光电效应练习题含答案.docx
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光电效应练习题含答案
光电效应规律和光电效应方程
一、选择题
1.以下关于光电效应实验结论的说法正确的选项是()
A.对于某种金属,无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就
不能产生光电效应
B.对于某种金属,无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能
产生光电效应
C.对于某种金属,超过极限频率的入射光强度越大,所产生的光
电子的最大初动能就越大
D.对于某种金属,发生光电效应所产生的光电子,最大初动能与
入射光的频率成正比
【解析】选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,与入射光的强度、光照时间无关,所以光的频率小于极限
频率就不能产生光电效应,故A正确,B错误.根据光电效应方程
Ek=hν-W0,可知入射光的频率大于极限频率时,频率越高,光电
子的最大初动能越大,与入射光强度无关,故C错误.根据光电效
应方程Ek=hν-W0,可知光电子的最大初动能与入射光的频率是一
次函数关系,故D错误.
2.在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了
光电效应,以下说法正确的选项是()
A.增大入射光的强度,光电流增大
B.减小入射光的强度,光电效应现象消失
C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应
D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大
【解析】选AD.增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光
电子数增加,那么光电流将增大,应选项A正确;光电效应是否发生
取决于照射光的频率,而与照射强度无关,应选项B错误;用频率
为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率较小的光照射时,
假设光的频率仍大于极限频率,那么仍会发生光电效应,选项C错误;
根据hν-W0=1mv2可知,增加照射光频率,光电子的最大初动能
2
也增大,应选项D正确.
3.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就X开了一个角度,如
图所示,这时()
A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电
C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电
【解析】选B.弧光灯照射锌板发生光电效应,锌板上有电子逸出,
锌板带正电,验电器指针也带正电,故B正确
4.关于光电效应有如下几种表达,其中表达正确的选项是()A.金属的逸出功与入射光的频率成正比B.饱和光电流与入射光强度有关
C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最
大初动能要大
D.光电效应几乎是瞬时发生的
【解析】选BD.金属的逸出功取决于金属本身,故A错误;逸出的
光电子数与入射光的强度有关,即饱和光电流与入射光的强度有
关,故B正确;由光电效应方程Ek=hν-W0可知,入射光的频率
越大,光电子的最大初动能越大,红外线的频率小于可见光的频率,
所以用红外线照射金属产生的光电子的最大初动能较小,C错误;
光电效应几乎是瞬时发生的,D正确.
5.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.假设有N个频率为ν的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为(h为普
朗克常量)()
A.hνB.1
ν
.ν
.ν
2
NhC
NhD
2Nh
【解析】选C.据光子说可知,光子能量与频率有关,一个光子能
量为ε=hν(h为普朗克常量),N个光子的能量为Nhν,所以选项C
正确.
6.用绿光照射一光电管,产生了光电效应,欲使光电子从阴极逸出
时的最大初动能增加,以下做法可取的是()
A.改用红光照射B.增大绿光的强度
C.增大光电管上的加速电压D.改用紫光照射
【解析】选D.由爱因斯坦光电效应方程
hν=W0+
1
mv2,在逸出功
2
一定时,只有增大光的频率,才能增加最大初动能,与光的强度无
关,D对.
7.在光电效应实验中,用单色光照射某种金属外表,有光电子逸出,
那么光电子的最大初动能取决于入射光的()
A.频率B.强度C.照射时间D.光子数目
【解析】选A.由爱因斯坦光电效应方程程Ek=hν-W0可知:
Ek只
与频率ν有关,应选项B、C、D错误,选项A正确
8.在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌和银的外表,都能发生光电效应现象.对于这两个过程,以下四个物理量中,一
定不同的是()
A.单位时间内逸出的光电子数B.反向截止电压
C.饱和光电流D.光电子的最大初动能
【解析】选BD.单位时间内逸出的光电子数以及饱和电流由光照强
度决定,所以可能一样,故A、C错误;用同一种单色光照射,光
电子的能量一样,不同金属的逸出功不同,根据光电效应方程Ek
=hν-W0可得光电子的最大初动能一定不同,D正确;再根据Ek
=eUc知,反向截止电压一定不同,B正确
9.研究光电效应的电路如下图.用频率一样、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳
极A吸收,在电路中形成光电流.以下光电流I与A、K之间的电
压UAK的关系图象中,正确的选项是()
【解析】选C.虽然入射光强度不同,但光的频率一样,所以遏止
电压一样;又因当入射光强时,单位时间逸出的光电子多,饱和光
电流大,所以选C.
