第2章2.2光电效应练习题

1.光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值()
A．只跟入射光的频率有关
B．只跟入射光的强度有关
C．跟入射光的频率和强度都有关
D．除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关
解析：选A.根据光电效应的规律可知，光电子最大初动能E k值取决于入射光频率ν，故选项A正确．
2.在电磁波谱中按波长从大到小依次是：紫外线、X射线、γ射线．用某一频率的X射线照射某一金属板时，恰能发生光电效应，则()
A．用紫外线照射这块金属板，不能发生光电效应
B．用γ射线照射该金属板，能发生光电效应
C．若使X射线的强度增大，光电子的最大初动能也增大
D．若使X射线的频率增大，光电流的饱和值也增大
解析：选AB.波长越长，频率越低，所以紫外线不能发生光电效应，而γ射线能发生，A、B正确，最大初动能与强度无关，则C错．光电流的饱和值与频率无关，则D错．
3.光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的是()
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
解析：选AD.用紫外线照射连接灵敏验电器的锌板，验电器的指针就张开一个角度，进一步验证知道锌板带的是正电．这是由于在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板缺少电子，于是带正电．验电器与锌板相连，验电器也带正电．所以选项A、D正确．
4.沿一定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞，碰后自由电子向某一方向运动，而光子沿另一方向散射出去，这个散射出去的光子与入射前相比较()
A．速率增大B．波长增大
C．频率增大D．能量增大
解析：选B.碰撞时光子动量要减小，由p＝h
λ
知，λ变大；同时能量也会减小．
5.(2012·高考江苏卷)A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A、E B.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．
解析：光子能量ε＝hν，动量p＝h
λ
，且ν＝
c
λ
得p＝ε
c，则p A∶p B＝2∶1
A照射时，光电子的最大初动能E A＝εA－W0.
同理，E B＝εB－W0
解得W0＝E A－2E B.
答案：2∶1E A－2E B
一、选择题
1.一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列选项中正确的是()
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子将具有更大的动能
C．若改用紫光照射，则逸出的光电子将具有更大的动能
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目增加
解析：选C.在光电效应中，入射光的频率决定能否发生光电效应，在能产生光电效应时，入射光的强度影响单位时间内逸出的光电子数目，入射光的频率影响逸出光电子的初动能的大小．选项C正确．
2.光子有能量，也有动量，动量p＝h/λ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中，有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始转动情况(俯视)的下列说法中正确的是()
A．顺时针方向转动B．逆时针方向转动
C．都有可能D．不会转动
解析：选B.设入射光子的动量为p，由于黑纸片吸收光子，光子的动量变化量的大小Δp1＝p，白纸片反射光子，光子的动量变化量的大小Δp2＝2p，根据动量定理可知，光子对白纸片的冲击力大些．
3.利用光子说对光电效应进行解释，下列正确的是()
A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子
B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出
D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并累积能量后，总能逸出成为光电子
解析：选A.根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需时间的积累，故A选项正确．
4.已知一光电管阴极的极限频率为ν0，现将频率大于ν0的光照射在阴极上()
A ．照射在阴极上光的强度愈大，单位时间产生的光电子数愈多
B ．加在光电管间的正向电压愈大，通过光电管光电流的饱和值也愈大
C ．为了阻止光电子到达阳极，必须在光电管间加一足够高的反向电压
D ．阴极材料的逸出功等于hν0
解析：选ACD.由光电效应方程得，发生光电效应时光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成正比，与加在光电管间的正向电压无关．
5.下列对光子的认识，正确的是( )
A ．光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的粒子
B ．光子说中的光子就是光电效应中的光电子
C ．在空间传播中的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子
D ．光子的能量跟光的频率成正比
解析：选CD.根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子；而牛顿的“微粒说”中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，称为光电子，故A 、B 选项错误而C 选项正确．由E ＝hν知，光子能量E 与其频率ν成正比，故D 选项正确．
