人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：4 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PAGEPAGE1第2节光电效应(限时35分钟)题组一光电效应现象及实验规律1.(2021·广东惠州市月考)当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，下列说法正确的是()A.从锌板中打出了光子B.有正离子从锌板逸出C.有电子从锌板逸出D.锌板带负电〖答案〗C〖解析〗发生光电效应是锌板中的电子吸收光子的能量而从锌板表面逸出，锌板由于缺少电子而带上正电。故选项C正确。2.关于光电效应，下列说法正确的是()A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C.从金属表面逸出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少〖答案〗A〖解析〗根据逸出功和极限频率的关系可知W0＝hν0，极限频率ν0越大的金属材料逸出功W0越大，故A正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光照射的时间无关，故B错误；根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与入射光的频率和逸出功两个因素有关，光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功不一定越小，也可能是因为入射光的频率高的缘故，金属的逸出功是金属的固有属性，与是否发生光电效应无关，与入射光的频率无关，故C错误；发生光电效应的前提下，入射光的光强一定时，频率越高，光子数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，且题目中没有强调是否发生了光电效应，故D错误。3.(2021·江西南昌市月考)如图所示，是利用光电管产生光电流的电路，关于此电路，下列说法正确的是()A.a为电源的负极，b为电源的正极B.若用蓝光照射阴极K能观察到光电流，则用黄光也一定能观察到C.在光电管中电流方向是从K指向AD.若已知光电管中的电流大小，则可求出每秒从光电管阴极至少发射的光电子个数〖答案〗D〖解析〗电子从K极出来后向A极运动，受到向左的电场力，a为电源的正极，b为电源的负极，所以A错误；入射光频率必须大于极限频率才能产生光电效应，因为蓝光的频率大于黄光的频率，所以蓝光照射能发生光电效应，但是黄光不一定能，所以B错误；由于光电子从K飞向A，则在光电管中电流方向是从A指向K，所以C错误；由I＝eq\f(q,t)知，若已知光电管中的电流大小可求出每秒从光电管阴极至少发射的光电子个数，所以D正确。题组二光电效应方程和图像4.用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应。下面关于光电效应常见的四个图像说法正确的是()甲乙丙丁A.甲图表示光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图像，斜率为普朗克常量的倒数eq\f(1,h)B.乙图表示颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像，强黄光的饱和光电流大，是因为照射时间长C.丙图表示颜色不同的光，光电流与电压的关系图像，蓝光的频率小，遏止电压大，最大初动能大D.丁图表示遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，普朗克常量h即为图线的斜率k与电子电荷量e的乘积，即h＝ke〖答案〗D〖解析〗由爱因斯坦光电效应方程可知Ek＝hν－W0，即图像斜率为普朗克常量h，故A错误；颜色相同，强度不同的光照射同一金属，饱和光电流的强弱只与入射光的强度有关，与照射时间无关，故B错误；蓝光的频率比黄光大。当照射同一金属时，逸出功相同，由hν＝W0＋Ek，Ek＝Uce可知，蓝光的遏止电压大，最大初动能大，故C错误；由hν＝W0＋Ek.Ek＝Uce联立可知，遏止电压Uc与入射光频率ν的关系Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，即斜率为k＝eq\f(h,e)，所以h＝ke，故D正确。5.(2021·河北邯郸市一模)研究光电效应实验的电路如图所示，电源电动势为3V，内阻不计；用频率为6.4×1014Hz的光照射光电管阴极K，当滑动变阻器的滑片在最左侧时，微安表中的电流不为零；当滑动变阻器的滑片向右滑动使电压表的示数为0.5V时，微安表中的电流恰好为零。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，则阴极K的逸出功为()A.2.15eV B.2.65eVC.1.65eV D.0.5eV〖答案〗A〖解析〗频率为6.4×1014Hz的光子能量hν＝2.65eV，当电压表的示数为0.5V时，微安表中的电流恰好为零，说明光电子的最大初动能为0.5eV，由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，阴极K的逸出功为2.15eV。故选项A正确。6.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逸出光电子的最大初动能/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，逸出光电子的最大初动能为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〗由题表格中数据可知，两组实验所用的入射光的能量不同，由公式E＝hν可知，两组实验中所用的入射光的频率不同，故A正确；设金属的逸出功为W0，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可得，第一组实验：0.9eV＝4.0eV－W01，第二组实验：2.9eV＝6.0eV－W02，解得W01＝W02＝3.1eV，即两种材料的逸出功相同，故材料相同，故B错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可得Ek＝(5.0－3.1)eV＝1.9eV，故C正确；由题表格中数据可知，入射光能量相同时，相对光强越强，光电流越大，故D正确。