10.在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到
同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大
初动能分别为Eka和Ekb。
h为普朗克常量。
以下说法正确的选项是()
【解析】选BC由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,又由动能
定理有Ekm=eU,当νa>νb时,Eka>Ekb,Ua>Ub,A错误,B正确;
假设Ua 变,那么W=hν-Ekm不变,D错误。 11.如图为光电管的工作原理图.当用绿光照射光电管阴极K时, 可以发生光电效应,电路中有光电流.那么以下说法中正确的选项是() A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大 B.增大绿光照射强度,电路中的光电流可能会增大 C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时,电路中一定有光 电流 D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时,电路中一定有光 电流 【解析】选BD.光电管的阴极K涂有金属材料,与阴极相对应的是 阳极A,当光照射到阴极K时,如果入射光的频率大于阴极材料的 极限频率,就会发生光电效应现象.有光电子从阴极K发出,由于 A、K之间存在加速电场,光电子在电场的作用下由K运动到A, 于是在回路中形成电流(光电流).此题在绿光照射下已经产生了光 电流,增大光照的强度,有可能影响光电流的大小,不能改变光电 子出射时的最大初动能,所以A错误,B正确.换用其他频率或波 长的光照射时,假设其他光的频率比绿光的大,那么肯定可以产生光电 流,假设用比绿光波长大的光照射,那么可能出现两种情况,假设此光的 频率仍然大于这种阴极材料的极限频率,是可以产生光电流的,反 之那么无光电流产生,所以C错误,D正确. 12.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的外表而产生光电效应, 可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图象,已 知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.24eV,假设将二者的图 线画在同一个Ek-ν坐标图中,用实线表示钨、虚线表示锌,那么正 确反映这一过程的图是() 【解析】选B.依据光电效应方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν图线的斜 率代表了普朗克常量h,因此钨和锌的Ek-ν图线应该平行.图线的 横截距代表了极限频率ν0,而ν0=W0/h,因此钨的ν0大些.综上 所述,B图正确. 13.如图为一光电管电路,滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点,用光照射光电管阴极K,电流表无偏转,要使电流表指针偏转,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.将电源正负极对调 【解析】选B.由题意可知,电流表没有偏转,说明没有发生光电效 应,是因为入射光的频率低于阴极材料的极限频率,采用加大照射 光强度、增大电压、对调电源正负极等措施是无用的,只有增大入 射光的频率,即换用波长短的光,才可能发生光电效应,使电流表 指针发生偏转,故B正确,A、C、D错误. 14(多项选择)(2021·XX模拟)如下图,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是() A.有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出 B.验电器指针X开一个角度D.锌板带负电 【解析】: 选BC用紫外线照射锌板是能 够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板外表逸 出,称之为光电子,故A错误、B正确;锌板与验电器相连,带有 一样电性的电荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带 正电的电荷量越多,验电器指针X角越大,故C正确、D错误。 15(2021上·海高考)在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛 盾的是() A.光电效应是瞬时发生的 B.所有金属都存在极限频率 C.光电流随着入射光增强而变大 D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大 【解析】: 选C光具有波粒二象性,既具有波动性又具有粒子性, 光电效应证实了光的粒子性。 因为光子的能量是一份一份的,不能 积累,所以光电效应具有瞬时性,这与光的波动性矛盾,A项错误; 同理,因为光子的能量不能积累,所以只有当光子的频率大于金属 的极限频率时,才会发生光电效应,B项错误;光强增大时,光子 数量增多,所以光电流会增大,这与波动性无关,C项正确;一个 光电子只能吸收一个光子,所以入射光的频率增大,光电子吸收的 能量变大,所以最大初动能变大,D项错误。 16关于光电效应的规律,以下说法中正确的选项是() A.发生光电效应时,不改变入射光的频率,增大入射光强度,那么单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多 B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 -7 C.发生光电效应的反响时间一般都大于10s D.只有入射光的波长大于该金属的极限波长,光电效应才能产生 【解析】: 选A发生光电效应时,不改变入射光的频率,增大入射 光强度,那么单位时间内打到金属上的光子个数增加,那么从金属内逸 出的光电子数目增多,选项A正确;光电子的最大初动能跟入射光 强度无关,随入射光的频率增大而增大,选项B错误;发生光电效 应的反响时间一般都不超过10-9s,选项C错误;只有入射光的 频率大于该金属的极限频率时,即入射光的波长小于该金属的极限 波长时,光电效应才能产生,选项D错误。 