6.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，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图像，已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.34 eV ，若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个E k －ν图上，则下图中正确的是( )
解析：选A.根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知E k －ν图像的斜率为普朗克常量h ，因此图中两线应平行，知C 、D 错；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率．由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A 对，B 错．
7.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，下列说法正确的是( )
A ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C ．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D ．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 解析：选AB.因照射光的频率大于极限频率产生光电效应，所以A 正确．因为极限频率为ν0，所以W ＝hν0，再
E k ＝h ν－W 得，E k ＝2h ν0－h ν0＝h ν0，B 正确．因为逸出功是光电子恰好逸出时需要的功，对于同种金属是恒定的，故C 项错误，由E k ＝h ν－W ＝h ν－h ν0＝h (ν
－ν0)，当ν加倍时；E k ′E k ＝2ν－ν0ν－ν0
≠2，故D 项错． 8.分别用波长为λ和34
λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )
A.hc 2λ
B.2hc 3λ
C.3hc 4λ
D.4h λ5c
解析： 选B.根据爱因斯坦光电效应方程
E k ＝h ν－W 0和ν＝c λ
得 E k ＝h c λ－W 0，E k ′＝h c 34λ－W 0 且E k ∶E k ′＝1∶2 解得 W 0＝2hc 3λ. 9.(2012·临沂高三模拟)利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则( )
A ．用紫外光照射，电流表中不一定有电流通过
B ．用红外光照射，电流表中一定无电流通过
C ．用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端，电流表中一定无电流通过
D ．用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变
解析：选D.因紫外光的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A 错．因不知阴极K 的极限频率，所以用红外光照射时，不一定发生光电效应，B 错．即使U AK ＝0，电流表中也有电流，所以C 错．当滑动触头向B 端滑动时U AK 增大．阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A 时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大U AK ，光电流也不会增大，所以D 对．
二、非选择题
10.(2011·高考新课标全国卷)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e ，c 和h .
解析：由W ＝hν0＝h c λ0，又eU ＝E k ，且E k ＝h ν－W ，ν＝c λ，所以U ＝hc e ⎝⎛⎭
⎫1λ－1λ0＝hc e （λ0－λ）λλ0
. 答案：h c λ0 hc e
（λ0－λ）λλ0 11.氦氖激光器发射波长为6328 A 的单色光．试计算这种光的一个光子的能量为多少？若激光器的发光功率为18 mW ，则每秒种发射多少个光子？
解析：由能量转化和守恒定律知，发光功率等于单位时间内发射的光子能量总和，求得单个
光子能量，就可求出光子个数．
ε＝h ν，c ＝νλ
所以ε＝hc λ＝6.63×10－
34×3×1086328×10－10 J ＝3.14×1019 J ＝1.96 eV
因为发光功率等于单位时间内发射光子的总能量，所以Pt ＝nε(n 是每秒发射的光子数)
所以n ＝Pt ε＝18×10－
3×13.14×10－19＝5.73×1016(个)． 答案：1.96 eV 5.73×1016个
12.用某种单色光照射植物使其发生光合作用，假设此种单色光的频率为ν，每秒有n 0个光子被植物吸收，又知每摩尔葡萄糖经呼吸作用分解为二氧化碳和水，放出的能量为Q ，则经过一分钟，由光合作用产生了多少摩尔葡萄糖？以这种单色光照射某种金属板，能放出电子，已知遏止电压为U ，则金属的逸出功为多少？
解析：由呼吸作用分解每摩尔葡萄糖所放出的能量，可得光合作用合成一摩尔葡萄糖所需的能量，再由光子所带能量可得到1 min 合成多少葡萄糖，由遏止电压可得光电
子的最大初动能，进而得到金属板的最大逸出功．
1 min 由植物吸收的光子所带的能量W ＝60n 0h ν.
由每摩尔葡萄糖分解为CO 2和水释放的能量为Q 可知，每合成1 mol 葡萄糖所需能量为Q ，
所以1 min 内合成葡萄糖的物质的量为n ＝W Q ＝60n 0h νQ
. 光电子的最大初动能E k ＝12
m e v 2＝Ue . 由hν＝W ＋E k ，得逸出功W ＝hν－Ue .
答案：60n 0h νQ
hν－Ue。