高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第1节 光电效应及其解释同步测试题

6.1光电效应及其解释基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．关于近代物理学，下列说法正确的是（　　）

A．用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定会发生光电效应

B．重核裂变后生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，质量守恒

C．将放射性物质放在密闭的铅盒内，可以延长它的半衰期

D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定

2．用频率为v的光照射某金属表面，逸出光电子的最大初动能为Em；若改用频率为3v的另一种光照射该金属表面，则逸出光电子的最大初动能可表示为（普朗克常量为h）（　　）

A．2hv+Em B．2hv-Em C．3hv-Em D．Em

3．爱因斯坦对于光电效应的解释使人类对于光的本性的认识更加透彻，下列关于光电效应的说法中正确的是

A．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比

B．入射光光子能量小于金属逸出功时也可能发生光电效应的

C．对于某种金属，只要入射光强度足够大，照射时间足够长，就会发生光电效应

D．用频率大于金属的极限频率的入射光照射金属时，光越强，饱和电流越大

4．下列说法正确的是（　　）

A．卢瑟福为解释α粒子散射实验现象提出了原子核式结构学说

B．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，最多能产生三种不同频率的光子

C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

D．加大入射光的频率可以增加金属的逸出功

5．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是（　　）

A．光的频率小于光的频率

B．光的强度大于光的强度

C．光照射时的逸出功小于光的照射时的逸出功

D．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加

6．用如图所示的实验装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为零，则在该实验中（　　）

A．当滑动触头向a端滑动时，电流表G示数增大

B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大

C．光电子的最大初动能为1.05eV

D．光电管阴极的逸出功为1.05eV

7．如图所示为研究光电效应规律的电路，用相同频率的单色光分别照射用锌和银制作的光电管极板表面，都能发生光电效应，下列判断正确的是（　　）

A．光电管中加的是正向电压 B．两次实验的饱和光电流一定不同

C．两次实验中光电子的初动能一定不同 D．断开电源，电压表和电流表中都有电流通过

8．某金属的遏止电压用Uc表示，入射光频率用ν表示，用不同频率的光照射某金属产生光电效应，得到Uc­ν图像如图所示。根据图像求出该金属的截止频率νc为（已知电子电荷量e＝1.6×10－19C）（　　）

A．1.0×1014Hz B．2.0×1014Hz

C．5.0×1014Hz D．17.5×1014Hz

9．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖玻璃较厚，经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）

A．a光光子的能量小于b光光子的能量

B．若增大入射角i，则a光可能先消失

C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距

D．在真空中，a光与b光的速度相同

10．美国物理学家密立根从1907年开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要的物理量，如图甲所示，他测量金属的遏止电压与入射光频率v的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h。电子电荷量用e表示，则下列说法中错误的是（　　）

A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动

B．由图象可知，这种金属的截止频率为

C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大

D．由图象可求普朗克常量表达式为

11．对光电效应的理解，以下说法正确的是（   ）

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

B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了．但如换用波长更长的入射光子，则有可能发生光电效应

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能越大

D．由于不同金属的逸出功是不相同的，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

12．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合电键S，用频率为v的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），已知电子所带电荷量为e，则下列说法中正确的是（　　）

A．普朗克常量为h=

B．断开电键S后，电流表G的示数一定为零

C．当入射光的频率为4a时，逸出光电子的最大初动能为4b

D．当入射光的频率为4a时，遏止电压为

13．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（　　）

A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．宏观物体的运动有特定的轨道，所以宏观物体不具有波粒二象性

D．康普顿效应说明了光具有粒子性

14．下表为四种金属逸出功的值

已知普朗克常量为，电荷，如图所示为某金属的遏止电压随入射光频率变化的图像，该金属为（　　）

A．钨 B．钙 C．钾 D．铷

15．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是（　　）

A．入射光的频率变高，饱和光电流变大

B．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

C．遏止电压的大小与入射光的光强有关，与入射光的频率无关

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

二、填空题（共4题）

16．大小：ε＝______，其中h＝6.63×10－34 J·s。

17．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。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。

(1)图甲中电极A为光电管的____（选填“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，则铷的截止频率νc=_____Hz，逸出功W0=______J。

(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek=____J。

18．铝的逸出功是4.2eV，现在将波长200nm的光照射铝的表面，已知普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s，光电子的最大初动能是________J，遏止电压是________V，铝的截止频率是________Hz．（结果保留二位有效数字）

19．在研究“光电效应”现象时，有如图1、2所示的两种电路连接方式。试回答下列问题：

（1）通过图______（填“1”或“2”）所示的电路进行研究，可以得出光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，而与照射光的强弱无关的结论；通过图______（填“1”或“2”）所示的电路进行研究，可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子数目多少的结论。

（2）某次实验时，先用图1所示电路研究，调节滑动变阻器，发现当电压表示数大于或等于1.5V时，电流表示数为零。再用图2所示电路研究，则当电压表示数为3V时，电子到达阳极时的最大动能为______eV。

三、综合题（共4题）

20．已知一球形发光体的功率，设发光体向四周均匀辐射平均波长为的光，求理想情况下在距离发光体处，每秒钟落在垂直于光线方向上面积为的曲面上的光子数是多少？（已知，，计算结果保留两位有效数字）

21．用功率P＝1 W的光源，照射离光源r＝3 m处的某金属薄片。已知光源发出的是波长λ＝5890 Å的单色光，（1 Å＝10－10 m）试计算：

(1)单位时间内打到金属片单位面积上的光子数；

(2)若取该金属原子的半径r1＝0.5×10－10 m，则金属表面上每个原子平均需要隔多长时间才能接收到一个光子？

22．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要物理量。表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。 

(1)在给出的坐标纸中作出Uc﹣ν图象；

(2)根据所作图象求出该金属的截止频率νc；（结果保留三位有效数字）   

(3)根据图象求出普朗克常量的值。（结果保留两位有效数字）   

23．如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30°，导轨间距d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容C=0.25F的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应强度B=IT，磁场长度DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光器发出频率为的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘D处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不计，重力加速度取10m/s2。求：

（1）光电子到达A时的最大动能Ekm；（答案用字母表示）

（2）假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，激光器发光功率P=13.26w，=6.4×1014Hz、H=6.63×10-34J·S、e=1.6×10-19C，求导体棒的质量m；

（3）把开关快速搬到位置2，导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体棒运动到E处时的速度大小。

参考答案

1．D

2．A

3．D

4．A

5．A

6．D

7．D

8．C

9．D

10．C

11．D

12．D

13．C

14．A

15．B

16．hν

17．阳极    5.15×1014    3.41×10-19    1.23×10-19   

18．3.2×10﹣19    2.0    1.0×1015   

19．1    2    4.5   

20．

21．(1)2.62×1016个；(2)4854.4 s

22．(1) ； (2)4.26×1014 Hz；(3)6.2×10-34J∙s

23．(1)；(2)；(3)