17(2021·XX模拟)关于光电效应,以下说法中正确的选项是() A.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大 B.不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是一样的 C.金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子,当它积累 的动能足够大时,就能发生光电效应 D.如果入射光光子的能量小于金属外表的电子克制原子核的引力 而逸出时所需做的最小功,便不能发生光电效应 【解析】: 选D根据光电效应方程可得Ek=hν-W0,光子的能量与 光照强度无关,A错误;每种金属都有自己的极限频率,B错误; 金属内的每个电子一次只能吸收一个光子,而且是不能积累的,C 错误;当入射光光子的能量小于金属的逸出功时,不能发生光电效 极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场, 应,D正确。 逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加 18(多项选择)(2021广·东高考)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射 反向电压U可能是以下的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为 光电管阴极,发生了光电效应。 以下说法正确的选项是() 电子电荷量)() A.增大入射光的强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大 【解析】: 选AD增大入射光强度,使单位时间内逸出的光电子数 增加,因此光电流增大,选项A正确;光电效应与照射光的频率有 关,与强度无关,选项B错误;当照射光的频率小于ν,大于极限 频率时发生光电效应,选项C错误;由Ekm=hν-W,增加照射光 的频率,光电子的最大初动能变大,选项 D正确。 【解析】: 选B用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电 19(2021北·京高考)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应, 即 一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属外表逸出。 强 子在短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应。 激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属, 由题意知最大初动能Ek=eU, 由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可 能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。 根据光电效应方程有: nhν=W+Ek=W+eU (n≥2), 光电效应实验装置示意如图。 用频率为ν的普通光源照射阴极 得: U=nhν-We(n≥2),那么B项正确,其他选项错误。 K,没有发生光电效应。 换用同样频率 ν的强激光照射阴极K,那么 发生了光电效应;此时,假设加上反向电压U,即将阴极K接电源正 20(多项选择)(2021西·工大附中三模)如下图,用某单色光照射光电 管的阴板K,会发生光电效应。 在阳极A和阴极K之间加上反向电 压,通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大加在光电管上的电压,直 至电流表中电流恰为零,此时电压表的电压值U称为反向遏止电压。 现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极,测得反向遏止电压分别为U1和U2,设电子的质量为m、电荷量为e,以下说法正确的选项是() 2eU1 A.频率为ν1的光照射时,光电子的最大初速度为 m B.频率为ν2的光照射时,光电子的最大初速度为eU2 2m C.阴极K金属的逸出功为W=e(U12 U21) 1 2 D.阴极K金属的极限频率是ν0=U12U21 U1U2 光电子在反向电场中做减速运动,根据动能定理可得-eU=0- 1 2 ,解得光电子的最大初速度为 vm= 2eU ,所以频率为ν 2 mvm m 1 的光照射时,光电子的最大初速度为 2eU1 2 m ,用频率为ν的光照射 时,光电子的最大初速度为 2eU2 ,故A正确,B错误;根据光 m 电效应方程可得hν1=eU1+W,hν2=eU2+W,联立可得 W=e(U12 U21),h=e(U1U2), 1 2 1 2 阴极K金属的极限频率ν0=W U12 U21,C、D正确。 h U1 U2 21(多项选择)如图是某金属在光的照射下,光电子最大初动能 k与入射 E 光频率ν的关系图像,由图像可知( ) A.该金属的逸出功等于 E B.该金属的逸出功等于 hν0 0 时,产生的光电子的最大初动能为 2E C.入射光的频率为2ν D.入射光的频率为ν0/2时,产生的光电子的最大初动能为 E/2 【解析】: 选ACD在阳极A和阴极K之间加上反向电压,逸出的 【解析】: 选AB根据爱因斯坦光电效应方程, 结合题给光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像知,该金 属的逸出功等于E,等于hν0,选项A、B正确。 入射光的频率为2ν0 时,产生的光电子的最大初动能为E,入射光的频率为ν0/2时,不 能产生光电效应,选项C、D错误。 22(2021北·京市XX区模拟)从1907年起,密立根就开场测量金属的遏止电压Uc(即图甲所示的电路中电流表○的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率ν,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比拟,以检验爱因斯 坦光电效应方程的正确性。 