7.(2021·江苏南通市高二联考)如图所示，用频率为ν1和ν2的甲、乙两种光分别照射同一光电管，对应的遏止电压分别为U1和U2。已知ν1＜ν2，则()A.遏止电压U1＜U2B.用甲、乙光分别照射时，金属的截止频率不同C.增加乙光的强度，遏止电压U2变大D.滑动变阻器滑片P移至最左端，电流表示数为零〖答案〗A〖解析〗根据爱因斯坦光电效应方程和遏止电压与最大初动能的关系Ek＝hν－W0，－eUc＝0－Ek两式联立解得eUc＝hν－W0所以入射光频率越大，遏止电压越大，遏止电压与入射光的强度无关，故A正确，C错误；金属的截止频率与入射光无关，取决于金属本身，因甲、乙两种光分别照射同一光电管，所以金属的截止频率相同，故B错误；滑动变阻器滑片P移至最左端，所加的反向电压为零，因能发生光电效应，所以电流表示数不为零，故D错误。8.(多选)(2021·广东潮州市一模)在光电效应实验中，某实验小组用某种频率的单色光照射锌极(K极)，G表是电流表，下列说法正确的是()A.不管入射光频率多大，只要照射时间足够长，G表一定会有示数B.只有入射光频率大于某个值，才能使G表有示数C.当G表有示数时，调换电源的极性，可能使G表无示数D.当G表有示数时，滑片P端从图所示位置向右移动，G表的示数可能不变〖答案〗BCD〖解析〗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，与入射光的强度无关，与照射时间无关，A错误，B正确；当G表有示数时，调换电源的极性，电场力对光电子做负功，光电子速度减小，可能到达不了A极，因此可能使G表无示数，C正确；当G表有示数时，如果已经达到饱和光电流，即使滑片P端从图所示位置向右移动，光电管的正向电压增大，到达A极的光电子数也不会增加，这时G表的示数是不变的，D正确。9.(2021·辽宁沈阳市一模)如图所示是研究光电效应的实验装置，c为滑动变阻器的中点。用某种单色光照射光电管，将滑动变阻器的滑片P移到中点处，此时电流表中有电流，则()A.将滑片P向a端移动，光电流将一直变大B.将滑片P向a端移动，光电子的最大初动能一定变大C.将滑片P向b端移动，光电流将一直变小D.将滑片P向b端移动，光电子的最大初动能一定变小〖答案〗C〖解析〗将滑片P向a端移动，光电管所加电压为正向电压，光电流增大到饱和光电流后，将不再增大，A错误；根据光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光电管两端的电压无关，B、D错误；将滑片P向b端移动，光电管所加的电压为反向电压，所以光电流会一直减小，C正确。10.光电鼠标轻便舒适，深受使用者喜爱，光电鼠标中的一个重要元件是光电管，它的原理是光电效应。频率为ν的入射光照射某金属A时刚好发生光电效应，照射某金属B时光电子的最大初动能为eq\f(2hν,3)。已知普朗克常量为h，电子电荷量大小为e，下列说法正确的是()A.增大照射金属A的入射光的强度，可以增大光电子的最大初动能B.金属A的逸出功为金属B逸出功的2倍C.金属B的遏止电压为eq\f(hν,3e)D.若用频率为2ν的光分别照射A、B两种金属，光电子的最大初动能之比为3∶5〖答案〗D〖解析〗由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知光电子的最大初动能与入射光强度无关，A错误；由题意结合爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可得金属A的逸出功WA＝hν，而金属B的逸出功WB＝eq\f(hν,3)，所以金属A的逸出功为金属B逸出功的3倍，B错误；由遏止电压的定义可知eUc＝Ek，金属B的遏止电压为UcB＝eq\f(2hν,3e)，C错误；由Ek＝hν－W0可知，用频率为2ν的光照射金属A时，光电子的最大初动能EkA＝hν，用频率为2ν的入射光照射金属B时，光电子的最大初动能EkB＝eq\f(5hν,3)，所以用频率为2ν的入射光分别照射A、B两种金属时，光电子的最大初动能之比为3∶5，故D正确。11.(2021·山东德州市期中)如图所示，甲图所示是研究光电效应的电路图，乙图是阴极K发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线，已知普朗克常量为h，下列说法正确的是()A.由乙图可得ν0＝Ek0hB.由乙图可得ν0＝eq\f(Ek0,h)C.甲图中光电管所加电压为零时，电流表示数也一定为零D.甲图中只要所加电压足够大，即使ν＜ν0，电流表也会有电流通过〖答案〗B〖解析〗由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν成一次函数关系，金属的逸出功W0在数值上等于Ek轴上的截距Ek0，即W0＝Ek0，所以极限频率ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(Ek0,h)，故A错误，B正确；甲图中光电管所加电压为零时，只要光的频率大于极限频率，电流表示数就不为零，故C错误；如果ν＜ν0，则不会逸出光电子，即使电压很大，也不会有电流，故D错误。12.紫光的波长为4×10－7m，金属钠的逸出功为3.5×10－19J(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s)，求：(1)每个紫光光子的能量；(2)若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能。〖答案〗(1)5.0×10－19J(2)1.5×10－19J〖解析〗(1)由ε＝hν，ν＝eq\f(c,λ)得ε＝eq\f(hc,λ)＝5.0×10－19J。(2)由爱因斯坦的光电效应方程得Ek＝hν－W0＝1.5×10－19J。13.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长为λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过电流表G的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，取h＝6.63×10－34J·s。结果保留2位有效数字，求：(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；(2)该阴极材料的极限波长(能使该金属产生光电效应的光的最大波