人教版(新教材)高中物理選擇性必修3課時(shí)作業(yè)5：4 2 光電效應(yīng)練習(xí)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE12光電效應(yīng)第1課時(shí)光電效應(yīng)考點(diǎn)一光電效應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.不帶電的鋅板和驗(yàn)電器用導(dǎo)線相連．若用甲燈照射鋅板，驗(yàn)電器的金屬箔片不張開(kāi)；若用乙燈照射鋅板，驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi)，如圖1所示，則與甲燈相比，乙燈發(fā)出的光()圖1A．頻率更高 B．波長(zhǎng)更大C．光強(qiáng)更強(qiáng) D．速度更大〖答案〗A〖解析〗由題圖可知，甲燈沒(méi)有使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，但乙燈使鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，故乙燈發(fā)出的光頻率更高，波長(zhǎng)更短，光電效應(yīng)發(fā)生與否與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，同種介質(zhì)中光的傳播速度相同，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．2．(2021·吉林江城中學(xué)高二期中)某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A．延長(zhǎng)光照時(shí)間B．增大光的強(qiáng)度C．換用頻率較高的光照射D．換用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照射〖答案〗C〖解析〗某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，說(shuō)明該單色光的頻率較低，光子能量較??；通過(guò)延長(zhǎng)光照時(shí)間、增大光的強(qiáng)度，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)；只有換用頻率較高(或者波長(zhǎng)較短)的光照射，才有可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)．故選C.3．(2020·東北師大附中高二月考)下列關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象的敘述中錯(cuò)誤的是()A．光電效應(yīng)是指照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象B．光電效應(yīng)存在截止頻率C．照射光光強(qiáng)太小時(shí)不可能發(fā)生光電效應(yīng)D．光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的〖答案〗C〖解析〗光電效應(yīng)是指照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)存在截止頻率，當(dāng)入射光的頻率大于等于截止頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)B正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，不需要時(shí)間積累，選項(xiàng)D正確．4.利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示，用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則()圖2A．用紫外線照射，電流表不一定有電流通過(guò)B．用紅外線照射，電流表一定無(wú)電流通過(guò)C．用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到A端時(shí)，電流表中一定無(wú)電流通過(guò)D．用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變〖答案〗D〖解析〗因紫外線的頻率比可見(jiàn)光的頻率高，所以用紫外線照射時(shí)，電流表中一定有電流通過(guò)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因不知陰極K的截止頻率，所以用紅外線照射時(shí)，也可能發(fā)生光電效應(yīng)，可能有電流通過(guò)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；即使UAK＝0，電流表中也可能有電流通過(guò)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向B端滑動(dòng)時(shí)，UAK增大，陽(yáng)極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，光電流達(dá)到最大，即飽和電流；若在滑動(dòng)前，光電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么即使增大UAK，光電流也不會(huì)增大，選項(xiàng)D正確．考點(diǎn)二愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論5．2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm(1nm＝10－9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖．“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用．一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(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〗根據(jù)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，故選項(xiàng)B正確．6．用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19J．已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz〖答案〗B〖解析〗設(shè)單色光的最低頻率為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．(多選)三束單色光1、2和3的波長(zhǎng)分別為λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)．分別用這三束光照射同一種金屬．已知用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子．下列說(shuō)法正確的是()A．用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子B．用光束3照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子C．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多D．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大〖答案〗AC〖解析〗依據(jù)波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系λ＝eq\f(c,ν)，λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3，由于用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，因此用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子，而用光束3照射時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子，故A正確，B錯(cuò)誤；用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，而由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，故C正確，D錯(cuò)誤．8．(2021·北京師大附中高二期中)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流．表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果．組次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)光電流大小/mA逸出光電子的最大動(dòng)能/eV第一組1234.04．04．0弱中強(qiáng)2943600.90．90．9第二組4566.06．06．0弱中強(qiáng)2740552.92．92．