率为ν0，由Ek＝hν－W0知Ek＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又知ν1＝eq\f(c,λ)整理得ν0＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ek,h)，解得ν0≈8×1014Hz.7．(多选)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)．分别用这三束光照射同一种金属．已知用光束2照射时，恰能产生光电子．下列说法正确的是()A．用光束1照射时，不能产生光电子B．用光束3照射时，不能产生光电子C．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大〖答案〗AC〖解析〗依据波长与频率的关系λ＝eq\f(c,ν)，λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3，由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而用光束3照射时，一定能产生光电子，故A正确，B错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C正确，D错误．8．(2021·北京师大附中高二期中)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弱中强2943600.90．90．9第二组4566.06．06．0弱中强2740552.92．92．9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〖答案〗B〖解析〗由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程可得hν＝W0＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W0＋Ek，逸出功W0＝3.1eV可知，若入射光子能量为5.0eV，则逸出光电子的最大动能为1.9eV，C项正确；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，故D项正确．9.(多选)(2021·珠海市第二中学高二期中)用如图3所示的实验装置研究光电效应现象．所用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动滑动变阻器的滑动触头c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为零，则在该实验中()图3A．光电子的最大初动能为1.7eVB．光电管阴极的逸出功为1.05eVC．开关S断开，电流表G示数为零D．当滑动触头向a端滑动时，电压表示数增大〖答案〗ABD〖解析〗由题目可知，遏止电压Uc＝1.7V，则光电子的最大初动能Ek＝eUc＝1.7eV，A正确；根据光电效应方程可知，逸出功W0＝ε－Ek＝1.05eV，B正确；断开开关S，光电效应依然发生，有光电流，光电管、电流表、滑动变阻器构成闭合回路，电流表中电流不为零，C错误；根据分压电路结构可知，当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，D正确．10．(多选)如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知钨板的逸出功为4.5eV.现分别用不同的光照射钨板(各光子的能量已在图上标出)，则图中有光电子到达金属网的是()〖答案〗BC〖解析〗A中入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故A错误．B中入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故B正确．C中入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程Ek＝hν－W0＝3.5eV，因为所加的电压为反向电压，大小为2V，根据动能定理，知光电子能到达金属网，误．11．(2020·浙江高三学业考试)如图4所示，某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来．为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调节金属板电势，使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面)．若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02V，已知金属钡的逸出功为2.50eV，普朗克常量为6.63×10－34J·s，可见光的波长范围为400～700nm，则()图4A．电子的最大初动能为2.50eVB．照射光的频率约为1.33×1015HzC．所有电子返回钡表面时的动能都为3.02eVD．可见光照射金属钡一定不会发生光电效应〖答案〗B〖解析〗对逸出的电子，由动能定理可得eUc＝Ek，故电子的最大初动能为Ek＝3.02eV，故A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可得照射光的频率为ν＝eq\f(Ek＋W0,h)≈1.33×1015Hz，故B正确；由于电子逸出时动能有大有小，故返回钡表面的速度不一定相同，动能也不一定相同，最大动能为3.02eV，故C错误；钡的截止频率为νc＝eq\f(W0,h)≈6.03×1014Hz，由题中数据，可见光频率的最大值为νm＝eq\f(c,λ)≈7.5×1014Hz＞νc，故有部分可见光可以使钡发生光电效应，故D错误．12.如图5所示是光电效应实验部分示意图．当用光子能量为hν＝3.1eV的光照射其金属制成的极板K时，产生光电流．若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，此时光电流刚好截止．那么，当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时，光电子到达A极时的最大动能是多大？此金属的逸出功是多大？图5〖答案〗1.8eV2.2eV〖解析〗设光电子逸出时最大初动能为Ek，到达A极的最大动能为Ek′当A、K间所加反向电压为0.9V时，由动能定理有eU＝Ek得Ek＝0.9eV当A、K间所加正向电压为0.9V时，由动能定理有eU′＝Ek′－Ek得Ek′＝1.8eV由光电效应方程有Ek＝hν－W0得W0＝2.2eV.13．(2020·山东北镇中学高二月考)某学校科技活动小组设计了一个光电烟雾探测器(如图6甲)，当有烟雾进入探测器时(如图乙)，来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时会产生光电流，当光电流大于10－8A时，便会触发报警系统报警．已知钠的截止频率为6.0×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，则下列说法正确的是()图6A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×10－7mB．若光电管发生光电效应，那么光源的光变强时，并不能改变光电烟雾探测器的灵敏度C．光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射现象D．当报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子最少数目是N＝6.25×1010个〖答案〗D〖解析〗根据光电效应方程有Ek＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－hνc则光源S发出的光波最大波长λmax＝eq\f(c,νc)＝eq\f(3.0×108,6.0×1014)m＝5×