按照密立根的方法我们利用图示装置进展实验,得到了某金属的Uc-ν图像如图乙所示。 以下说法正确的 是() A.该金属的截止频率约为4.27×1014Hz B.该金属的截止频率约为5.50×1014Hz C.该图线的斜率为普朗克常量 D.该图线的斜率为这种金属的逸出功 【解析】: 选A设金属的逸出功为W0,截止频率为νc,那么W0=hνc。 光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系是Ek=eUc,光电效 应方程为Ek=hν-W0,联立两式可得: Uc=hvW0,故Uc-ν图 ee 像的斜率为h/e,C、D错误;当Uc=0时,可解得ν=W0/h=νc, 此时读图可知,ν≈4.3×1014Hz,即金属的截止频率约为4.3×1014 Hz,在误差允许X围内,可以认为A正确,B错误。 23(多项选择)(2021济·宁一模)图甲是光电效应的实验装置图,图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像,以下说法正确的选项是() A.由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱 和电流越大 B.由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说,其遏止电压只 由入射光的频率决定 C.只要增大电压,光电流就会一直增大 D.遏止电压越大,说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越 大 【解析】: 选ABD由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下, 入射光越强,饱和电流越大,故A正确;根据光电效应方程知, Ekm=hν-W0=eUc,可知入射光频率越大,最大初动能越大,遏止 电压越大,可知对于确定的金属,遏止电压与入射光的频率有关, 故B正确;增大电压,当电压增大到一定值,电流到达饱和电流,不再增大,故C错误;根据Ekm=eUc中,遏止电压越大,说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大,故D正确。 24(8分)在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为________.假设用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实 验,那么其遏止电压为_________.电子的电荷量、真空中的光速 和普朗克常量分别为e、c和h. 【解析】设金属的截止频率为ν0,该金属的逸出功W0=hν0=hc/λ 0;对光电子,由动能定理得eU0=hc/λ-W0, 解得U0=hc0. e0 25(10分)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验 装置示意图如图甲所示.普朗克常量 h=6.63×10 -34 · Js. (1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极〞或“阳极〞); (2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,那么铷的截止频率νc=________Hz,逸出功W0=________J; (3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,那么产生的光电子的 最大初动能Ek=____J. 【解析】 (1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管 的阳极. (2)由题图可知,铷的截止频率νc为5.15×1014Hz,逸出功 W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J≈3.4110×-19J. (3)当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz时,由Ek=hν-hνc得,光 电子的最大初动能为 E=6.63×10 -34 ×(7.00-5.15) 14 -19 ×10 J≈1.23×10J. k 14.(10分)分别用波长为λ和3λ/4的单色光照射同一金属,发出的光电子的最大初动能之比为1∶2.以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,那么此金属板的逸出功是多大? 【解析】设此金属的逸出功为W0,根据光电效应方程得如下两式: 当用波长为λ的光照射时: Ek1=hc/λ-W0① 当用波长为3λ/4的光照射时: Ek2=4hc/3λ-W0② 又Ek1/Ek2=1/2③ 解①②③组成的方程组得: W0=2hc/3λ. 16.(12分)如下图,一光电管的阴极用截止频率对应的波长λ0= -7-7 5.0×10m的钠制成.用波长λ=3.0×10m的紫外线照射阴极, 光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V,饱和光电流的值 (当阴极K发射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流到达最大值,称为饱和光电流)I=0.56A.(h=6.63×10-34J·s) (1)求每秒钟 内由K极发射的光电子数目; (2)求电子到达A极时的最大动能. 【解析】 (1)设每秒内发射的电子数为n,那么 -6 -19 个=3.5×10 12 个. n=I/e=0.56×10 /1.6010× (2)由光电效应方程可知 Ek=hν-W0=hc/λ-hc/λ0=hc(1/λ-1/λ0) 在A、K间加电压U时,电子到达阳极时的动能为Ek′, 则Ek′=Ek+e
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