光电效应习题有答案.docx

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光电效应习题有答案

黑体辐射和能量子的理解

一、基础知识

1、能量子

（1）普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．

（2）能量子的大小：

ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34J·s.

2、光子说：

（1）定义：

爱因斯坦提出的大胆假设。

内容是：

空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34J·s.

二、练习

1、下列可以被电场加速的是（B）

A．光子B．光电子C．X射线D．无线电波

2、关于光的本性，下列说法中不正确的是（B）

A．光电效应反映光的粒子性

B．光子的能量由光的强度所决定

C．光子的能量与光的频率成正比

D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子

对光电效应实验的理解

一、基础知识（用光电管研究光电效应的规律）

1、常见电路（如图所示）

2、两条线索

（1）通过频率分析：

光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．

（2）通过光的强度分析：

入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大．

3、遏止电压与截止频率

（1）遏止电压：

使光电流减小到零的反向电压.

（2）截止频率：

能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的极限频率．

（3）逸出功：

电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．

二、练习

1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5的一束光照射阴极

P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．

（1）求此时光电子的最大初动能的大小；

（2）求该阴极材料的逸出功．

答案　

（1）0.6　

（2）1.9

解析　设用光子能量为2.5的光照射时，光电子的最大初动能为，阴极材料逸出功为W0

当反向电压达到U0＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此0＝

由光电效应方程知＝hν－W0

由以上二式得＝0.6，W0＝1.9.

2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴

极K上时，电路中有光电流，则（说明:

右侧为正极）（　　）

A．若换用波长为λ1（λ1>λ0）的光照射阴极K时，电路中一定没

有光电流

B．若换用波长为λ2（λ2<λ0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

答案　B

解析　用波长为λ0的光照射阴极K，电路中有光电流，说明入射光的频率ν＝大于金属的极限频率，换用波长为λ1的光照射阴极K，因为λ1>λ0，根据ν＝可知，波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A错误；同理可以判断，B正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：

开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D错误．

3、（双选）如图所示,在研究光电效应的实验中,发现用一定频率的A单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应（　　）

A.A光的频率大于B光的频率

B.B光的频率大于A光的频率

C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b

D.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a

4、如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。

合上电键K，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。

由此可知阴极材料的逸出功为（A）

A．1.9B．0.6

C．2.5D．3.1

5、2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要

成就是发明了电荷耦合器件（）图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图3所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10．5的光照射阴极K，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为，若增大入射光的强度，电流计的读数（选填“为零”或“不为零”）．（说明:

左侧为正极）

答案　4.5　为零

解析　根据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为U＝6.0V，由动能定理得＝；由爱因斯坦光电效应方程有＝E－W0，解得光电管阴极材料的逸出功为W0＝4.5；若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零．

6、（2010·江苏单科·12C

（1））研究光电效应的电路如图所示．用频率相

同、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．下列光电流I与A、K之间的电压的关系图象中，正确的是．

解析　由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C正确，D错误．

答案　C

7、（2010·浙江理综·16）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与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），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．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

答案　B

解析　由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为2，由爱因斯坦光电效应方程＝hν－W0及－2＝0－可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项A、C均错；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，选项D错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确．

8、（2010·天津理综·8）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的

光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示．则这两种光（　　）

A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大

B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大

C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大

D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大

答案　

解析　由题图知，<，故选项A错误；对同一光电管，由光电效应方程＝hν－W0，知νa<νb，由C＝知，>，故选项B正确；由Δx＝λ及λ＝知，频率越小，波长越长，间距越大，即Δ>Δ，故选项C正确；因νa<νb，所以通过三棱镜时，b的偏折程度大，故选项D错误

对光电效应规律的理解

一、基础知识

1、光电效应现象

光电效应：

在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．

2、光电效应规律

（1）每种金属都有一个极限频率．

（2）光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．

（3）光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．

（4）光电流的强度与入射光的强度成正比．

二、练习

1、关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（　　）

A．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

B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比

C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7s

D．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比

答案　D

解析　由ε＝hν＝知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A错．由＝hν－W0知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，故B错．发生光电效应的时间一般不超过10－9s，故C错．

2、用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（　C　）

A．改用频率更小的紫光照射

B．改用强度更大的原紫外线照射

C．改用X射线照射

D．延长原紫外线的照射时间

3、关于光电效应，下列说法正确的是（　A　）

A．极限频率越大的金属材料逸出功越大

B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应

C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小

D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多

4、光电效应的实验结论是：

对于某种金属（　　）

A．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．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．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小

D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大

答案　

解析　根据光电效应规律可知，选项A正确；根据光电效应方程hν＝＋W0知，频率ν越高，初动能就越大，选项D正确．

5、（双选）光电效应实验中,下列表述正确的是（　　）

A.光照时间越长光电流越大

B.入射光足够强就可以有光电流

C.遏止电压与入射光的频率有关

D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子

6、入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，下列说法中正确的是（　　）

A．有可能不发生光电效应

B．从光照射到金属表面上至发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

C．逸出的光电子的最大初动能将减小

D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少

答案　D

解析　由光电效应方程＝hν－W0可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强没有关系，但入射光的强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，选项A、C错，D对；光电效应具有瞬时性，B错．

7、入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则（　　）

A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B．逸出的光电子的最大初动能将减小

C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小

D．有可能不发生光电效应

答案　C

解析　光电效应瞬时（10－9s）发生，与光强无关，A错；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错；对于某种特定金属，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B错；光电子数目多少与入射光强度有关（可理解为一个光子能打出一个电子），光强减弱，逸出的电子数目减少，C对．

8、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（　　）

A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变

B．逸出的光电子数减少