高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 光电效应方程及其意义课时练习

A级　合格达标

1.红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（　　）

A.红光　　　　　 B.橙光

C.黄光   D.绿光

解析：由ε＝hν可知，红光的频率最小，其能量子值最小.A正确.

答案：A

2.（多选）下列关于光子的说法中，正确的是（　　）

A.在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光子

B.光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大

C.光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比

D.光子可以被电场加速

解析：光子的定义：光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫作一个光子.故A正确；根据E＝hν判断出光子的能量与光子的频率因素有关，与光强无关，故B错误，C正确；光子是一种电磁波，不能被电场加速，故D错误.

答案：AC

3.当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为（　　）

A.1.5 eV   B.3.5 eV

C.5.0 eV   D.6.5 eV

解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W0，得W0＝hν－Ekm＝5.0 eV－1.5 eV＝3.5 eV，则入射光的最低能量为hνmin＝W0＝3.5 eV，故B正确.

答案：B

4.在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流（甲光、乙光、丙光的）与电压之间的关系曲线，如图所示，则可判断出（　　）

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.乙光的波长大于丙光的波长

C.乙光的频率大于丙光的频率

D.甲光对应的光电子的最大初动能大于丙光对应的光电子的最大初动能

解析：当光电管两端加上反向截止电压，电流恰好为零时，有mv＝eUc，对同一光电管使用不同频率的光照射，有hν－W0＝mv，两式联立得hν－W0＝eUc，丙光的反向截止电压最大，则丙光的频率最大，甲光、乙光的频率相同，A、C错误；又λ＝，可见λ丙<λ乙，B正确；丙光对应的光电子的最大初动能最大，D错误.

答案：B

5.在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用.蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的.假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin.根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T（T＝273＋t）的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3 m·K.求老鼠发出最强的热辐射的波长.

解析：由Tλmin＝2.90×10－3 m·K可得，

老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin＝ m＝ m＝9.4×10－6 m.

答案：9.4×10－6 m

B级　等级提升

6.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5）.由图可知（　　）

A.该金属的极限频率为4.27×1014 Hz

B.该金属的极限频率为5.5×1014 Hz

C.该图线的斜率表示普朗克常量的倒数

D.该金属的逸出功为0.5 eV

解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图线的斜率表示普朗克常量，图线与ν轴的交点对应的频率表示极限频率；Ek－ν图像中ν＝0时对应的Ek的值表示逸出功的负值，易知该金属的逸出功不等于0.5 eV，所以选项A正确.

答案：A

7.（多选）对光电效应的解释正确的是（　　）

A.金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，它积累的动能足够大时，就能从金属中逸出

B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服表面的引力要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了

C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，发射的光电子的最大初动能就越大

D.由于不同的金属逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同

解析：如果入射光子的能量小于逸出功，光电效应便不能发生了，B正确.由爱因斯坦光电效应方程mev＝hν－W0可知，当vm＝0时，ν为使金属产生光电效应的入射光的最低频率，此时ν＝νc＝，由于不同金属的逸出功W0不同，则νc也不同，D正确.光电子的最大初动能与光强无关，电子吸收的能量不能积累，A、C错误.

答案：BD

8.下表给出了一丝金属材料的逸出功

现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速 c＝3.0×108 m/s，1 nm＝1×10－9 m）（　　）

A.2种   B.3种

C.4种   D.5种

解析：光子能量E＝h＝4.97×10－19 J，故只有铯和钙能发生光电效应，故A正确，B、C、D错误.

答案：A

9.如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出.钨的逸出功为4.5 eV.现分别用能量不同的光子照射钨板（各光子的能量在图上标出）.那么，下列图中有光电子到达金属网的是（　　）

A.①②③   B.②③

C.③④   D.①②

解析：①入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应.故①错误.②入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应；电场对电子加速，故有光电子到达金属网.故②正确.③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Ekm＝hν－W0＝3.5 eV，因为所加的电压为反向电压，反向电压为2 V，知光电子能到达金属网.故③正确.④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Ekm＝hν－W0＝3.5 eV，所加的反向电压为4 V，根据动能定理知，光电子不能够到达金属网.故④错误.

答案：B

10.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ekm，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ekm，当改用c光束照射该金属板时（　　）

A.能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ekm

B.能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ekm

C.三束单色光光子能量之比为1∶2∶3

D.三束单色光光子能量之比为3∶2∶1

解析：a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因为光子频率ν＝，知光子频率之比νa∶νb∶νc＝6∶3∶2，根据E＝hν可得三束单色光光子能量之比为6∶3∶2，故C、D错误；设a光的频率为6ν，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得Ekm＝h·6ν－W0，Ekm＝h·3ν－W0.联立两式解得W0＝hν，Ekm＝hν.c光束照射该金属板时，能发生光电效应，最大初动能E′km＝h·2ν－W0＝hν＝Ekm，故A错误，B正确.

答案：B

11.铝的逸出功为4.2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面.已知h＝6.63×10－34 J·s，求：

（1）光电子的最大初动能；

（2）遏止电压；

（3）铝的极限频率.

解析：（1）根据光电效应方程Ek＝hν－W0，有

Ek＝－W0＝ J－4.2×1.6×10－19 J＝3.225×10－19 J.

（2）由Ek＝eU0，可得

U0＝＝ V≈2.016 V.

（3）由hν0＝W0，知

ν0＝＝ Hz≈1.014×1015 Hz.

答案：（1）3.225×10－19 J　（2）2.016 V　

（3）1.014×1015 Hz