9由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是()A．兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B．兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eVD．若入射光子的能量為5.0eV，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大〖答案〗B〖解析〗由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的頻率不同，A項(xiàng)正確；由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得hν＝W0＋Ek，可求出兩組實(shí)驗(yàn)的逸出功均為3.1eV，故兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由hν＝W0＋Ek，逸出功W0＝3.1eV可知，若入射光子能量為5.0eV，則逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eV，C項(xiàng)正確；相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光電流越大，故D項(xiàng)正確．9.(多選)(2021·珠海市第二中學(xué)高二期中)用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．所用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭c，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零，則在該實(shí)驗(yàn)中()圖3A．光電子的最大初動(dòng)能為1.7eVB．光電管陰極的逸出功為1.05eVC．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電流表G示數(shù)為零D．當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)增大〖答案〗ABD〖解析〗由題目可知，遏止電壓Uc＝1.7V，則光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eUc＝1.7eV，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出功W0＝ε－Ek＝1.05eV，B正確；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，光電效應(yīng)依然發(fā)生，有光電流，光電管、電流表、滑動(dòng)變阻器構(gòu)成閉合回路，電流表中電流不為零，C錯(cuò)誤；根據(jù)分壓電路結(jié)構(gòu)可知，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，反向電壓增大，電壓表示數(shù)增大，D正確．10．(多選)如圖所示，N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)和極性如圖所示，已知鎢板的逸出功為4.5eV.現(xiàn)分別用不同的光照射鎢板(各光子的能量已在圖上標(biāo)出)，則圖中有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()〖答案〗BC〖解析〗A中入射光的光子能量小于逸出功，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤．B中入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，電場(chǎng)對(duì)光電子加速，故有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，故B正確．C中入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝3.5eV，因?yàn)樗拥碾妷簽榉聪螂妷?，大小?V，根據(jù)動(dòng)能定理，知光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)，誤．11．(2020·浙江高三學(xué)業(yè)考試)如圖4所示，某種頻率的光照射金屬鋇使一些電子從鋇表面發(fā)射出來(lái)．為了測(cè)量這些電子的最大初動(dòng)能，在鋇表面上方放置一帶電金屬板，調(diào)節(jié)金屬板電勢(shì)，使所有電子均不能到達(dá)金屬板(金屬板電勢(shì)低于鋇表面)．若鋇表面相對(duì)于金屬板的最小電勢(shì)差為3.02V，已知金屬鋇的逸出功為2.50eV，普朗克常量為6.63×10－34J·s，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為400～700nm，則()圖4A．電子的最大初動(dòng)能為2.50eVB．照射光的頻率約為1.33×1015HzC．所有電子返回鋇表面時(shí)的動(dòng)能都為3.02eVD．可見(jiàn)光照射金屬鋇一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)〖答案〗B〖解析〗對(duì)逸出的電子，由動(dòng)能定理可得eUc＝Ek，故電子的最大初動(dòng)能為Ek＝3.02eV，故A錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可得照射光的頻率為ν＝eq\f(Ek＋W0,h)≈1.33×1015Hz，故B正確；由于電子逸出時(shí)動(dòng)能有大有小，故返回鋇表面的速度不一定相同，動(dòng)能也不一定相同，最大動(dòng)能為3.02eV，故C錯(cuò)誤；鋇的截止頻率為νc＝eq\f(W0,h)≈6.03×1014Hz，由題中數(shù)據(jù)，可見(jiàn)光頻率的最大值為νm＝eq\f(c,λ)≈7.5×1014Hz＞νc，故有部分可見(jiàn)光可以使鋇發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤．12.如圖5所示是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)部分示意圖．當(dāng)用光子能量為hν＝3.1eV的光照射其金屬制成的極板K時(shí)，產(chǎn)生光電流．若K的電勢(shì)高于A的電勢(shì)，且電勢(shì)差為0.9V，此時(shí)光電流剛好截止．那么，當(dāng)A的電勢(shì)高于K的電勢(shì)，且電勢(shì)差也為0.9V時(shí)，光電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能是多大？此金屬的逸出功是多大？圖5〖答案〗1.8eV2.2eV〖解析〗設(shè)光電子逸出時(shí)最大初動(dòng)能為Ek，到達(dá)A極的最大動(dòng)能為Ek′當(dāng)A、K間所加反向電壓為0.9V時(shí)，由動(dòng)能定理有eU＝Ek得Ek＝0.9eV當(dāng)A、K間所加正向電壓為0.9V時(shí)，由動(dòng)能定理有eU′＝Ek′－Ek得Ek′＝1.8eV由光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0得W0＝2.2eV.13．(2020·山東北鎮(zhèn)中學(xué)高二月考)某學(xué)校科技活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)光電煙霧探測(cè)器(如圖6甲)，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí)(如圖乙)，來(lái)自光源S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C，當(dāng)光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流，當(dāng)光電流大于10－8A時(shí)，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警．已知鈉的截止頻率為6.0×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A．要使該探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光波波長(zhǎng)不能小于5.0×10－7mB．若光電管發(fā)生光電效應(yīng)，那么光源的光變強(qiáng)時(shí)，并不能改變光電煙霧探測(cè)器的靈敏度C．光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了全反射現(xiàn)象D．當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，鈉表面每秒釋放出的光電子最少數(shù)目是N＝6.25×1010個(gè)〖答案〗D〖解析〗根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)νc則光源S發(fā)出的光波最大波長(zhǎng)λmax＝eq\f(c,νc)＝eq\f(3.0×108,6.0×1014)m＝5×