高中2 光电效应课堂检测

第四章分层作业17　光电效应

A级 必备知识基础练

1.用一种单色光照射某金属,产生光电子的最大初动能为Ek,单位时间内发射光电子数量为n,若增大该入射光的强度,则(　　)

A.Ek增加,n增加

B.Ek增加,n不变

C.Ek不变,n不变

D.Ek不变,n增加

2.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是(　　)

A.硅光电池是把电能转化为光能的一种装置

B.逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度有关

C.在频率一定的情况下,光照强度越强,饱和光电流越大

D.只要有光照射到硅光电池,就一定能够发生光电效应

3.1887年赫兹发现了光电效应现象;1905年爱因斯坦用光量子理论对光电效应进行了全面的解释;现在利用光电效应原理制成的光电器件已经被广泛应用于生产、生活、军事等领域。用图示电路图研究光电效应,用频率为ν的单色光照射光电管,能发生光电效应现象,则(　　)

A.此电路可用于研究光电管的饱和光电流

B.用频率小于ν的单色光照射阴极K时,金属的截止频率不同

C.增加入射光的强度,遏止电压U不变

D.滑动变阻器滑片P从左端缓慢向右移动时,电流表示数逐渐增大

4.(多选)(2023山东滨州高二期中)某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率。由图可知(　　)

A.ν<ν0时,不会逸出光电子

B.Ekm与入射光强度成正比

C.逸出功与入射光的频率有关

D.图中直线斜率为普朗克常量

5.如图甲所示,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极,阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整,电源的正负极也可以对调。闭合开关后,阳极A吸收阴极K发出的光电子,在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K,形成的光电流与电压的关系图像如图乙所示,图中a、b、c光依次为(　　)

A.蓝光、弱黄光、强黄光

B.弱黄光、蓝光、强黄光

C.强黄光、蓝光、弱黄光

D.蓝光、强黄光、弱黄光

6.(多选)(2023山东青岛高二期中)某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图所示。已知电子的电荷量为e。下列说法正确的是(　　)

A.该金属的逸出功等于eU

B.光电子的最大初动能与入射光频率成正比

C.普朗克常量h=

D.当入射光频率为2ν0时遏止电压是2U

B级 关键能力提升练

7.A、B两种光子的能量之比为3∶2,他们都能使某种金属发生光电效应,且产生的光电子最大初动能分别为EA、EB,关于A、B两种光子的动量之比pA∶pB和该金属的逸出功W0,下列关系式成立的是(　　)

A.pA∶pB=2∶3

B.pA∶pB=

C.W0=2EA-3EB

D.W0=3EA-2EB

8.(多选)(2023湖北武汉高二期末)某实验小组做光电效应的实验,用不同频率的光照射某种金属,测量结果如下表所示。已知电子电荷量大小为e。下列说法正确的是(　　)

A.一定有U2= 3U1

B.一定有I2= 3I1

C.可以推测普朗克常量h=

D.可以推测该金属的逸出功为W=

9.(2023山东泰安高二模拟)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图像。已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标系中,用实线表示钨,虚线表示锌,则下列反映这一过程的图像正确的是(　　)

10.(多选)(2023山东东营高二期末)X射线的穿透量受物质吸收程度的影响,吸收程度与物质的密度等因素有关。密度越小,吸收X射线的本领越弱,透过人体的量就越多,呈现的图片就越暗,如空气等。密度越大,吸收X射线的本领越强,透过人体的量就越少,呈现的图片为白色,如骨骼等。X射线被物质的吸收主要产生两种效应:光电效应和康普顿效应。依据以上信息,下列说法正确的是(　　)

A.光电效应说明光具有波动性

B.X射线光子被原子中的电子全部吸收从原子中飞出变为具有一定动能的光电子的现象,属于光电效应,说明X射线具有粒子性

C.光电效应中,X射线频率越高,从同种原子中飞出的光电子的最大初动能越大

D.X射线光子只被电子部分吸收,电子能量增大,光子被散射出去,散射光子波长变长,这说明光子既具有能量又具有动量,这属于康普顿效应,说明X射线具有粒子性

11.如图所示,一光电管的阴极用截止频率为ν0的钠制成。用波长为λ的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U,光电流的饱和值为I,普朗克常量为h,真空中光速为c,电子的电荷量为e。

