高中物理17.2 光的粒子性习题

第十七章第二节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(清远市2013～2014学年高二下学期期末)在光电效应实验中，用光照射光电管阴极，发生了光电效应。

如果仅减小光的强度而频率保持不变，下列说法正确的是() A．光电效应现象消失B．金属的逸出功减小C．光电子的最大初动能变小D．光电流减小答案：D解析：根据光电效应规律易判选项D正确。

2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带负电D．锌板带负电，指针带正电答案：B解析：发生光电效应时有电子从锌板上跑出来，使锌板及验电器的指针都带正电，B正确。

3．关于光电效应，下列说法中正确的是()A．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C．在光电效应中，饱和电流的大小与入射光的频率无关D．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能使它发生光电效应答案：D解析：由光电效应的实验规律可知，选项D正确；由光电效应方程可以推出光电子的最大初动能应随着入射光频率的增大而增大，选项A错误；饱和光电流的大小与光强有关，入射光频率一定时，饱和光电流大小与光强成正比，若是光强一定，入射光的频率越高，则光子数就少，饱和光电流就小了，所以选项C错误；能否发生光电效应，与照射的时间长短及入射光的强度无关，选项B错误。

4．(绍兴一中2013～2014学年高二下学期期末)N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5eV。

现分别用不同能量的光子照射钨板(各光子的能量已在图上标出)，那么如图中，没有光电子到达金属网的是()答案：AC解析：加反向电压时，只要入射光电子的能量hν≥W0＋eU，即有光电子到达金属网，将各数值代入上式可判D选项中光电子能到达金属网；B选项加正向电压，且入射光电子能量大于逸出功，所以有光电子到达金属网。

综上所述，A、C选项符合题意。

5．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大动能E k与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出()A．该金属的极限频率和极限波长B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间内逸出的光电子数答案：ABC解析：依据光电效应方程E k＝hν－W可知，当E k＝0时，ν＝ν0，即图线横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率。

，可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。

图线的斜率k＝E kν0二、非选择题6．用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不相同的是________。

A．光子的能量B．金属的逸出功C．光电子动能D．光电子最大初动能答案：A C BD解析：光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最小的功，因此只由材料决定，锌片和银片的逸出功一定不相同。

由E k＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，则电子最大初动能也不同，由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间，所以，两个不同光电效应的光电子中，动能是可能相等的。

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

合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V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 eV(2)1.9 eV解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E k，阴极材料逸出功为W0。

当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU＝E k 由光电效应方程：E k＝hν－W0由以上二式：E k＝0.6 eV，W0＝1.9 eV。

能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)1.如图所示，为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有()A．加大照射光的强度B．换用波长短的光照射C．将P向b滑动D．将电源正、负极对调答案：B解析：电表无偏转，说明没有发生光电效应现象，即入射光的频率小于极限频率，要能发生光电效应现象，只有增大入射光的频率，即减小入射光的波长。

2．一束平行光经玻璃三棱镜折射后，分解为互相分离的三束光，分别照在相同的金属板a、b、c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，则可知()A．板a一定不放出光电子B．板a一定能放出光电子C．板c一定不放出光电子D．板c一定能放出光电子答案：D解析：从棱镜对光的色散可知，光的频率越大，在同一介质的折射率越大，由题意：νa<νb<νc，同种材料极限频率相同。

由b板有光电子，则发生光电效应，则c一定可放出光电子，所以选项C错误，D正确，但射到a板上的光的频率不能确定是否大于极限频率，所以不能判断是否发生光电效应，所以选项A、B错误。

3．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：该题考查了光电效应问题，应根据截止电压判断频率。

由eU c ＝12m v 2＝hν－W 可知ν丙>ν甲＝ν乙 λ甲＝λ乙>λ丙，所以A 、D 错，B 对。

由于hν0＝W ，所以C 错。

4．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，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，由图可知( )A ．该金属的极限频率为4.27×1014HzB ．该金属的极限频率为5.5×1014HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5eV 答案：AC解析：由光电效应方程E km ＝hν－W 知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.27×1014Hz ，A 对，B 错；该图线的斜率为普朗克常量，C 对；金属的逸出功W ＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014/1.6×10－19eV ≈1.8eV ，D错。

二、非选择题5. (襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中2013～2014学年高二下学期期中联考)如图所示是使用光电管的原理图，当频率为ν的可见光照射到阴极K 上时，电流表中有电流通过。

(1)当变阻器的滑动端P 向________滑动时(填“左”或”右”)，通过电流表的电流将会增大。

(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U ，则光电子的最大初动能为________(已知电子电荷量为e )。

(3)如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将________(填“增加”、“减小”或“不变”)。

答案：左 eU 不变解析：(1)当变阻器的滑动端P 向左移动，反向电压减小，光电子到达右端的速度变大，则通过电流表的电流变大；(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U ，根据动能定理得，eU ＝12m v 2m，则光电子的最大初动能为eU ；(3)根据光电效应方程知，E km ＝hν－W 0，知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变。

6．如图所示，阴极K 用极限波长λ0＝0.66μm 的金属铯制成，用波长λ＝0.50μm 的绿光照射阴极K ，调整两个极板电压，当A 板电压比阴极高出2.5V 时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA ，求：(1)每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。

(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。

答案：(1)4.0×1012个 9.5×10－20J (2)8×1012个9．5×1020J解析：饱和电流的值I 与每秒内阴极发射的电子数的关系是I ＝ne 。

电子从阴极K 飞出的最大初动能E k ＝hν－W ，电子从阴极K 飞向阳极A 时，还会被电场加速，使其动能进一步增大。

(1)当阴极发射的光电子全部达到阳极A 时，光电流达到饱和，由电流可知每秒到达阴极的电子数，即每秒发射的电子数。

n ＝I m e ＝0.64×10－61.6×10－19＝4.0×1012(个)根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能为E k＝hν－W＝h cλ－h cλ0＝6.63×10－34×3×108×(10.50×10－6－10.66×10－6)J＝9.5×10－20J(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，根据光电效应实验规律，阴极每秒发射的光电子数为n′＝2n＝8×1012个。

光电子的最大初动能仍然是12m v2＝9.5×10－20J。