(1)求电子到达A极时的最大动能Ekm;

(2)若每入射N个光子会产生1个光电子,求紫外线照射阴极的功率P。

分层作业17　光电效应

1.D　根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,初动能与光的频率有关,与光照强度无关。光电子的最大初动能与入射光的强度无关,其随入射光频率的增大而增大,大于截止频率的光照射金属时,光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。

2.C　硅光电池是利用光电效应将光能转化为电能的一种装置,故A错误;光电子的最大初动能与入射光的频率有关,随着入射光的频率增大而增大,与入射光的强度无关,故B错误;光照强度越强,逸出的光电子越多,饱和光电流越大,故C正确;只有当入射光的频率大于金属的截止频率时才能发生光电效应,故D错误。

3.C　此电路研究的是光电管的遏止电压,不可用于研究光电管的饱和光电流,A错误;金属的截止频率只与自身有关,与外界光照条件无关,B错误;遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,C正确;因光电管所加电压为反向电压,滑片从左向右移动,电压变大,则射到A极的电子变少,电流变小,D错误。

4.AD　要有光电子逸出,则光电子的最大初动能Ekm>0,只有当入射光的频率大于金属的极限频率,即ν>ν0时才会有光电子逸出,所以ν<ν0时,不会逸出光电子,故A正确;根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W可知,光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关,但入射光越强,光电流越大,只要入射光的频率不变,则光电子的最大初动能不变,故B错误;金属的逸出功是由金属自身决定的,与入射光频率无关,其大小W=hν0,故C错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W可知,k==h,即图中直线斜率为普朗克常量,故D正确。

5.C　设遏止电压为Uc,由动能定理eUc=Ek=hν-W0可知,对于同一种金属,W0不变,遏止电压与入射光的频率有关。对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的,故a、c是同种颜色的光,在光的频率不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大,a为强黄光,c为弱黄光。b的遏止电压最大,故b光的频率最大,为蓝光,故选C。

6.AC　根据光电效应方程eUc=hν-W0,得Uc=,由图像可知=U,=k=,所以W0=Ue,h=,故A、C正确;由光电效应方程Ekm=hν-W0可知,光电子的最大初动能与入射光频率成线性关系,并不是正比关系,故B错误;由eUc=2hν0-W0=2eU-Ue=Ue,解得Uc=U,故D错误。

7.C　由光子能量公式E=hν,动量公式p=,我们知道ν=,可知p=,则pA∶pB=3∶2,A、B错误;由光电效应方程可得E光子A=EA+W0,E光子B=EB+W0,由题意可知2E光子A=3E光子B,得W0=2EA-3EB,C正确,D错误。

8.CD　遏止电压的大小与入射光频率有关,根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0=eU,则遏止电压与入射光频率成一次函数关系,A错误;饱和光电流与入射光强度有关,题中未知入射光强度,B错误;根据爱因斯坦光电效应方程得hν1=eU1+W,hν2=eU2+W,联立可得普朗克常量为h=,代入数据得h=,C正确;该金属的逸出功W=hν1-eU1,代入数据有W=,D正确。

9.A　根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν图线的斜率代表普朗克常量h,因此钨和锌的Ek-ν图线应该平行;图线的横轴截距代表截止频率ν0,而ν0=,因此钨的截止频率小些,综上所述,A正确,B、C、D错误。

10.BCD　光电效应说明光具有粒子性,A错误;X射线光子被原子中的电子全部吸收从原子中飞出变为具有一定动能的光电子的现象,属于光电效应,说明X射线具有粒子性,B正确;据光电效应方程hν=Ek+W可知,光电效应中,X射线频率越高,从同种原子中飞出的光电子的最大初动能越大,C正确;由E=hν=h可知,X射线光子只被电子部分吸收,电子能量增大,光子被散射出去,散射光子由于能量减小,故波长变长,这说明光子既具有能量又具有动量,这属于康普顿效应,说明X射线具有粒子性,D正确。

11.答案 (1)-hν0+eU

(2)

解析 (1)由爱因斯坦光电效应方程可知电子从阴极飞出的最大初动能Ek=hν-hν0=-hν0

再由动能定理有eU=Ekm-Ek

解得Ekm=-hν0+eU。

(2)t时间内由K极发射的光电子数n=

且有P=

解得P=。